第十章土坡和地基的稳定性课件.ppt
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1、第十章,土坡和地基的稳定性,防灾科技学院防灾工程系主讲教师:李巨文,10.1 概述10.2 无粘性土坡的稳定分析10.3 粘性土坡的稳定分析10.4 土坡稳定性的影响因素10.5 地基的稳定性,本章目录,10.1 概述,边坡稳定分析对象:,土石坝、库区边坡,堤坝填筑,土质、岩质边坡,土坡:具有倾斜面的土体,坡肩 坡顶,坡面,坡角,坡趾,坡高,坡底,坡度:1:m,10.1 概述,天然土坡,江、河、湖、海岸坡,山、岭、丘、岗、天然坡,人工土坡,挖方:沟、渠、坑、池,填方:堤、坝、路基、堆料,土坡,一、土坡的类型,10.1 概述,一部分土体在外因作用下,相对于另一部分土体滑动,滑坡:,什么是滑坡?为
2、什么会滑坡?,二、滑坡现象,发育完全的典型滑坡形态和构造示意图,第二讲 滑坡和崩塌,1.滑坡原因,10.1 概述,1)振动:地震、爆破,2)土中水位升、降,4)水流冲刷:使坡脚变陡,5)冻融:冻胀力及融化含水量升高,6)人工开挖:基坑、船闸、坝肩、隧洞出入口,3)降雨引起渗流、软化,10.1 概述,2.滑坡危害,对水利工程的危害,对铁路公路的危害,对河运及海洋工程的危害,对工程设施及房屋建筑的危害,3.滑坡形式,2.1 概述,平移,崩塌,转动,流滑,1600人死亡!,老县城,埋没村庄,906人死亡!,新北川中学岩崩,埋没村庄,王家岩滑坡,新北川中学,老县城,新县城,景家山崩塌,2006.1.4
3、印尼中爪哇滑坡,10.1 概述,2006.02.16 地面已无任何建筑物.村庄被夷为平地.天灾人祸连续暴雨是祸首,10.1 概述,2003年8月25日,四川省雅安市雨城区和荥经县遭受特大暴雨袭击。在不到5个小时的时间内,降雨量达到228毫米,发生群发性滑坡和洪水,造成18人死亡3人失踪(黄润秋教授提供)。,10.1 概述,2003年7月13日 三峡库区沙镇溪发生千将坪滑坡,致使24人失踪。,10.1 概述,山崩1342处;滑坡1752处;泥石流501处;堰塞湖100多个(严重危害的34个)。,5.12汶川地震山体崩塌与滑坡灾害,10.1 概述,被地震摧毁的北川县城,左上角的滑坡是北川的最大杀手
4、,施加在层面的重力为W,该力可以分解成一个沿层面方向的下滑力(剪切力)T:,和一个垂直层面方向的正压力P,从物理学中的摩擦定律可知,则摩擦力应为正压力与摩擦系数的乘积,摩擦力是阻碍滑动的力。发生滑坡的临界条件可以写为:,滑坡滑动的根本原因,土体内部某个滑动面上的剪应力达到了它的抗剪强度。,库伦公式、摩尔-库伦强度理论,均质的无粘性土土坡,在干燥或完全浸水条件下,土粒间无粘结力,只要位于坡面上的土单元体能够保持稳定,则整个坡面就是稳定的,单元体稳定,TT,土坡整体稳定,(一)无渗流情况下无粘性土坡稳定性分析,10.2 无粘性土坡的稳定分析,稳定条件:TT,抗滑力与滑动力的比值,10.2 无粘性土
5、坡的稳定分析,1)微单元A自重:W=V,2)沿坡滑动力:,3)对坡面压力:,4)抗滑力:,5)抗滑安全系数:,当=时,K=1.0,天然休止角,安全系数与土容重无关,与所选的微单元大小无关,坡内任一点或平行于坡的任一滑裂面上安全系数k都相等,10.2 无粘性土坡的稳定分析,有沿坡渗流情况,正常蓄水土坝下游,水位骤降的土坝上游,逸出段,10.2 无粘性土坡的稳定分析,A,(1)自重:,渗透力:(方向:平行于土坡),(2)滑动力:,(3)抗滑力:,(4)抗滑安全系数:,取微单元 A,以土骨架为隔离体:,l,h,J,J,10.2 无粘性土坡的稳定分析,讨论:,意味着原来稳定的坡,有沿坡渗流时可能破坏,
6、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,与无渗流比较K减小近一倍,10.2 无粘性土坡的稳定分析,10.3 粘性土坡的稳定性分析,破坏特点,由于存在粘聚力C,与无粘性土坡不同;其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。,思考:为什么粘性土坡通常不会发生表面滑动?,10.3 粘性土坡的稳定性分析,1 整体圆弧滑动法(瑞典Petterson)2 瑞典条分法(瑞典Fellenius)3 毕肖普法(Bishop)4 Janbu法5 Spencer方法6 Morgenstern-Price方法7 陈祖煜的通用条分法8 不平衡推力传
7、递法9 Sarma方法,计算方法:,均质粘性土层中的三种圆弧滑动面a)坡脚圆 b)坡面圆 c)中点圆,10.3 粘性土坡的稳定性分析,1 整体圆弧滑动法(瑞典圆弧法),10.3 粘性土坡的稳定性分析,1 整体圆弧滑动法(瑞典圆弧法),均质土,二维,圆弧滑动面,滑动土体呈刚性转动,在滑动面上处于极限平衡条件,假设条件,10.3 粘性土坡的稳定性分析,平衡条件(各力对圆心O的力矩平衡),(1)滑动力矩:,(3)安全系数:,(2)抗滑力矩:,a,10.3 粘性土坡的稳定性分析,讨论:,1 当 0 时,n 是 l(x,y)的函数,无法得到 K的理论解,2 其中圆心 O 及半径 R 是任意假设的,还必须
8、计算若干组(O,R)找到最小安全系数 最可能滑动面,3 适用于饱和软粘土,即=0 情况,费伦纽斯确定最危险滑动面圆心的方法:,10.3 粘性土坡的稳定性分析,当=0时,最危险滑动面通过坡角,圆心在CO与BO的交点处,1、2 查表10-1.,当0时,最危险滑动面圆心位置可能在EO的延长线上,试算法确定。,10.3 粘性土坡的稳定性分析,稳定系数法:,从图中可直接由已知的c、确定土坡极限高度h,也可由已知的c、h 及安全系数K确定土坡的坡角。,泰勒法,5参数知4可求1,10.3 粘性土坡的稳定性分析,条分法的基本原理及分析:,源起,整体圆弧法:n 是 l(x,y)的函数,思路,离散化,分条,条分法
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