第7章 土坡稳定分析
土力学 第7章 土坡稳定性分析

由于γ’约为γsat的一半,因此安全系数也降低一半。 由此可见,渗流对土坡的安全系数影响极大。
§7.3 粘性土坡的稳定分析
主要方法:
瑞典条分法
O
Bishop条分法
R
Janbu普遍条分法
2.滑坡
靠近坡面处的部分土体相对于其它土体滑动的现象。
崩塌
平移滑动
旋转滑动
流滑滑动面
3.滑坡的原因
外因:
(1)土体自重 (2)渗透力作用 (3)振动(如地震、爆破等) (4)土中含水量和水位变化 (5)水流冲刷(使坡脚变陡) (6)冻融(冻胀力、融化使土的含水量升高) (7)人工开挖(使部分土体失去支撑)
1.整体圆弧滑动法
(一)分析计算方法
1.假设条件:
• 土坡为均质土 • 二维(平面应变) • 滑动面为圆弧面 • 滑动土体呈刚性转动 • 滑动面上的土体处于极限平衡状态
2.平衡条件(各力对圆心O的力矩平衡)
O R
(1)滑动力矩:M s W d
B
C
(2)抗滑力矩:
Ad
n
f
W
MR
垂直于滑动方向的正压力N=W cosα+J sin(α-θ)
(3)稳定性系数(安全系数)
Ks
抗滑力=N tan 滑动力 T
cos a wi sin(a ) tan
sina wi cos(a )
讨论:如果水流在出逸处顺坡面流动,即θ=α,i=sin α,则
第7章 土坡稳定分析
坡肩 坡顶
坡 高
坡趾
坡角
本章主要内容:
第七章 土坡

二. 滑坡
土 力 学
• 1.滑坡的危害
• •
滑坡是重大自然灾害 我国是滑坡灾害频发的国家
2. 滑坡的形式
土 力 学
二. 滑坡
土
3.造成滑坡的原因
1)振动:地震、爆破 2)土中含水量和水位变化
降雨、蓄水、使岩土软化, 坝背水坡浸润线
力 3)水流冲刷:使坡脚变陡
土 力 学
江西省江新洲 洲头北侧蹋岸
城市中的滑坡问题(香港,重庆)
土 力 学
填 方
挖 方
香港1900年建市,1977年成立土力工程署 港岛1972 Po Shan 滑坡 (~ 20,000 m3)(67 死、20 伤)
土 力 学
土 力 学
如何分析、判断?
无粘性土坡-简单 粘性土坡-复杂
评价方法:
粘性土土坡的滑动面——假定为圆弧面
土 力 学
分析方法——圆弧滑动法(极限平衡法)
土 力 学
一、整体圆弧法(瑞典圆弧法,1915) • 广泛使用的圆弧滑动法最初是由瑞典工程师 提出的。
一、整体圆弧法(瑞典圆弧法)
1.假设条件:
O
土 力 学
• 均质土
R d W
• 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状态
土 力 学
极限平衡理论(条分法)
步骤:
先确定滑动面,再计算滑坡的稳定性系数, 最后判断滑动的可能性。
第二节 无粘性土土坡的稳定分析
土 力 学
定义:粗粒土所堆筑的土坡称为无粘性土坡
分如下两种情况考虑: 一、均质干坡 二、有渗透水流的均质土坡
一、均质干坡
第7章土坡稳定分析

由于考虑了条块间水平力的作用,得到的安全系数较瑞典条分法略高一些。 很多工程计算表明,毕肖普法与严格的极限平衡分析法)相比,结果甚为接近。由 于计算不很复杂,精度较高,所以是目前工程中很常用的一种方法。
平面滑动面的土坡稳定分析
无粘性土坡的稳定分析
均质的无粘性土坡,无论是干坡还是完全在水位以下,没有渗透水流 作用时,只要位于坡面上的土单元体能保持稳定,则整个土坡就是稳定的。
从坡面上取一土体单元。 土体重量为W。 滑动力 T=W sin 正压力 N=W cos 抗滑力 Tf=N tan =Wcostan — 土的内摩擦角; — 土坡的坡角 当Fs=1时, =, 称为天然休止角。
瑞典条分法是忽略条块间力影响的一种简化方法,它只满足滑动土体整体力 矩平衡条件而不满足条块的静力乎衡条件,此法应用的时间很长,积累了丰富的 工程经验,一般得到的安全系数偏低,即误差偏于安全方面,故目前仍然是工程 上常用的方法。
简化毕肖普法是在不考虑条块间切向力的前提下.满足力多边形闭合条件,就 是说,隐含着条块间有水平力的作用,虽然在公式中水平作用力并未出现。其持 点是:
根据坡角和土内摩擦角做出对应关系曲 线,然后查得稳定数。
(1)最大边坡高度H—已知 ,, c, (2)稳定土坡坡角θ—已知 , c, , H
滑动面三种位置
(a)坡脚圆 (b)坡圆 (c)中点圆
泰勒稳定数图
坡角与稳定数之间关系
粘性土坡的稳定分析—条分法
产生抗滑力矩另一方面因素来自于土的内摩擦角,因此对于 >0 的土,必须采用条分法分析,才能求得摩擦力所产生的抗滑力矩。
第七章土坡稳定分析

第七章土坡稳定分析土坡的稳定性是指土坡在自身重力和外部荷载作用下,能够保持不发生倾覆、滑动或坍塌的能力。
土坡的稳定性分析是土坡工程设计的关键步骤之一,它的目的是确定土体的最大稳定角,以及土坡所能承受的最大荷载。
土坡稳定性分析主要包括以下几个方面:1.荷载计算:首先需要确定土坡所受到的各种荷载,包括自重荷载、地震荷载、水压力荷载等。
这些荷载将直接影响土坡的稳定性。
2.土体力学参数:土坡的稳定性分析需要确定土体的力学参数,包括土体的内摩擦角、剪胀角、孔隙比等。
这些参数可以通过室内试验或现场试验来确定。
3.土体抗剪强度:土坡的稳定性分析需要确定土体的抗剪强度,包括黏聚力和内摩擦角。
一般可通过室内试验或相关经验公式来确定。
4.平衡条件:土坡的稳定性分析需要确定土坡的平衡条件,即坡面上的剪切力与抗剪强度之间的平衡关系。
通过平衡条件,可以计算出土坡的最大稳定角。
5.稳定性判据:土坡的稳定性分析需要选择适当的稳定性判据,以判断土坡是否稳定。
常用的稳定性判据包括平衡法、极限平衡法、有限元法等。
在进行土坡稳定性分析时,需要注意以下几个问题:1.考虑边界条件:土坡的稳定性分析需要考虑土坡周围的边界条件,包括土坡顶部的固结载荷、土坡脚部的支撑条件等。
2.考虑不同荷载组合:土坡的稳定性分析需要考虑不同荷载组合的影响,包括常规和临界荷载组合。
常规荷载组合是指常规工况下土坡所承受的荷载组合,临界荷载组合是指在其中一特定条件下土坡的最不利工况下所承受的荷载组合。
3.安全系数:土坡的稳定性分析需要根据土坡的设计要求和实际情况,确定相应的安全系数。
安全系数是指土坡的稳定强度与设计要求强度之间的比值,一般要求安全系数大于14.考虑时间因素:土坡的稳定性分析需要考虑土体的变形和固结过程。
在长期静荷载作用下,土体可能发生蠕变和沉降等变形。
因此,在进行土坡稳定性分析时,需要考虑时间因素的影响。
综上所述,土坡的稳定性分析是土坡工程设计中一个非常重要的环节。
第7章土坡稳定分析

O
R
电 算
分条:b=R/10 编号:过圆心垂
C
i
bB 67
法 计
线为 0# 条中线
列表计算 li Wi i A
-2 -1 0 1 2 3 4 5
算
K (cili Wi cositgi )
步
Wi sini
骤
变化圆心 O 和半径 R
K 最小
END
Wi i
Ti
Ni
❖END
7.1土坡稳定概述
由于地质作用而自然形 成的土坡
在天然土体中开挖或填筑 而成的土坡
天然土坡
人工土坡 坡顶
山坡、江河岸 坡
路基、堤坝
坡底
坡脚
坡角
坡高
土坡稳定分析问题
❖ 土坡失稳机理
1、外因——外界力的作用 2、内因——抗剪强度的降低
❖ 影响土坡稳定的因素主要有:
❖ ①土坡陡峭程度。 ❖ ②土坡高度。 ❖ ③土的性质。 ❖ ④地下水的渗流作用。 ❖ ⑤土坡作用力发生变化。 ❖ ⑥土的抗剪强度降低。 ❖ ⑦静水力的作用。
f
LR
f
LR
M LR Wa
饱和粘土,不排水剪条件 下,u=0,τf=cu
滑动面上的最大抗 滑力矩与滑动力矩
之比
Fs
cu LR Wd
二、泰勒图表法
土坡的稳定性相关因素:
泰勒(Taylor,D.W,1937) 用图表表达影响因素的相互 关系
抗剪强度指标c和、重度 、 土坡的尺寸坡角 和坡高H
Ns
H cr
5.滑动面的总抗滑力矩
H TR R fili R i tani ci li
R (Wi cosi tani cili )
土坡稳定性分析

第七章土坡稳定性分析第一节概述土坡就是由土体构成、具有倾斜坡面的土体,它的简单外形如图7-1所示。
一般而言,土坡有两种类型。
由自然地质作用所形成的土坡称为天然土坡,如山坡、江河岸坡等;由人工开挖或回填而形成的土坡称为人工土(边)坡,如基坑、土坝、路堤等的边坡。
土坡在各种内力和外力的共同作用下,有可能产生剪图7-1 土坡各部位名称切破坏和土体的移动。
如果靠坡面处剪切破坏的面积很大,则将产生一部分土体相对于另一部分土体滑动的现象,称为滑坡。
土体的滑动一般系指土坡在一定范围内整体地沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其稳定性。
除设计或施工不当可能导致土坡的失稳外,外界的不利因素影响也触发和加剧了土坡的失稳,一般有以下几种原因:1.土坡所受的作用力发生变化:例如,由于在土坡顶部堆放材料或建造建筑物而使坡顶受荷。
或由于打桩振动,车辆行驶、爆破、地震等引起的振动而改变了土坡原来的平衡状态;2.土体抗剪强度的降低:例如,土体中含水量或超静水压力的增加;3.静水压力的作用:例如,雨水或地面水流入土坡中的竖向裂缝,对土坡产生侧向压力,从而促进土坡产生滑动。
因此,粘性土坡发生裂缝常常是土坡稳定性的不利因素,也是滑坡的预兆之一。
在土木工程建筑中,如果土坡失去稳定造成塌方,不仅影响工程进度,有时还会危及人的生命安全,造成工程失事和巨大的经济损失。
因此,土坡稳定问题在工程设计和施工中应引起足够的重视。
天然的斜坡、填筑的堤坝以及基坑放坡开挖等问题,都要演算斜坡的稳定性,亦既比较可能滑动面上的剪应力与抗剪强度。
这种工作称为稳定性分析。
土坡稳定性分析是土力学中重要的稳定分析问题。
土坡失稳的类型比较复杂,大多是土体的塑性破坏。
而土体塑性破坏的分析方法有极限平衡法、极限分析法和有限元法等。
在边坡稳定性分析中,极限分析法和有限元法都还不够成熟。
因此,目前工程实践中基本上都是采用极限平衡法。
极限平衡方法分析的一般步骤是:假定斜坡破坏是沿着土体内某一确定的滑裂面滑动,根据滑裂土体的静力平衡条件和莫尔—库伦强度理论,可以计算出沿该滑裂面滑动的可能性,即土坡稳定安全系数的大小或破坏概率的高低,然后,再系统地选取许多个可能的滑动面,用同样的方法计算其稳定安全系数或破坏概率。
土力学第7章土坡稳定分析

土力学第7章土坡稳定分析土力学是研究土的力学性质和土体力学行为的科学,其应用范围广泛,其中土坡稳定分析是土力学的重要内容之一。
本文将介绍土力学第7章土坡稳定分析的相关知识。
一、引言土坡稳定分析是土木工程领域中常见的问题,主要涉及到土体的坡面稳定性,通过合理的土坡稳定分析,可以有效预防土体的滑坡和坍塌等不稳定现象的发生,保障工程的安全运行。
二、土坡的稳定性分析方法1. 极限平衡法极限平衡法是土坡稳定性分析中常用的一种方法,主要通过确定土体内部的抗剪强度参数和荷载作用下的地下水位来评估土坡的稳定性。
该方法的基本原理是在土体发生滑动时,抗剪强度趋向于零,并以它为基础,推导出坡面上的切线力和压住力相平衡的几何关系。
2. 推移滑坡法推移滑坡法也是一种常用的土坡稳定性分析方法,它是通过计算土体受力平衡的状态下,坡面上产生滑动的可能性来进行稳定性评估。
在该方法中,通过施加水平力和重力对土坡进行计算,计算过程中考虑土体的切线力、压实力和滑动力等因素,以确定滑动的可能性。
3. 数值模拟法数值模拟法是近年来发展起来的一种土坡稳定性分析方法,它基于计算机技术和数值计算方法,通过建立数学模型对土坡进行力学分析。
数值模拟法可以更精确地描述土体的变形、滑动过程,并且可以考虑更多的影响因素,如土体的非线性行为和边界条件等,从而提高了分析的准确性和可靠性。
三、土坡稳定分析的应用案例1. 坡度较陡的公路土方工程对于坡度较陡的公路土方工程,土坡稳定性分析显得尤为重要。
在该案例中,可以采用极限平衡法来评估土坡的稳定性,并结合现场勘察数据和实验结果对土体的参数进行调整,从而得出最终的稳定性评估结果。
2. 水土保持工程水土保持工程中的护坡设计也需要进行土坡稳定性分析。
通过采用推移滑坡法,可以对护坡结构进行设计和评估,确保其能够承受地表径流和土壤侵蚀的作用,保持坡面的稳定性。
3. 基坑开挖工程在基坑开挖工程中,经常需要进行土坡稳定性分析,以确保土坡在开挖和施工过程中的稳定性。
土力学 边坡稳定分析

7-3 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法
二.最危险滑弧的寻找
7-3 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法
三.条分法及其受力分析
极限平衡分析的条分法:土体为不变形刚体
滑动体内土条n,第i土条上的力和未知数: 1、重力:Wi=ribihi;都为已知量; 2、底面反力:Ni和Ti; 3、比较所有安全系数,选最小值;
Ji wiiai
Jidi wiiaidi
7-6 工程中的土坡稳定计算
一.渗流对土坡稳定的影响
F s
[c i li b i(ih 1 iih 2 iih 3 i)co itg s i] ih 1 iih 2 iih 3 ib isii n w h 2 ib isiin
F s
7-5 毕肖普法
二.总应力分析
Fs
1 mi
(cibi
Witgi
)
Wi s ini
7-6 工程中的土坡稳定计算
一.渗流对土坡稳定的影响
F s
[cilib i(ih 1 iih 2i)coits gi] b i(ih 1 iih 2i)siin
7-6 工程中的土坡稳定计算
一.渗流对土坡稳定的影响
[c iliih 1 iih 2 iih 3 ib ico itg s] ih 1 isa h 2 it i ih 3 ib isiin
7-6 工程中的土坡稳定计算
一.渗流对土坡稳定的影响
7-6 工程中的土坡稳定计算
一.渗流对土坡稳定的影响
7-6 工程中的土坡稳定计算
一.渗流对土坡稳定的影响
7-6 工程中的土坡稳定计算
7-4 瑞典条分法
2.坡顶有超载时
F s
[cili(W iqi)bco itsg i] (W iqi)bsin i
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第7章土坡稳定分析
一、填空题
1.无粘性土坡的稳定性仅取决于土坡,其值越小,土坡的稳定性越。
2.无粘性土坡进行稳定分析时,常假设滑动面为面,粘性土坡进行稳定分析时,常假设滑动面为面。
3.无粘性土坡的坡角越大,其稳定安全系数数值越,土的内摩擦角越大,其稳定安全系数数值越。
4.当土坡坡顶开裂时,在雨季会造成抗滑力矩,当土坡中有水渗流时,土坡稳定安全系数数值。
二、名词解释
1.自然休止角
2.简单土坡
三、简答题
1.举例说明影响土坡稳定的因素有哪些?
2.位于稳定土坡坡顶上的建筑物,如何确定基础底面外边缘线至坡顶边缘线的水平距离?
四、单项选择题
1.某粘性土的内摩擦角ϕ=5︒,坡角β与稳定因数(N s=γh cr/c)的关系如下:
定坡角β为:
(A)20︒
(B)30︒
(C)40︒
(D)50︒
您的选项()
2.土坡高度为8 m,土的内摩擦角ϕ=10︒( N s=9.2),C=25kPa,γ=18kN/m3的土坡,其稳定安全系数为:
(A)0.7
(B) 1.4
(C) 1.5
(D) 1.6
您的选项()
3.分析砂性土坡稳定时,假定滑动面为:
(A)斜平面
(B)中点圆
(C)坡面圆
(D)坡脚圆
您的选项()
4.若某砂土坡坡角为200,土的内摩擦角为300,该土坡的稳定安全系数为:
(A) 1.59
(B) 1.50
(C) 1.20
(D) 1.48
您的选项()
5.分析均质无粘性土坡稳定时,稳定安全系数K为:
(A)K=抗滑力/滑动力
(B)K=滑动力/抗滑力
(C)K=抗滑力距/滑动力距
(D)K=滑动力距/抗滑力距
您的选项()
6.分析粘性土坡稳定时,假定滑动面为:
(A)斜平面
(B)水平面
(C)圆弧面
(D)曲面
您的选项()
7. 由下列哪一种土构成的土坡进行稳定分析时需要采用条分法:
(A)细砂土
(B)粗砂土
(C)碎石土
(D)粘性土
您的选项()
8.影响无粘性土坡稳定性的主要因素为:
(A)土坡高度
(B)土坡坡角
(C)土的重度
(D)土的粘聚力
您的选项()
9.下列因素中,导致土坡失稳的因素是:
(A)坡脚挖方
(B)动水力减小
(C)土的含水量降低
(D)土体抗剪强度提高
您的选项()
10.地基的稳定性可采用圆弧滑动面法进行验算,规范GB50007规定:
(A)M R / M S≥1.5
(B)M R / M S≤1.5
(C)M R / M S≥1.2
(D)M R / M S≤1.2
您的选项()。