瑞典条分法毕肖普条分法基本假设

瑞典条分法毕肖普条分法基本假设
瑞典条分法毕肖普条分法基本假设

条形分布荷载下土中应力状计算属于平面应变问题,对路堤、堤坝以及长宽比l/b≥10的条形基础均可视作平面应变问题进行处理。

瑞典条分法基本假设:

滑面为圆弧面;

垂直条分;

所有土条的侧面上无作用力;

所有土条安全系数相同。

毕肖普条分法基本假设:(双重叠代可解)

滑弧为圆弧面;垂直条分;所有土条安全系数相同;考虑土条的侧向受力。

影响基底压力因素主要有:

荷载大小和分布基础刚度基础埋置深度土体性质

地基土中附加应力假设:

地基连续、均匀、各向同性、是完全弹性体、基底压力是柔性荷载。

应力分布:

空间问题——应力是x,y,z 三个坐标轴的函数。

平面问题——应力是x,z 两个坐标的函数。

库仑(C. A.Coulomb)1773年建立了库仑土压力理论,其基本假定为:

(1)挡土墙后土体为均匀各向同性无粘性土(c=0);

(2)挡土墙后产生主动或被动土压力时墙后土体形成滑动土楔,其滑裂面为通过墙踵的平面;

(3)滑动土楔可视为刚体。

库仑土压力理论根据滑动土楔处于极限平衡状态时的静力平衡条件来求解主动土压力和被动土压力。

朗肯土压力理论是朗肯(W.J.M.Rankine)于1857年提出的。它假定挡土墙背垂直、光滑,其后土体表面水平并无限延伸,这时土体内的任意水平面和墙的背面均为主平面(在这两个平面上的剪应力为零),作用在该平面上的法向应力即为主应力。朗肯根据墙后主体处于极限平衡状态,应用极限平衡条件,推导出了主动土压力和被动土压力计算公式。

临塑荷载及临界荷载计算公式的适用条件

(1)计算公式适用于条形基础。这些计算公式是从平面问题的条形均布荷载情况下导得的,若将它近似地用于矩形基础,其结果是偏于安全的。

(2)计算土中由自重产生的主应力时,假定土的侧压力系数K0=1,这与土的实际情况不符,但这样可使计算公式简化。

(3)在计算临界荷载时,土中已出现塑性区,但这时仍按弹性理论计算土中应力,这在理论上是相互矛盾的,其所引起的误差随着塑性区范围的扩大而扩大。

土力学习题及答案第十章.

第10章土坡和地基的稳定性 1.简答题 1.土坡稳定有何实际意义?影响土坡稳定的因素有哪些? 2.何为无黏性土坡的自然休止角?无黏性土坡的稳定性与哪些因素有关? 3.简述毕肖普条分法确定安全系数的试算过程? 4.试比较土坡稳定分析瑞典条分法、规范圆弧条分法、毕肖普条分法及杨布条分法的异同? 5.分析土坡稳定性时应如何根据工程情况选取土体抗剪强度指标和稳定安全系数? 6.地基的稳定性包括哪些内容?地基的整体滑动有哪些情况?应如何考虑? 7.土坡稳定分析的条分法原理是什么?如何确定最危险的圆弧滑动面? 8.简述杨布(Janbu)条分法确定安全系数的步骤。 2.填空题 1.黏性土坡稳定安全系数的表达式为。 2.无黏性土坡在自然稳定状态下的极限坡角,称为。 3.瑞典条分法稳定安全系数是指 和之比。 4.黏性土坡的稳定性与土体的、、 、 和等5个参数有密切关系。 5.简化毕肖普公式只考虑了土条间的作用力而忽略了作用力。 3.选择题 1.无粘性土坡的稳定性,()。 A.与坡高无关,与坡脚无关 B.与坡高无关,与坡脚有关 C.与坡高有关,与坡脚有关 D.与坡高有关,与坡脚无关 2.无黏性土坡的稳定性()。 A.与密实度无关 B.与坡高无关 C.与土的内摩擦角无关 D.与坡角无关 3.某无黏性土坡坡角β=24°,内摩擦角φ=36°,则稳定安全系数为( ) A.K=1.46 B. K=1.50 C.K=1.63 D. K=1.70 4. 在地基稳定性分析中,如果采用分析法,这时土的抗剪强度指标应该采用下列哪 种方法测定?() A.三轴固结不排水试验 B.直剪试验慢剪 C.现场十字板试验 D.标准贯入试验 5. 瑞典条分法在分析时忽略了()。 A.土条间的作用力 B.土条间的法向作用力 C.土条间的切向作用力

基本条分法

基本条分法 基本条分法是基于均质粘性土,当出现滑动时,其滑动面接近圆柱面和圆锥面的空间组合,简化为平面问题时接近圆弧面并作为实际的滑动(滑裂)面。将圆弧滑动面与坡面的交线沿组合的滑体部分,进行竖向分条,按不考虑条间力的作用效果并进行简化,将各个分条诸多力效果作用到的滑动圆弧上,以抗滑因素和滑动因素分析,用抗滑力矩比滑动力矩的极限平衡分析的方法建立整个坡体安全系数的评价方法。 基本条分法的计算过程通常是基于可能产生滑动(滑裂)圆弧面条件下,经过假定不同的滑动中心、再假定不同的滑动半径,确定对应的滑动圆弧,通过分条计算所对应的滑体安全系数,依此循环反复计算,最终求出最小的安全系数和对应的滑弧、滑动中心,作为对整个土坡的安全评价的度量。计算研究表明,坡体的安全系数所对应的滑动中心区域随土层条件和土坡条件及强度所变化。如图 9.2.1所示可见一斑。 圆弧基本条分法安全系数的定义为:Fs= 抗滑力矩/滑动力矩,即 =M R/M h

图 9.2.1不同土层的 Fs 极小值区 1 瑞典条分法 如图9.2.2所实示,瑞典条分法的安全系数Fs 的一般计算公式表达为: (cos ) sin i i i i i s i i c l W tg F W θ?θ += ∑∑ (9.2.1) 式中,Wi 为土条重力;θi 为土条底部中点与滑弧中心连线垂直夹角;抗剪强度指标c 、?值是为总应力指标,也可采用有效应力指标。工程中常用的替代重度法进行计算,即公式中分子的容重在浸润线以上部分采用天然容重,以下采用浮容重;分母中浸润线以上部分采用天然容重,以下采用饱和容重,这种方法既考虑了稳定渗流对土坡稳定性的影响,又方便了计算,其精度也能较好地满足工程需要,因此在实际工程中得到广泛应用。应该指出,容重替代法只是一个经验公式,,可参见图9.2.3所示,h 2i wi h ≠。

瑞典条分法毕肖普条分法基本假设

条形分布荷载下土中应力状计算属于平面应变问题,对路堤、堤坝以及长宽比l/b≥10的条形基础均可视作平面应变问题进行处理。 瑞典条分法基本假设: 滑面为圆弧面; 垂直条分; 所有土条的侧面上无作用力; 所有土条安全系数相同。 毕肖普条分法基本假设:(双重叠代可解) 滑弧为圆弧面;垂直条分;所有土条安全系数相同;考虑土条的侧向受力。 影响基底压力因素主要有: 荷载大小和分布基础刚度基础埋置深度土体性质 地基土中附加应力假设: 地基连续、均匀、各向同性、是完全弹性体、基底压力是柔性荷载。 应力分布: 空间问题——应力是x,y,z 三个坐标轴的函数。 平面问题——应力是x,z 两个坐标的函数。 库仑(C. A.Coulomb)1773年建立了库仑土压力理论,其基本假定为: (1)挡土墙后土体为均匀各向同性无粘性土(c=0); (2)挡土墙后产生主动或被动土压力时墙后土体形成滑动土楔,其滑裂面为通过墙踵的平面; (3)滑动土楔可视为刚体。 库仑土压力理论根据滑动土楔处于极限平衡状态时的静力平衡条件来求解主动土压力和被动土压力。 朗肯土压力理论是朗肯(W.J.M.Rankine)于1857年提出的。它假定挡土墙背垂直、光滑,其后土体表面水平并无限延伸,这时土体内的任意水平面和墙的背面均为主平面(在这两个平面上的剪应力为零),作用在该平面上的法向应力即为主应力。朗肯根据墙后主体处于极限平衡状态,应用极限平衡条件,推导出了主动土压力和被动土压力计算公式。 临塑荷载及临界荷载计算公式的适用条件 (1)计算公式适用于条形基础。这些计算公式是从平面问题的条形均布荷载情况下导得的,若将它近似地用于矩形基础,其结果是偏于安全的。 (2)计算土中由自重产生的主应力时,假定土的侧压力系数K0=1,这与土的实际情况不符,但这样可使计算公式简化。 (3)在计算临界荷载时,土中已出现塑性区,但这时仍按弹性理论计算土中应力,这在理论上是相互矛盾的,其所引起的误差随着塑性区范围的扩大而扩大。

基本条分法

基本条分法

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基本条分法 基本条分法是基于均质粘性土,当出现滑动时,其滑动面接近圆柱面和圆锥面的空间组合,简化为平面问题时接近圆弧面并作为实际的滑动(滑裂)面。将圆弧滑动面与坡面的交线沿组合的滑体部分,进行竖向分条,按不考虑条间力的作用效果并进行简化,将各个分条诸多力效果作用到的滑动圆弧上,以抗滑因素和滑动因素分析,用抗滑力矩比滑动力矩的极限平衡分析的方法建立整个坡体安全系数的评价方法。 基本条分法的计算过程通常是基于可能产生滑动(滑裂)圆弧面条件下,经过假定不同的滑动中心、再假定不同的滑动半径,确定对应的滑动圆弧,通过分条计算所对应的滑体安全系数,依此循环反复计算,最终求出最小的安全系数和对应的滑弧、滑动中心,作为对整个土坡的安全评价的度量。计算研究表明,坡体的安全系数所对应的滑动中心区域随土层条件和土坡条件及强度所变化。如图 9.2.1所示可见一斑。 圆弧基本条分法安全系数的定义为:Fs=抗滑力矩/滑动力矩,即=M R/Mh

O 1 O 2 F smin An A 土层2 土层1 B 图 9.2.1不同土层的 Fs 极小值区 1 瑞典条分法 如图9.2.2所实示,瑞典条分法的安全系数Fs 的一般计算公式表达为: (cos ) sin i i i i i s i i c l W tg F W θ?θ += ∑∑ (9.2.1) 式中,Wi 为土条重力;θi 为土条底部中点与滑弧中心连线垂直夹角;抗剪强度指标c 、?值是为总应力指标,也可采用有效应力指标。工程中常用的替代重度法进行计算,即公式中分子的容重在浸润线以上部分采用天然容重,以下采用浮容重;分母中浸润线以上部分采用天然容重,以下采用饱和容重,这种方法既考虑了稳定渗流对土坡稳定性的影响,又方便了计算,其精度也能较好地满足工程需要,因此在实际工程中得到广泛应用。应该指出,容重替代法只是一个经验公式,,可参见图9.2.3所示,h 2i wi h ≠。

第四节粘性土土坡稳定分析的条分法

第四节 粘性土土坡稳定分析的条分法 一、费伦纽斯条分法 1、基本原理:当按滑动土体这一整体力矩平衡条件计算分析时,由于滑面上各点的斜率都不相同,自重等外荷载对弧面上的法向和切向作用分力不便按整体计算,因而整个滑动弧面上反力分布不清楚;另外,对于φ>0的粘性土坡,特别是土坡为多层土层构成时,求W 的大小和重心位置就比较麻烦。故在土坡稳定分析中,为便于计算土体的重量,并使计算的抗剪强度更加精确,常将滑动土体分成若干竖直土条,求各土条对滑动圆心的抗滑力矩和滑动力矩,各取其总和,计算安全系数,这即为条分法的基本原理。该法也假定各土条为刚性不变形体,不考虑土条两侧面间的作用力。 2、计算步骤:为—土坡,地下水位很深,滑动土体所在土层孔隙水压力为0。条分法的计算步骤如下: 1)按一定比例尺画坡; 2)确定圆心O 和半径R ,画弧AD ; 3)分条并编号,为了计算方便,土条宽度可取滑弧半径的1/10,即R b 1.0=,以圆心O 为垂直线,向上顺序编为0、1、2、3、……,向下顺序为-1、-2、-3、……,这样,0条的滑动力矩为0,0条以上土条的滑动力矩为正值,0条以下滑动力矩为负值; 4)计算每个土条的自重 b rh W i i = (i h 为土条的平均高度) 5)分解滑动面上的两个分力 i i i W N αcos =; i i i W T αs i n = 式中:i α——法向应力与垂直线的夹角。

6)计算滑动力矩 ∑==n i i i s a W R M 1sin ――式中:n :为土条数目。 7)计算抗滑力矩 RcL a Wi Rtg M n i i r +=∑=1cos ?――式中:L 为滑弧AD 总长。 8)计算稳定安全系数(safetyfactor)。 ∑∑==+==n i i i n i i i s r a W cL a W tg M M k 1 1sin cos ? 9)求最小安全系数,即找最危险的滑弧,重复2)~8),选不同的滑弧,求K 1、K 2、K 3…… 值,取最小者。 该法计算简便,有长时间的使用经验,但工作量大,可用计算机进行,由于它忽略了条间力对N i 值的影响,可能低估安全系数(5~20)%。 【例】某土坡如图所示。已知土坡高度H =6m ,坡角β=55°,土的重度γ =18.6kN/m 3,内摩擦角? =12°,粘聚力 c =16.7kPa 。试用条分法验算土坡的稳定安全系数。 【解题思路】 ①按比例绘出土坡,选择滑弧圆心,作出 相应的滑动圆弧。 ②将滑动土体分成若干土条(本例题将该 滑弧分成7个土条)并对土条编号; ③量出各土条中心高度h i 、宽度b i ,并列表计算sin β i 、cos β i 以及土条重W i 等值,计算该圆心和半径下的安全系数

瑞典圆弧滑动面条分法

基本原理: 瑞典圆弧滑动面条分法,是将假定滑动面以上的土体分成n个垂直土条,对作用于各土条上的力进行力和力矩平衡分析,求出在极限平衡状态下土体稳定的安全系数。该法由于忽略土条之间的相互作用力的影响,因此是条分法中最简单的一种方法。 这里,首先要确定最危险滑动圆弧的形状,即首先要找出最危险滑动圆弧的滑动圆心O,然后找坡角圆即可画出最危险滑动圆弧。欲找出K值最小的最危险滑动圆弧,可根据不同的土质采用不同的方法: ①.内摩擦角0 = ?的高塑性粘土 这种土的最危险滑动圆弧为坡脚圆,可按下述步骤求其最危险滑动圆弧的滑动圆心。 a.由下表3-2,根据坡角查出坡底角 和坡顶角 。 表3-2 坡底角和坡顶角 续表 3-2 b 在坡底和坡顶分别画出坡底角和坡顶角,两线的交点O,即最危险滑动圆弧的滑动圆心。 ②.内摩擦角0 > ?的土 这类土的最危险滑动圆弧的滑动圆心的确定,如下图所示,按下述步骤进行:

图3-2 最危险滑动圆弧的确定图 a.按上述步骤求出O 点; b.由A 点垂直向下量一高度,该高度等于边坡的高度H ,得C 点,由C 点水平向右量一距离,使其等于4.5倍H 而得D 点,连接DO ; c.在DO 延长线上找若干点,作为滑动圆心,画出坡脚圆,试算K 值,找出K 值较小的E 点; d.于E 点画DO 延长线的垂线,再于此垂线上找若干点作为滑动圆心,试算K 值,直至找出K 值最小的O ′点,则O ′点即最危险滑动圆弧的滑动圆心。 用上述方法计算,需要经过多次试算才能达到目的。目前,已可用电子计算机迅速地找出滑动圆心。 确定出圆心O 点以及K 值大小后利用《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)中所规定确定h 0方法: 0sin )(tan cos )(00 ≥+-++ ∑∑∑i i i k ik i i i i ik w b q w b q l c θγφθ (3-5) 其中: ik c 、ik φ——最危险滑动面上第i 土条滑动面上土的固结不排水快剪粘聚力内摩 擦角标准值。 i l ——第i 土条的弧长。 i b ——第i 土条的宽度。 k γ——整体稳定分项系数,应根据经验确定当无经验时可取1.3。 i w ——作用于滑裂面上第土条的重量,按上覆土层的天然土重计算。

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