土力学土坡稳定性分析
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:
第八章+土坡稳定性分析
土力学与地基基础
• 由于计算上述安全系数时，滑动面为任意 假定，并不是最危险的滑动面，因此所求 结果并非最小的安全系数。通常在计算时 需要假定一系列滑动面，进行多次试算， 计算工作量很大。 • W.费伦纽斯（Fellenius,1927）通过大量计 算分析，提出了以下所介绍的确定最危险 滑动面圆心的经验方法。
土力学与地基基础
瑞典条分法和毕肖普法的比较
• 瑞典条分法忽略各条间力对Ni的影响，i土 条上只有Gi,Ni,Ti三种力作用，低估安全系 数5~20%。 • 毕肖普法忽略土条竖向剪切力的作用，考 虑了土条两侧的作用力，比瑞典条分法更 合理，低估安全系数约为2~7%。
土力学与地基基础
li
K
1 m cb Gi ui b X i tan i
G sin
i
i
土力学与地基基础
• 毕肖普条分法考虑了土条两侧的作用力， 计算结果比较合理。 • 分析时先后利用每一土条竖向力的平衡及 整个滑动土体的力矩平衡条件，避开了Ei 及其作用点的位置，并假定所有的 X i 均等 于零，使分析过程得到了简化。 • 但该方法同样不能满足所有的平衡条件， 还不是一个严格的方法，由此产生的误差 约为2%～7%。另外，毕肖普条分法也可以 用于总应力分析，即在上述公式中采用总 应力强度指标c、φ计算即可。
土力学与地基基础
土坡形态及各部分名称
坡肩 坡顶
坡高 坡脚
坡面
坡角
土力学与地基基础
土力学与地基基础
土力学与地基基础
土力学与地基基础
4.土坡由于其表面倾斜，在自重或外部荷 载的作用下，存在着向下移动的趋势， 一旦潜在滑动面上的剪应力超过了该面 上的抗剪强度，稳定平衡遭到破坏, 就可 能造成土坡中一部分土体相对于另一部 分的向下滑动，该滑动现象称为滑坡。 5.天然的斜坡、填筑的堤坝以及基坑放坡 开挖等问题，都要演算土坡的稳定性。 亦即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。
(完整版)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。
地基基础土坡稳定性分析知识点复习_详细
地基基础土坡稳定性分析知识点复习_详细在土木工程领域中，地基基础土坡的稳定性是一个至关重要的问题。
它关系到建筑物、道路、桥梁等基础设施的安全和正常使用。
为了确保工程的可靠性，对地基基础土坡稳定性进行准确分析是必不可少的。
接下来，让我们一起详细复习一下地基基础土坡稳定性分析的相关知识点。
一、土坡稳定性的基本概念土坡是指由土体构成的具有一定坡度的坡面。
土坡稳定性是指土坡在一定条件下保持其原有形态和平衡状态的能力。
当土坡受到外部因素的影响，如降雨、地震、人类活动等，可能会导致土坡失去稳定性，发生滑坡、崩塌等灾害。
二、影响土坡稳定性的因素1、土体性质土体的物理力学性质，如土的类型（黏性土、砂性土、粉土等）、密度、含水量、抗剪强度等，对土坡稳定性有重要影响。
黏性土的黏聚力较大，但其透水性较差；砂性土的内摩擦角较大，但黏聚力较小。
2、坡体形状坡高、坡角、坡面形态等都会影响土坡的稳定性。
坡高越大、坡角越陡，土坡越容易失稳；坡面凹凸不平的土坡稳定性相对较差。
3、地下水地下水的存在会降低土体的抗剪强度，增加土体的重度，从而对土坡稳定性产生不利影响。
地下水位的升降也会引起土坡内部应力的变化。
4、外部荷载如建筑物的荷载、车辆荷载、堆载等，会增加土坡的下滑力，降低其稳定性。
5、气候条件降雨会使土体含水量增加，降低土体的抗剪强度；地震会产生惯性力，可能导致土坡瞬间失稳。
三、土坡稳定性分析方法1、定性分析方法通过工程地质勘察、经验判断等方法，对土坡的稳定性进行初步评估。
常见的定性分析方法有工程地质类比法、自然历史分析法等。
2、定量分析方法（1）极限平衡法这是目前应用最广泛的方法之一。
它假设土坡沿着某一滑动面滑动，通过静力平衡条件计算土坡的稳定性系数。
常见的极限平衡法有瑞典条分法、毕肖普条分法等。
瑞典条分法是一种简单的条分法，它不考虑条间力的作用，计算结果偏于保守。
毕肖普条分法考虑了条间力的作用，计算结果相对更准确。
（2）数值分析方法包括有限元法、有限差分法等。
土力学 第8章 土坡稳定分析
四、坡率法确定边坡坡度
谢
谢！
u
4) 振动：地震、爆破
土坡滑动的预防措施
（1）改善排水条件 （2）种植适当的植被，避免土壤侵蚀 （3）减轻土坡上部的重量，增加坡脚土体的 重量 （4）减小坡高或坡角 （5）避免在坡顶堆放荷载，避免人、畜对坡 面的践踏 （6）对陡坡采用一定的坡面或坡体保护措施 （7）修复坡顶裂缝 （8）危险评估和预警
第 8 章 土坡稳定分析
第八章 土坡稳定分析
一、概述
二、无黏性土土坡的稳定性分析 三、黏性土土坡的稳定性分析 四、坡率法确定边坡坡度
一. 概述
1、土坡：是指具有一定倾斜坡面的土体。
各部分名称 坡肩 坡 高 坡趾 坡角 坡顶
一. 概述
2、分类：
天然土坡 人工土坡 天然土坡：是指自然界在成土过程中形成的山坡和河道岸 坡。多存在于山区或丘陵地区。
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
三峡库区滑坡问题－蓄水造成的滑坡
2001年，重庆市云阳县发生两次大型滑坡，其中武隆边坡失稳 造成79人死亡。国务院拨款40亿元用于三峡库区地质灾害治理
《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)规定：
如何分析、判断？
无黏性土土坡—相对简单 黏性土土坡—复杂
二、无黏性土土坡的稳定性分析
右下图表示坡角为β的无黏性土土坡，不考虑 渗流的影响。 纯净的干砂颗粒间无黏聚力c，其抗剪强度只有 摩擦力(内摩擦角φ )，颗粒的自重W在垂直和平行于 坡面方向的分力分别为
土的稳定分析—土坡稳定性分析(土工技术课件)
2. 简单无粘性土坡稳定性分析
干坡或完全浸水情况
T
顺坡出流情况 T
T N
W
tan tan 0.481
Fs
25.7
JT N
W
tan tan 0.241 sat Fs
13.5
渗流作用的土坡稳定比无渗流作用的土坡稳定，坡角要小得多
无粘性土坡稳定性分析
目录
1
土坡概念与滑坡机理
2
简单无粘性土坡稳定性分析
3
顺坡渗流无粘性土坡稳定分析
4
例题
1. 土坡概念与滑坡机理
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
坡底
坡脚
天然土坡 人工土坡
坡顶
山坡、江河岸坡 路基、堤坝
坡角
坡高
2. 土坡概念与滑坡机理
滑坡的机理
（l）外界力的作用破坏了土内原来的应力平衡状态。如基坑的开挖、路堤的填 筑、土坡顶面上作用外荷载、土体内水的渗流、地震力等。
砂土的内摩擦角 （自然休止角）
抗滑力与滑动力 的比值
安全系数
1.1～1.5
Fs
T T
W
cos tan W sin
tan tan
Fs 1
3. 顺t;T+J 顺坡出流情况:
N
T Fs T J
J w sin
/ sat≈1/2，坡面有 顺坡渗流作用时，无 粘性土土坡稳定安全 系数将近降低一半
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。
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。
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粘圆 性弧 土曲 坡面
无粘性土坡 平面滑动面
坝基中存在软弱夹层 复合滑动面
世 界 重 大 滑 坡 灾 害 实 例
北川县城坍塌的大部分建筑物是由一个大型滑坡（左 侧的老县城）和一个大型崩塌（右侧的新县城，包括 北川中学）引起，造成了最为惨烈的的伤亡
地震诱发滑坡 暴雨诱发滑坡
1786年（乾隆51年）6月1日发生的大渡河磨西面 滑坡堵江
1、全干或全淹的均质土坡 指由一种土组成，完全在水位 以上或完全在水位以下，没有 渗透水流作用的无粘性土坡。
无粘性土颗粒间无粘聚力，只要坡面上的土粒在自重 作用下能够保持稳定，则整个土坡将是稳定的。
在坡面上取一小块 土体，看作刚体分 析其稳定条件
重力 W 平行于坡面的分量 Ts W sin
垂直于坡面的分量 N W cos
滑动力Ts W sin jV cos( )
当渗流在逸出段顺坡面流动时 渗流方向与水平面夹角 ＝坡角
水力坡降i dh sin
dL
Fs
抗滑力Tf 滑动力Ts
tg ( w)tg
tg sattg
无渗流作用时
Fs
tg tg
1
sat 2
有渗流作用比无渗流作用 时安全系数降低一半。
利用图解法解决两 个土坡稳定性问题:
1、求坡高； 2、求坡角。
练习：例题9－1
Review:
天然土坡 (natural soil slope)
土坡
挖方边坡
人工土坡(artificial soil slope) 填方边坡
滑坡(land slope) 土中一部分土体对另一部分土体产生相
对位移，以致丧失原有稳定性的现象。
土坡稳定安全系数 (safety factor) Fs
下滑力 Ts W sin
抗滑力 Tf N • tg W cos • tg
土坡稳定安全系数 (safety factor)
Fs
抗滑力Tf 滑动力Ts
W cos •tg tg W sin tg
静止角（休止角）
Fs＝1时，β＝φ，土坡处于极限平衡状态，β称 为天然休止角，其值等于无粘性土在松散状态 时没有法向力作用时的内摩擦角。
土坡失稳原因
1、内因
土坡的土质：不同土质，抗剪强度、抗水能力差别较大。 土坡的外形
2、外因
地震、降雨、地下水、人为影响（如不合理开挖）等。
土坡稳定性分析按平面问题处理。
土坡稳定性分析目的：
1、验算已有或已设计土坡的稳定性、合理性； 2、据土坡预定高度、土的性质等已知条件设计合理断面。
9.2 无粘性土边坡的稳定性分析
（1）β>53°，Ns=f (β, φ)，坡趾圆 (Slope toe circle)
（2）
φ> 3°，坡趾圆
β<53°
φ≈0°，随nd值不同
坡趾圆 (Slope toe circle) 中点圆 (Midpoint circle)
斜坡圆 (Slope circle)
泰勒图表法的适用范围：坡高<10m的均质土坡
第九章 土 坡 稳 定 性 分 析
9.1 概 述
天然土坡 (natural soil slope)
土坡
挖方边坡
人工土坡(artificial soil slope) 填方边坡
滑坡(land slope) 土中一部分土体对另一部分土体产生相
对位移，以致丧失原有稳定性的现象。
土堤滑坡
土坡滑动面的形状(填空常考题）
土坡滑动面的形状 (填空常考题）
粘圆 性弧 土曲 坡面
无粘性土坡 平面滑动面
坝基中存在软弱夹层 复合滑动面
Review:无粘性土边坡的稳定性分析
1、全干或全淹的均质土坡
土坡稳定安全系数 (safety factor)
Fs
抗滑力Tf 滑动力Ts
W cos •tg tg W sin tg
2、有渗流作用的均质土坡
（2）滑动土体为刚塑性体
Sliding mass is rigid-plastic body
安全系数
Fs
抗滑力矩 M R 滑动力矩 M s
f LR
Wd
f R2
Wd
(9-4)
对饱和粘性土
Fs
MR dMS
cu LR Wd
(9-5)
3.最小安全系数及最危险滑弧（图9-6） Minimum safety coefficient and most dangerous slip circle
从外因上讲滑坡为地震诱发， 内因上闪长岩山体极为破碎。 滑坡堵塞大渡河9日，溃坝后 洪水造成下游人员死亡达10万
滑坡在大渡河对岸（左岸）的残存遗迹
毁坝后残留的直径达20m的大孤石
铁庄庙地 震记事碑 （现存于 泸定县地 震办公室）
叠溪地震滑坡（1931）
地震滑坡堵塞岷江及其支流，形成１２个堰塞湖，其中大海子已成 为旅游点，毁灭千年古镇——叠溪。溃坝后茂县，汶川等县死亡
第三节 粘性土边坡的稳定性分析
Section 3 Stability analysis of cohesion soil
slope
一、瑞典圆弧法（图
9-5）
d
Swedish circle
method
1.假设 (Postulation)
（1）滑动面形状为圆弧 (Slip surface is circle)
（1）φ＝0的简单土坡（图9-6（a）） β1、β2的值可按 P214表9-1确定
（2） φ≠0的土坡（图9-6（b）） 最危险滑弧圆心在MO的延长线上
2、泰勒图表法
c、、、、Hc
530时
530且 30时 530且 30时
看nd 值
坡趾圆
斜坡圆
中 点 圆
稳定因数Ns图 (Graph of stable factor)(图9-7)
三峡库区湖北秭归千将坪滑坡 （2003.7.13）
滑坡方量近2000万方，发生于135m蓄水1个月后。蓄水是 滑坡的主要诱因，部分学者认为蓄水后库区的微震事件 （2~3级）也是触发因素之一，滑坡涌浪造成21人死亡。
开挖边坡滑坡
天然边坡滑坡
紫坪铺堆积体 发生滑坡实景
紫坪铺堆积体 滑坡后地貌
V 标 边 坡 支 护
2、有渗流作用的均质土坡
在浸润线逸出坡面处取一小块土体：
有效自重 W V
沿渗流出逸方向渗透力
j i w
土坡稳定安全系数 (safety factor)
Fss
抗滑力Tff 滑动力Tss
[ V cos i wwV sin( )]tg V sin i wwV cos( )
抗滑力Tf Ntg [W cos jV sin( )]tg