教學(xué)課件-邊坡工程邊坡穩(wěn)定性評價分析概述

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1、邊坡工程(2)-邊坡穩(wěn)定性分析評價本章重點:邊坡穩(wěn)定性分析極限平衡法瑞典圓弧法Bishop條分法Janbu條分法不平衡推力傳遞系數(shù)法土坡穩(wěn)定分析中的圖解法簡介邊坡穩(wěn)定性分析：衡量、判定邊坡的穩(wěn)定程度。一般來說，如果邊坡土(巖)體內(nèi)部某一個面上的滑動力超過了土(巖)體抵抗滑動的能力，邊坡將產(chǎn)生滑動，即失去穩(wěn)定；如果滑動力小于抵抗力，則認為邊坡是穩(wěn)定的。在工程設(shè)計中，判斷邊坡穩(wěn)定性的大小習(xí)慣上采用邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)來衡量。1955年，畢肖普(A.W.Bishop)明確了土坡穩(wěn)定安全系數(shù)的定義：(2.1)式中：—沿整個滑裂面上的平均抗剪強度；—沿整個滑裂面上的平均剪應(yīng)

2、力；—邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)。按照上述邊坡穩(wěn)定性概念，顯然，>1，土坡穩(wěn)定；<1，土坡失穩(wěn)；=1，土坡處于臨界狀態(tài)。問題的關(guān)鍵:如何尋求滑裂面，如何尋求滑裂面上的平均抗剪強度和平均剪應(yīng)力τ。2.1概述（1/2）近年來，隨著經(jīng)濟的日益發(fā)展，在諸如水電、露天采礦、能源及交通等地質(zhì)工程活動領(lǐng)域出現(xiàn)了越來越多的高陡邊坡；邊坡往往成為制約工程是否經(jīng)濟合理乃至成敗的重要因素。如何經(jīng)濟、安全可靠地設(shè)計合理的邊坡工程或分析評價天然邊坡的穩(wěn)定性，其重大的意義越發(fā)顯得突出。《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》GB50330-2002第5.1.1規(guī)定：下列建筑邊坡應(yīng)進行穩(wěn)定性評價：(1)選作建筑場地

3、的自然斜坡；(2)由于開挖或填筑形成并需要進行穩(wěn)定性驗算的邊坡；(3)施工期出現(xiàn)不利工況的邊坡；(4)使用條件發(fā)生變化的邊坡。2.1概述（2/2）評價方法定量分析定性分析自然(成因)歷史分析法工程類比法邊坡穩(wěn)定性分析數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)圖解法：赤平極射投影、實體比例投影、摩擦圓法極限平衡分析法數(shù)值分析方法模型模擬試驗法等。2.1邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(1/19)1、定性分析方法定性分析方法主要是通過工程地質(zhì)勘察，對影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素、可能的變形破壞方式及失穩(wěn)的力學(xué)機制等的分析，對己變形地質(zhì)體的成因及其演化史進行分析，從而給出被評價邊坡一個穩(wěn)定性狀況及其可

4、能發(fā)展趨勢的定性的說明和解釋。優(yōu)點:能綜合考慮影響邊坡穩(wěn)定性的多種因素，快速地對邊坡的穩(wěn)定狀況及其發(fā)展趨勢作出評價。常用的方法主要有下面幾種。(1)自然(成因)歷史分析法(2)工程類比法(3)邊坡穩(wěn)定性分析數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)(4)圖解法2.1邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(2/19)2、定量分析法嚴格地講，邊坡穩(wěn)定性分析還遠遠沒有走到完全定量這一步，它只能算是一種半定量的分析方法。常用的邊坡穩(wěn)定性分析方法土要有下述幾種：（1）極限平衡分析法（2）數(shù)值分析方法2.1邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(3/19)(1)極限平衡法塊體極限平衡法是當(dāng)前國內(nèi)外應(yīng)用最廣的邊坡穩(wěn)定分析方

5、法。它是傳統(tǒng)邊坡穩(wěn)定分析方法的代表。塊體極限平衡法首先假定滑移面已知、同時假定滑動體為剛體，即忽略滑動體的變形對穩(wěn)定性的影響，在以上假定條件下對邊坡進行靜力平衡計算，從而求出邊坡穩(wěn)定系數(shù).2.1邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(4/19)塊體極限平衡法的基本思路：首先，確定滑動面的位置和形狀。實際的滑動面將取決于結(jié)構(gòu)面的分布、組合關(guān)系及其所具有的剪切強度。實踐證明，均質(zhì)土坡的破壞面都接近于圓弧形，巖體中存在軟弱結(jié)構(gòu)面時，邊坡巖體常沿某個軟弱結(jié)構(gòu)面或某幾個軟弱結(jié)構(gòu)面的組合面滑動，因此，根據(jù)具體情況假定的滑動面與實際情況是很接近的。其次，確定極限抗滑力和滑動力，并計算其

6、穩(wěn)定性系數(shù)。所謂穩(wěn)定性系數(shù)即指可能滑動面上可供利用的抗滑力與滑動力的比值。由于滑動面是預(yù)先假定的，因此就可能不止一個，這樣就要分別試算出每個可能滑動面所對應(yīng)的穩(wěn)定性系數(shù)，取其中最小者作為最危險滑動面。最后以安全系數(shù)為標準評價邊坡的穩(wěn)定性。2.1邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(5/19)當(dāng)滑移面為一簡單平面時，靜力平衡計算可采用解析法計算，因而可獲得解析解。著名的庫侖公式就是一例，一直沿用至今。當(dāng)滑移面為圓弧、對數(shù)螺線、折線或任意曲線時，無法獲得解析解，通常要采用條分法求解。此時坡體為一靜不定問題，通過對某些未知量作假定，使方程式的數(shù)目與未知數(shù)數(shù)目相等從而使問題成為

7、靜定，這種方法十分簡便，而且計算結(jié)果能滿足工程要求而被廣為應(yīng)用。目前工程中常用的條分法有：Fellenius法（Ｗ.Fellenius，1963）、Bishop法（Ａ.Ｗ.Bishop，1955）、Janbu法（N.Janbu，1954，1973）。Morgestern-Price法、（Morgestern-Price，1965）、Spencer法（Spencer，1973）、Sarma法（Sarma，1979）、傳遞系數(shù)法等2.1邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(6/19)由于假設(shè)條件與應(yīng)用的方程不同，條分法分為非嚴格條分法與嚴格條分法.在非嚴格條分法中，通常只滿

8、足一個平衡條件，而不管另一個平衡條件。