《土坡的稳定性分析》PPT课件.ppt
第九章 土坡稳定分析Stability analysis of soil slopes,1 概述,2 无粘性土土坡的稳定分析,3 粘性土土坡的稳定分析,第九章 土坡稳定分析,一.土坡：具有倾斜面的土体,1天然土坡,1 概述,江、河、湖、海岸坡,一.土坡：具有倾斜面的土体,1天然土坡,山、岭、丘、岗、天然坡,1 概述,一、土坡：具有倾斜面的土体,2人工土坡,挖方：沟、渠、坑、池,露天矿,1 概述,一、土坡：具有倾斜面的土体,2人工土坡,填方：堤、坝、路基、堆料,1 概述,堆石坝,1 概述,2人工土坡,堤防,1 概述,2人工土坡,二.土坡破坏,什么是土坡破坏？为什么会发生土坡破坏？,1 概述,一部分土体在外因作用下，相对于另一部分土体滑动,二.土坡破坏的形式,1 概述,二.土坡破坏,2造成土坡破坏的原因,降雨、蓄水、使岩土软化，坝背水坡浸润线,存在渗透力,1)振动：地震、爆破,2)土中含水量和水位变化,3)水流冲刷：使坡脚变陡,4)冻融：冻胀力及融化含水量升高,5)人工开挖：基坑、船闸、坝肩、隧洞出入口,1 概述,地震引发的滑坡,暴雨与地震引发泥石流-菲律宾,2006年2月17日菲律宾中东部莱特省因连日暴雨和南部地区里氏2.6级轻微地震，爆发泥石流致近3000人遇难,云南徐村水电站溢洪道土坡滑坡开挖,江岸崩塌滑坡渗流,坝体内浸润线太高,第二节 无粘性土土坡的稳定分析,2 无粘性土土坡的稳定分析,破坏形式：表面浅层滑坡强度参数：内摩擦角考察一无限长坡，坡角为分析一微单元A,一.无渗流的无限长土坡,微单元A自重:W=V,沿坡滑动力：,对坡面压力：,抗滑力：,抗滑安全系数：,2 无粘性土土坡的稳定分析,讨论,当=时，Fs=1.0，天然休止角,2 无粘性土土坡的稳定分析,可见安全系数与土容重无关,与所选的微单元大小无关。即坡内任一点或平行于坡的任一滑裂面上安全系数Fs都相等,二.有沿坡渗流情况,(3)抗滑力：,(2)滑动力：,2 无粘性土土坡的稳定分析,1安全系数,(4)安全系数：,二.有沿坡渗流情况,与无渗流比较Fs减小近一倍注：意味着原来稳定的坡，有沿坡渗流时可能破坏,2.讨 论,2 无粘性土土坡的稳定分析,与所选V大小无关，亦即在这种坡中各点安全系数相同,与容重有关,3 粘性土坡的稳定分析,强度参数：粘聚力C，内摩擦角破坏形式：危险滑裂面位置在土坡深处，对于均匀土坡，在平面应变条件下，其滑动面可用一圆弧（圆柱面）近似。,3 粘性土坡的稳定分析,3 粘性土坡的稳定分析,1 瑞典圆弧法2 瑞典条分法3 简化Bishop条分法4 普遍条分法(Janbu法),3 粘性土坡的稳定分析,圆弧滑动法由瑞典工程师提出的。冰川沉积厚层软粘土,3 粘性土坡-瑞典圆弧法,一、整体圆弧法(瑞典圆弧法),一、整体圆弧法(瑞典圆弧法),(一)分析计算方法 1假设条件：,W,3 粘性土坡-瑞典圆弧法,（一）分析计算方法 2.平衡条件（各力对O的力矩平衡）,(1)滑动力矩：,(3)安全系数：,(2)抗滑力矩：,W,一、整体圆弧法(瑞典圆弧法),3 粘性土坡-瑞典圆弧法,.当0时，n是l(x,y)的函数，无法得到Fs的理论解,.其中圆心O及半径R是任意假设的，还必须计算若干组（O,R）找到最小安全系数 最可能滑动面,3.适用于饱和粘土,一、整体圆弧法(瑞典圆弧法),3 粘性土坡-瑞典圆弧法,（二）讨论,二、条分法的基本原理及分析,1原理,注:无法求理论解，是 一个边值问题，应通过数值计算解决。一个简化解决方法是将滑动土体分成条条分法。实际是一种离散化计算方法,整体圆弧法：n是l(x,y)的函数,3 粘性土坡-条分法基本原理,第i条土的作用力,3 粘性土坡-条分法基本原理,二、条分法的基本原理及分析,2求解条件,Wi是已知的作用在土条体底部的力与作用点：Ni Ti ti 共3n个作用在条间上的力及作用点：Pi Hi hi 共3(n-1)个(两端边界是已知的)假设总体安全系数为Fs(且每条Fs都相等)Fs 共1个未知数合计=3n+3(n-1)+1=6n-2,n条土条的未知量数目,3 粘性土坡-条分法基本原理,二、条分法的基本原理及分析,2求解条件未知数数目,各条：水平向静力平衡条件：x=0 共n个垂直向静力平衡条件：y=0 共n个力矩平衡条件：M0=0 共n个n个土条底面上满足极限平衡条件：共n个整体力矩平衡 1个,求解条件共4n1个,3 粘性土坡-条分法基本原理,二、条分法的基本原理及分析,2求解条件方程数目,由于未知数为6n-2个求解条件为4n1个二者相差(2n-3),因而出现了不同的假设条件，对应不同计算方法整体圆弧法：n=1,6n-2=4个未知数，4个方程简单(瑞典)条分法：Pi=Hi=hi=0,ti=li/2 共2n+1个未知数其他方法：假设力作用点位置、条间力的假设,3 粘性土坡-条分法基本原理,二、条分法的基本原理及分析,2求解条件讨论,三.简单条分法（瑞典条分法）,1基本原理：忽略了所有条间作用力，即：Pi=Hi=hi=03n-3ti=li/2n共计减去4n-3未知数 未知数为2n+1,3 粘性土坡-瑞典条分法,2.安全系数计算,1、Ni方向静力平衡(n个),求解方程(2n+1)个,2、滑动面上极限平衡(n个),3、总体对圆心O的力矩平衡(1个),3 粘性土坡-瑞典条分法,滑动力矩=抗滑力矩,3.简单条分法计算步骤,圆心O，半径R(如图),分条：b=R/10,编号：过圆心垂线为0条中线,列表计算 li Wi i,变化圆心O和半径R,Fs最小,END,4.瑞典简单条分法的讨论,*由于忽略条间力，有4n1个平衡条件。实际用2n+1个，有些平衡条件不能满足,经验表明，忽略了条间力，所计算安全系数Fs偏小，越大(条间力的抗滑作用越大),Fs越偏小,假设圆弧滑裂面，与实际滑裂面有差别,一般情况下，Fs偏小10%左右，工程应用中偏于安全,3 粘性土坡-瑞典条分法,四、毕肖甫(Bishop)法,A,O,R,C,i,b,B,i,di,Ti,Ni,Wi,3 粘性土坡-毕肖甫条分法,1.原理与特点,假设滑裂面为圆弧 不忽略条间作用力 在每条的滑裂面上满足极限平衡条件（n）每条上作用力在y方向（竖直）上静力平衡（n）总体对圆心O力矩平衡（1）,DPi 不出现,3 粘性土坡-毕肖甫条分法,因此，平衡条件：2n+1但是，未知数：6n-2,求解条件,平衡条件：2n+1未知数：6n-2,1）由于水平力平衡 Pi(Pi)不出现（n-1）,2）不计各条力矩平衡 ti 及 hi（2n-1）,3)假设 Hi=0（忽略条间切向力）(n-1),3 粘性土坡的稳定分析,平衡条件和未知数均为：2n+1,2安全系数公式,其中,3 粘性土坡的稳定分析,3 毕肖甫法计算步骤,圆心O，半径R,设 Fs=1.0,计算 mqi,变化圆心O和半径R,END,计算,No,Fs最小,Yes,五.普遍条分法(简布 Janbu法),3 粘性土坡的稳定分析,五.普遍条分法(简布 Janbu法),3 粘性土坡的稳定分析,P1=P1P2=P1+P2=P1+P2 Pi=Pi(i=1,i)Pn=Pi=0(i=1,n),3 粘性土坡的稳定分析,对O点的力矩平衡求Hi 和Pi的关系,五.普遍条分法(简布 Janbu法),2安全系数公式,计算比较繁杂,3 粘性土坡的稳定分析,五.普遍条分法(简布 Janbu法),1特点,(1)任意形式滑裂面，不一定圆弧,(2)满足各条X、Y静力平衡满足各条力矩平衡满足整体力矩平衡,3 粘性土坡的稳定分析,五.普遍条分法(简布 Janbu法),六.几种分析计算方法的总结,3 粘性土坡的稳定分析,条分法小节,简布条分法,3 粘性土坡的稳定分析,
