《土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性》PPT課件

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1、第八章土坡的穩(wěn)定性李仁平三峽大學(xué)土木與建筑學(xué)院概述土坡：泛指具有傾斜表面的土體。人工土坡－－基坑坑壁、土壩壩坡、路堤堤坡等天然土坡－－天然堆積土坡、河岸等土滑坡：泛指已經(jīng)滑動或有滑動趨勢的土坡。人工土滑坡－－基坑坑壁失穩(wěn)、土壩壩坡滑動、路堤堤坡塌陷下滑等天然土滑坡－－天然山坡滑動、河流沖刷岸坡崩塌失穩(wěn)等目的：正確回答一定坡高、坡比、坡形條件下邊坡是否具有要求的安全穩(wěn)定性。提出正確的加固處理措施維持土坡的穩(wěn)定性。評價方法：極限平衡方法、極限分析方法、有限元分析方法。極限平衡方法是根據(jù)給定滑動面上土體的極限平衡條件和莫爾－庫倫破壞準(zhǔn)則來計算沿滑動面失穩(wěn)的可能性。無粘

2、性土坡的穩(wěn)定性均質(zhì)干坡和水下坡：沒有滲透力作用表面取微單元體進(jìn)行受力分析表面滑動臨界坡角有滲流作用的均質(zhì)土坡在逸出點(diǎn)表面取一定體積的微單元體進(jìn)行受力分析微單元體沿坡面滑動的安全系數(shù)如果滲流逸出段順坡面流動，則：與干坡或水下坡比較，當(dāng)滲流逸出段順坡面流動時，安全系數(shù)降低約一半。因此，有滲流逸出時，下游壩坡要平緩的多。部分浸水土坡當(dāng)水庫部分蓄水時，水位以上是干坡，以下是浸水坡，由于水位上下坡體的容重從干重度變?yōu)楦≈囟?，下部的抗滑力減小，即使粗粒土壩殼，其危險滑動面也可能向壩體內(nèi)深入。根據(jù)力的平衡關(guān)系，只有兩個方程，而未知量有三個。屬于超靜定問題。進(jìn)一步將折線形滑體在

3、轉(zhuǎn)折處分離為兩個脫離體，并假定力的作用方向。令P1與內(nèi)坡DC平行,考慮塊體BCDE的平衡然后，分析塊體EDA的沿AD滑動的安全性粘性土坡的穩(wěn)定性粘性土坡的抗剪強(qiáng)度包括粘聚力和摩擦力兩項(xiàng)，由于粘聚力的存在，粘性土坡不像無粘性土坡一樣沿表面滑動，而是深入土體內(nèi)部的滑動。根據(jù)極限平衡理論分析，均質(zhì)粘性土坡的滑動面為對數(shù)螺線，近似與圓柱面。實(shí)際觀測到的滑面亦呈圓弧面。整體圓弧滑動法：K.E.Petterson,1915下滑力矩：抗滑力矩：條分法的基本概念當(dāng)摩擦角大于零時，滑動面上不同位置處土的抗剪強(qiáng)度不同，為了考慮抗剪強(qiáng)度的變化，通常采用條分法，分別考慮各個豎直線分割條

4、塊的抗剪強(qiáng)度。把每個條塊當(dāng)作剛體。每一個條塊的已知量：求解量每一個條塊只能建立三個平衡方程和一個極限平衡方程。瑞典條分法假定條塊間的作用力大小相等，方向現(xiàn)方向相反，相互抵消。根據(jù)徑向力的平衡關(guān)系：根據(jù)滑弧面上的極限平衡關(guān)系：重力力矩：抗力力矩：根據(jù)力矩平衡關(guān)系：瑞典條分法是忽略了條間作用力的一種簡化方法，它只滿足了力矩平衡關(guān)系，而不滿足力的平衡關(guān)系。畢肖普方法，A.N.Bishop,1955根據(jù)豎向力平衡關(guān)系根據(jù)滿足安全系數(shù)的極限平衡條件考慮整個滑動體的整體力矩平衡條件，各土條的作用力對于圓心的力矩之和為零。這時條間力Pi和Hi是成對出現(xiàn)的，大小相等，方向相反，

5、互相抵消，對圓心不產(chǎn)生力矩；滑動面上的正壓力通過圓心，也不產(chǎn)生力矩。因此，只有重力和滑動面上的切向力產(chǎn)生力矩。令與瑞典條分法相比較，簡化畢肖普方法是在不考慮條間切向力的條件下滿足了力的多邊形閉合條件，也就說考慮條間水平力的作用。普遍條分法（簡布法，N.Janbu）普遍條分法的特點(diǎn)是假定條塊間的水平作用力的位置。在這一前提下，每個條塊都滿足全部靜力平衡條件和極限平衡條件，滑動體的整體力矩平衡條件得到了滿足，而且適用于任何滑動面而不必規(guī)定滑動面是一個圓弧面。根據(jù)豎向力平衡關(guān)系根據(jù)水平向力平衡關(guān)系根據(jù)極限平衡條件由上式整理得到上式代入前面計算式上式與畢肖普計算公式很相

6、似，但分母有差別。畢肖普公式是根據(jù)滑動面為圓弧面，滑動土體滿足力矩平衡條件推導(dǎo)出的。簡布法則是利用力的多邊形閉合條件和極限平衡條件，最后由條間水平向推力代數(shù)和為零的條件推出的。根據(jù)單個條塊的力矩平衡關(guān)系，推導(dǎo)條塊間切向力增量略去高階微分微分項(xiàng)整理后得依據(jù)，通過迭代法求解令求解步驟滲流條件下土坡的穩(wěn)定分析總應(yīng)力法與有效應(yīng)立法穩(wěn)定滲流條件下兩種分析方法方法之一：土體整體作為脫離體，滑動面為脫離體的邊界面，該界面上作用有水壓力，在確定滑面上的法向力時，考慮水壓力的作用。方法之二：土骨架作為脫離體，孔隙中的滲流作為連續(xù)體，對于土骨架受到滲透力和浮力作用，不再考慮滑動面上

7、的水壓力作用。方法之一：第i個土條浸潤線等勢線有效法向力安全系數(shù)方法之二：浸潤線第i個土條滲透力安全系數(shù)地震期邊坡的穩(wěn)定分析地震對邊坡穩(wěn)定的影響有兩種作用：一是使坡體隨時間變化的加速運(yùn)動，產(chǎn)生慣性力，促使邊坡滑動；一是震動作用使土體趨于變密，飽和條件下會產(chǎn)生孔隙水壓力，從而減小土的抗剪強(qiáng)度。對于密實(shí)的粘性土，第一種慣性力起主導(dǎo)作用；而對于飽和、松散的無粘性或低塑性粉質(zhì)土，則第二種作用影響大。一般通過總應(yīng)力分析方法考慮地震慣性力進(jìn)行穩(wěn)定分析－－擬靜力法。地震慣性力設(shè)計烈度水平向地震慣性力綜合影響系數(shù)1/4地震加速度分布系數(shù)豎向水平向碾壓式土壩、堆石壩地震加速度分布

8、系數(shù)對于土石壩，地震慣性