瑞典条.分法

一、一般情况下的无粘性土土坡
均质的无粘性土土 坡，在干燥或完全 浸水条件下， 浸水条件下，土粒 间无粘结力 T′ T N W 只要位于坡面上的土单 元体能够保持稳定， 元体能够保持稳定，则 整个坡面就是稳定的 T′>T 单元体 稳定
土坡整 体稳定
T′′ T W 稳定条件： 稳定条件：T′>T N 砂土的内 摩擦角 T ' = N tan ϕ T ' = W cos β tan ϕ
二、关于圆弧滑动条分法
计算中引入的计算假定： 计算中引入的计算假定： 滑动面为圆弧 不考虑条间力作用 安全系数用滑裂面上全部抗滑力矩与滑动力矩之比来定义
三、土的抗剪强度指标值的选用
土的抗剪强度指标值选用应合理： 土的抗剪强度指标值选用应合理： 指标值过高， 指标值过高，有发生滑坡的可能 指标值过低，没有充分发挥土的强度，就工程而言， 指标值过低，没有充分发挥土的强度，就工程而言，不经济 实际工程中，应结合边坡的实际加荷情况， 实际工程中，应结合边坡的实际加荷情况，填料的性质和排 水条件等，合理的选用土的抗剪强度指标。 水条件等，合理的选用土的抗剪强度指标。 如果能准确知道土中孔隙水压力分布， 如果能准确知道土中孔隙水压力分布，采用有效应力法比较 合理。重要的工程应采用有效强度指标进行核算。 合理。重要的工程应采用有效强度指标进行核算。对于控制土坡 稳定的各个时期， 稳定的各个时期，应分别采用不同试验方法的强度指标
i
b
c
Pi+1 Xi+1
T ′R ∑ (Wi cos β i tg ϕ i + ci li ) Fs = = TR ∑ Wi sin β i
条分法是一种试算法， 条分法是一种试算法，应选取 不同圆心位置和不同半径进行 计算， 计算，求最小的安全系数
Pi
aT
i
b Ni
li
三、例题分析 【例】某土坡如图所示。已知土坡高度H=6m，坡角 某土坡如图所示。 =6m， β=55°，土的重度γ =18.6kN/m3，内摩擦角ϕ =12°，粘 =55° =18.6kN/m =12° =16.7kPa。 聚力c =16.7kPa。试用条分法验算土坡的稳定安全系数
2H
ϕ >0
二、条分法
O
βi
B c d
C
R
H A a
对于外形复杂、 >0的粘性 对于外形复杂、ϕ >0的粘性 土土坡，土体分层情况时， 土土坡，土体分层情况时， 要确定滑动土体的重量及其 重心位置比较困难， 重心位置比较困难，而且抗 剪强度的分布不同， 剪强度的分布不同，一般采 用条分法分析 滑动土体 分为若干 垂直土条 各土条对滑弧 圆心的抗滑力 矩和滑动力矩
J = γ w sin β
坡面有顺坡渗 流作用时， 流作用时，无 粘性土土坡稳 定安全系数将 近降低一半
γ′ / γ sat≈1/2，
γ ′ cosβ tanϕ γ ′ tanϕ T′ W cosβ tanϕ Fs = = = = T + J W sin β + J γ ′ sin β + γ w sin β γ sat tan β
五、查表法确定土质边坡的坡度
边坡的坡度允许值，应根据当地经验， 边坡的坡度允许值，应根据当地经验，参照同类土层的稳定 坡度进行确定 一些规范和手册根据大量设计和运行经验规定了土坡坡度的 允许值， 允许值，可以通过查表法确定土质边坡的坡度
泰勒图表法适宜解决简单土坡稳定分析的问题： 泰勒图表法适宜解决简单土坡稳定分析的问题： ①已知坡角β及土的指标c、ϕ、γ，求稳定的坡高H ②已知坡高H及土的指标c、ϕ、γ，求稳定的坡角β ③已知坡角β、坡高H及土的指标c、ϕ、γ，求稳定安全系数F s
五、例题分析 【例】一简单土坡ϕ=15°,c =12.0kPa,γ =17.8kN/m3， =15°
中心高度(m) 条宽 编号 中心高度 条宽(m) 条重W ikN/m 条重W 1 0.60 1 11.16 2 1.80 1 33.48 3 2.85 1 53.01 4 3.75 1 69.75 5 4.10 1 76.26 6 3.05 1 56.73 7 1.50 1.15 27.90 合计
四、泰勒图表法
2 粘性土土坡稳定分析
一、瑞典圆弧滑动法
d
O B A 假定滑动面为圆柱面， 假定滑动面为圆柱面， 截面为圆弧， 截面为圆弧，利用土 体极限平衡条件下的 受力情况： 受力情况： ) ) M f τ f LR τ f LR Fs = = ) = M τ LR Wd
C
W 饱和粘土， 饱和粘土，不排水 剪条件下， 剪条件下，ϕu＝0， τf ＝cu
i
b
土坡稳定 安全系数
条分法分析步骤I 条分法分析步骤I
O
βi
B c d例绘出土坡剖面 1.按比例绘出土坡剖面 2.任选一圆心 2.任选一圆心O，确定 滑动面， 滑动面，将滑动面以上 土体分成几个等宽或不 等宽土条 3.每个土条的受力分析 3.每个土条的受力分析
Ni 1 σi = = W i cos β i li li T 1 τ i = i = W i sin β i li li
假定若 Fs是任意假定某个滑动面 的抗滑安全系数， 的抗滑安全系数，实际要 干滑动面 求的是与最危险滑动面相 对应的最小安全系数
最小安 全系数
最危险滑动面圆心的确定
O R β1 β B 对于均质粘性土 土坡， 土坡，其最危险 滑动面通过坡脚 β2 A 圆心位置由 β1，β2确定
ϕ =0 Fs
O β2 β1 B 圆心位置在EO 圆心位置在EO 的延长线上 4.5H E A H β
Ns =
γH cr
c
17 .8 × H cr = = 8 .6 12 .0
求得坡高H =5.80m,稳定安全系数为1.5时的最大坡高 稳定安全系数为1.5时的最大坡高H 求得坡高 cr=5.80m,稳定安全系数为1.5时的最大坡高 max为
H max 5.80 = = 3.87 m 1 .5
3 土坡稳定分析中有关问题
四、安全系数的选用
影响安全系数的因素很多，如抗剪强度指标的选用， 影响安全系数的因素很多，如抗剪强度指标的选用，计算方 法和计算条件的选择等。工程等级愈高，所需要的安全系数愈大。 法和计算条件的选择等。工程等级愈高，所需要的安全系数愈大。 目前，对于土坡稳定的安全系数，各个部门有不同的规定。 目前，对于土坡稳定的安全系数，各个部门有不同的规定。 同一边坡稳定分析，选用不同的试验方法、不同的稳定分析方法， 同一边坡稳定分析，选用不同的试验方法、不同的稳定分析方法， 会得到不同的安全系数。根据结果综合分析安全系数， 会得到不同的安全系数。根据结果综合分析安全系数，得到比较 可靠的结论
土坡稳定分析
主要内容 1无粘性土土坡稳定分析 2粘性土土坡稳定分析 3土坡稳定分析中有关问题
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、 山坡、江河 岸坡 路基、 路基、堤坝
坡高 坡底 坡脚 坡角
土坡稳定分析问题
1 无粘性土坡稳定分析
一、挖方边坡与天然边坡
天然地层的土质与构造比较复杂， 天然地层的土质与构造比较复杂，这些土坡与人工填筑土坡 相比，性质上所不同。对于正常固结及超固结粘土土坡， 相比，性质上所不同。对于正常固结及超固结粘土土坡，按上 述的稳定分析方法，得到安全系数，比较符合实测结果。 述的稳定分析方法，得到安全系数，比较符合实测结果。但对 于超固结裂隙粘土土坡，采用与上述相同的分析方法， 于超固结裂隙粘土土坡，采用与上述相同的分析方法，会得出 不正确的结果
分析: 分析:
①按比例绘出土坡，选择圆心，作出相应的滑动圆弧 按比例绘出土坡，选择圆心， 将滑动土体分成若干土条， ②将滑动土体分成若干土条，对土条编号 量出各土条中心高度h 宽度b 列表计算sin sinβ cosβ ③量出各土条中心高度hi、宽度b i，列表计算sinβ i、cosβ i 以及土条重W 以及土条重W i，计算该圆心和半径下的安全系数 对圆心O选不同半径，得到O对应的最小安全系数； ④对圆心O选不同半径，得到O对应的最小安全系数； 在可能滑动范围内，选取其它圆心O ⑤在可能滑动范围内，选取其它圆心O1，O2，O3，…，重复上 ， 述计算，求出最小安全系数， 述计算，求出最小安全系数，即为该土坡的稳定安全系数
F
s
滑动面上的最 大抗滑力矩与 滑动力矩之比
) cu L R = Wd
d
O B A′ C W A
z0
粘性土土坡滑动前， 粘性土土坡滑动前，坡 顶常常出现竖向裂缝 深度近似采 用土压力临 界深度 z 0 = 2c / γ K a 裂缝的出现将使滑弧长度由 AC减小到 ′C，如果裂缝中 减小到A ， 减小到 积水， 积水，还要考虑静水压力对 土坡稳定的不利影响
i d c Wi Xi aT b Ni
li a b
假设两组合 力 ( P i， X i)＝ (Pi＋1，Xi＋1)
Pi+1
Xi+1
Pi
N i = Wi cos β i
静力平衡
i
Ti = Wi sin β i
条分法分析步骤Ⅱ 条分法分析步骤Ⅱ
O
βi
B c d
C
R
H A a d Xi
4.滑动面的总滑动力矩 4.滑动面的总滑动力矩 TR = R∑Ti = R∑Wi sinβi 5.滑动面的总抗滑力矩 5.滑动面的总抗滑力矩 T ′R = R ∑τ fili = R ∑(σ i tanϕi + ci )li = R ∑(Wi cos βi tanϕi + cili ) 6.确定安全系数 6.确定安全系数
顺坡出流情况 T′ J T N 干坡或完全浸水情况 T′ T N