土坡稳定性分析思考题土坡失稳的主要原因有哪些2
项目7土坡稳定性分析
滑动力，土坡处于极限平衡状态。由此可知，土
的稳定性与坡高无关，仅取决于坡角 β ，只要 β
土力 学与 地基 基础
魏 丹 丹
有足够的安全储备，可取 K= 1．1～1．5。
任务 7-3 粘性土坡稳定性分析 硅 湖 一、理论知识 职
业 技 1. 粘性土土坡稳定分析的整体圆弧法 术 学 院 粘性土坡由于剪切而破坏的滑动面大多数为一曲面，一 土 般在破坏前坡顶先有张力裂缝发生，继而沿某一曲面产生 建 整体滑动，图 7-3 中的实曲线表示一粘性土坡滑动面的曲 系
面，但在理论分析时可以近似地假设为圆弧，如图中虚线 土力 所示。滑动体在纵向也有一定范围，并且也是曲面，为了 学与 简化，稳定分析中常假设滑动面为圆筒面，并按平面问题 地基 进行分析。 基础 粘性土坡稳定性分析方法有总应力法（ φ = 0法）、 魏 有效应力法、瑞典条分法、和 AW ．毕肖普（ Bishop ， 丹 1955 丹 ）条分法等，
丹
具体分析步骤如下： 硅 湖 （ 1 ）按比例绘出土坡截剖面图；假定圆弧通过坡 职 脚 A点 业 技 （2）任选O点为圆心，以OA为半径R作圆弧面AD 术 ； AD即为滑动圆弧面 学 院 （3）将滑动土体ADC竖直分成n个宽度相等的土条 土 并编号；编号时以圆心 O 下的铅垂线为 O 条，向右为 建 系 正，向左为负 （4）计算每一土条的自重Wi=γihibi(hi为计算土条的 土力 平均高度， bi为图条的宽度)。将Wi分解为滑动面上的 学与 法向应力 Ni和切向应力Ti： 地基 基础 Ni = Wicosαi Ti = Wisinαi 魏
魏 丹 丹
硅 湖 职 业 技 术 学 院 土 建 系
土力 学与 地基 基础
魏 丹 丹
硅 湖 职 业 技 术 学 院 土 建 系
土坡稳定分析
(1) 假设圆弧滑裂面
(2) 大多数情况下是精确的
A
O
R
C
i
bB 67
-2 -1 0 1 2 3 4 5
Pi+1
Pi hi
Wi
i
hi+1
Ti
Ni
几种方法总结
方法
整体圆弧法 简单条分法 毕肖普法
滑裂面形状
圆弧
圆弧
圆弧
假设
刚性滑动体 忽略全部条 忽略条间切向
滑动面上极 间力
力
限平衡
适用性
饱和软粘土， 一般均质土 一般均质土
Ti
Ni
Hi+1 Pi+1
Pi hi Hi
Wi
i
Ti
hi+1
Ni
未知数：条块简力＋作用点位置＝2(n-1)+(n-1) ＝ 3n-3
滑动面上的力＋作用点位置＝3n
安全系数 F ＝1
方程数：静力平衡＋力矩平衡＝3n
滑动面上极限平衡条件＝n
4n
6n-2
未知数－方程数＝2n-2
未知数: 6n-2 方程数: 4n
1 整体圆弧滑动法（瑞典Petterson） 2 瑞典条分法（瑞典Fellenius）圆弧滑动面 3 毕肖普法（ Bishop）圆弧滑动面 4 Janbu法 非圆弧滑动面 5 不平衡推力传递法 非圆弧滑动面
1 整体圆弧滑动法（瑞典圆弧法）
假设条件
O R
• 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
• 地基的破坏形式
1.整体剪切破坏
a. p-s曲线上有两个明显的转折点，可区分地基变形的三个阶段 b. 地基内产生塑性变形区，随着荷载增加塑性变形区发展成连 续的滑动面 c. 荷载达到极限荷载后，基础急剧下沉，并可能向一侧倾斜， 基础两侧地面明显隆起
边坡失稳的原因分析及防治措施
边坡失稳的原因分析及防治措施1．现象(1)基槽(坑)坡顶土面出现裂缝或局部下沉。
(2)边坡土方滑坡、坍塌。
2．原因分析(1)边坡坡度值选用不当，坡度过陡。
(2)对地表水没有采取截流和排除措施，导致土中含水率升高，抗剪强度降低。
(3)开挖地下水位以下的土方时，特别在易发生流砂条件区域施工时，不采取降低地厂水位的施工方法。
(4)边坡顶部附近堆放大量土方或材料、设备，或坡顶附近有振动设备作用。
(5)选用不适当的开挖顺序和方法。
(6)基槽(坑)土坡长期暴露，在日晒、雨淋或外力作用下造成坍塌。
3．预防措施(1)基槽(坑)开挖、基础工程施工和土方回填应连续进行，尽快完成。
施工中应防上地面水流入槽、坑内、以免边坡塌方；同时还应做好地面排水设施，避免边坡附近土体勺积水，而造成边坡塌方。
(2)挖方边坡不放坡作成直立壁并不加支撑时，要求土质均匀且地下水位低于基槽：坑)底面标高，挖土深度应符合第3章表3―9规定数值。
基槽(坑)土方开挖不符合上述条件时，应按规定放坡或作成直立壁加支撑。
(3)选用合适的边坡坡度。
当地质条件良好、土质均匀且地下水位低于基槽(坑)底面标高时，挖方深度在5m以内，不加支撑的边坡最陡坡度应符合第3章表3。
8的规定。
(4)在软土地区开挖基槽(坑)时，必须事先做好地面排水和降低地下水位工作，地厂水位应降低至基底以下0．5～1．0m后，方可开挖。
降水工作应持续到回填完成。
(5)当建筑场地不允许放坡开挖而需设置坑壁支撑时，应根据开挖深度、土质条件、也下水位、施工方法、相邻建筑物和构筑物等情况进行选择和设计。
支撑必须牢固可靠，确保安全施工。
(6)在基槽(坑)边坡顶上侧堆土或材料，或设置施工机械时，应与槽(坑)边缘保持一定距离，以保证边坡或直立壁的稳定。
当土质良好时，堆土或材料距边缘0．8m以外，堆高不宜超过1．5m。
(7)开挖土方时，应合理确定开挖顺序和分层开挖深度，自上而下、分层分段地进行。
禁止采用先挖坡脚的方法。
8 土坡稳定性
计算
1、按比例绘出土坡，选择圆心，作出相应的滑动圆弧 取圆心O ，取半 径R = 8.35m 2、将滑动土体分成若干土条，对土条编号
计算
3、列表计算该圆心和半径下的安全系数
编号 中心高度(m) 条宽(m) 条重W kN/m β (o) G isinβi 1 i 1 11.16 1 0.60 9.5 1.84 2 33.48 1 1.80 16.5 9.51 3 53.01 1 2.85 23.8 21.39 4 69.75 1 3.75 31.6 36.55 5 76.26 1 4.83. 40.1 49.12 6 56.73 1 051. 49.8 43.33 7 27.90 1.15 50 63.0 24.86 合计 186.60 G icosβi 11.0 32.1 48.5 59.41 58.33 36.62 12.67 258.63
由 ϕ =15°,Ns= 8.9查图得稳定坡角β = 57° 2、由β =60°，ϕ =15°查图得泰勒稳定数Ns为8.6 稳定数 ：
g H cr 17.8´ H cr Ns = = = 8.6 c 12.0
H max 5.80 = = 3.87 m 1.5
求得坡高Hcr=5.80m,稳定安全系数为1.5时的最大坡高Hmax为
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
坡高 坡底 坡脚 坡角
土坡稳定分析问题
1972年7月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米残积土从山坡上下滑， 巨大滑动体正好冲过一幢高层住宅--宝城大厦，顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并砸 毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。死亡６7人。 原因：山坡上残积土本身强度较低，加之雨水入渗使其强度进一步大大降 低，使得土体滑动力超过土的强度，于是山坡土体发生滑动。
土坡稳定分析
ai
d H 6 R 8.35m 2 sin 2 sin sin 2 sin 40 cos 34
是否安全与合理，边坡过陡可能发生坍塌，过缓
则使土方量增加。 土坡的稳定安全度用稳定安全系数K表示，它是 指土的抗剪强度 f 与土坡中可能滑动面上产生的 剪应力 间的比值，
f K
2016年12月19日
砂性土的土坡稳定分析
砂性土中，一般均假定其滑动面为平面。 已知：土坡高度H，坡角β，土的容重γ，土的抗剪强度
稳定力矩 M r K 滑动力矩 M s Wa
f LR
泰勒的分析方法仅适用于均质简单土坡，对非均质、复 杂坡形以及有水渗流等情况均不适用。而费伦纽斯提出
的条分法很好地解决了这一问题，至今得到广泛应用。
2016年12月19日
基本原理
为了尽量减小计算τf 时的法向应力的误差，怎么办？
——化整为零 基本原理：将滑动土体分成若干块竖直土条，分别考虑 其法向应力和抗剪强度τf ，求各土条对滑动圆心的抗滑 力矩和滑动力矩，最后取其总和，计算安全系数。
2016年12月19日
泰勒的分析方法
泰勒提出了确定均质简单土坡稳定安全系数的图表法。他 认为圆弧滑动面的3种形式是同土的内摩擦角φ值、坡角β
以及硬层埋深等因素有关，经过大量计算分析后提出：
当φ＞3°或当φ＝0且 β＞53°时，滑动面均
为坡脚圆，其最危险滑
动面圆心位臵，可根据 φ及β角值，从右图中的 曲线中查得θ及α值作图 求得。
c=16.7kPa。试用条分法验算土坡的稳定安全系数。
解：1）按比例绘出土 坡的剖面图。按泰勒 的经验方法确定最危 险滑动面圆心的位臵。
当φ=12°、β=55°
土坡的稳定性分析
抗滑力矩 M R c Ac R (3) 安全系数： Fs 滑动力矩 M s Wd
注：（其中 n n l 是未知函数） 当=0（粘土不排水强度）时， c cu
M R cAcR
讨论：
O
1 当 0 时，n 是 l(x,y) 的函数， 无法得到 Fs 的理论解 A d
1）振动：地震、爆破
2）土中水位升、降
3）降雨引起渗流、软化
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
第一节 土的类型与滑坡现象
3 滑坡形式
平移
崩塌
转动流滑Biblioteka 第2节 无粘性土坡的稳定性分析
破坏形式：表面浅层滑动
一、全干或全部淹没的土坡
坡与水平夹角为 砂土内摩擦角为 1）微单元A自重: W=V A N W T R N
2）沿坡滑动力：T W sin
3）对坡面压力：N W cos 4）抗滑力： R Ntg W cos tg
（由于无限土坡两侧作用力抵消） W
抗滑力 R W cos tg 5）抗滑安全系数： Fs tg 滑动力 T W sin tg
第二节 均质无粘性土坡的稳定分析
• 滑动土体呈刚性转动
• 在滑动面上处于极限平衡条件
平衡条件（各力对圆心O的力矩平衡）
O (1) 滑动力矩： R B
C
M s Wd
(2) 抗滑力矩： A
L
d
W
M R f dl R
0
L
0
L (c ntg )dl R cAc R ntgdl R
7.2.2土坡稳定及其影响因素.PPT - test
建筑物
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土力学 Soil Mechanics
人工填筑的土坝、路堤、路基、切坡等要采用合适的边 坡坡度。由于这些工程长度很大，边坡稍为改陡一点， 往往可以节省很大工程量。但是理想的边坡需多大，才 能既安全又经济，需结合标准规范研究与计算。
土体内部切应力 土的抗剪强度f
土力学 Soil Mechanics
另一方面是外界各因素 的影响使土的抗剪强度 降低。大量的事实也证 明了，滑坡及边坡坍塌 往往发生在雨季或暴雨 之后。使土体的强度降 低，加剧潜在滑动面的 破坏。
气候等自然条件的变化 土体收缩膨胀 土体冻结融化 雨水入渗使土湿化 土体松软强度降低 土坡附近施工引起的振动 打桩 爆破 车辆行驶 地震引发的土体液化等
在基坑开挖时，对于不同的土质、不同的基础埋深， 要采用不同的开挖方式。垂直开挖易产生基坑失稳破 坏，而边坡太缓，则工程量大，在密集建筑区进行基 坑开挖，可能会影响邻近建筑物的安全。因此，不同 土质不同基坑深度下的边坡设计与施工需要结合规范 进行研究计算，才能既安全又经济。
土力学 Soil Mechanics
土力学 Soil Mechanics
在山坡整体稳定的条件下，土质边坡的开挖坡度允许 值，应依照标准规范的规定，根据当地经验，参照同 类土层的稳定坡度进行确定。
7.2.2 土坡稳定性影响因素
土坡稳定性影响因素
通常土坡失稳是在外界的不利因素影响下触发和加剧的~外因。
一方面是外界力的作用 破坏了土体内原来的应 力平衡状态。使土体自 身的重力发生改变，影 响土体内原有的应力平 衡状态。
7第七章-边坡稳定分析
二、成层土和坡顶有超载时安全系数计算
二、成层土和坡顶有超载时安全系数计算
三、有地下水和稳定渗流时安全系数计算
部分浸水土坡的安全系数，其计算公式与成层土坡完全 一样，只要将坡外水位以下土的重度用浮重度γ′代替即可。
三、有地下水和稳定渗流时安全系数计算
当水库蓄水或库水降落，或码头岸坡处于低潮 位而地下水位又比较高，或基坑排水时，都要 产生渗流而经受渗流力的作用，在进行土坡稳 定分析时必须考虑它的影响。
2.极限平衡分析方法不考虑土的变形特性，只 考虑土的静力平衡。这时需要引入附加假设条 件，减少未知数，使方程数不少于未知数。对 同一问题，附加的假设条件不同，产生不同的 稳定分析方法，计算的安全系数也不同。
三、常用条分法的简化假设
瑞典条分法：假设滑动面为圆弧面，不考虑条间力，即 Ei=Xi=0，减少3n-3个未知数；
第2节 无粘性土坡稳定分析
一、一般情况下的无粘性土土坡 由于无粘性土土粒之间无粘聚力，因此，只要位于坡面上 的土单元体能够保持稳定，则整个土坡就是稳定的。
一、一般情况下的无粘性土土坡
对于均质无粘性土坡， 理论上只要坡角小于 土的内摩擦角，土体 就是稳定的。FS=1 时，土体处于极限平 衡状态，此时土坡的 坡角就等于无粘性土 的内摩擦角，也称休 止角。
1.剪应力的增加 2.土体本身抗剪强度的减小
防止滑坡的措施
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第六章 土坡稳定性分析
一、思考题
1．土坡失稳的主要原因有哪些？
2．砂性土土坡和粘性土土坡边坡破坏方式有何不同？
3．费伦纽斯条分法和毕肖普条分法分别做了哪些假定？
4．砂性土坡其安全系数与坡高无关，而粘性土坡安全系数与坡高有关，分析其原因。
二、选择题
1、砂性土土坡的稳定条件是（ ）
A 、坡角等于土的内摩擦角
B 、坡角大于土的内摩擦角
C 、坡角小于土的内摩擦角
D 、与坡角无关
2、粘性土坡滑动面的形状一般为（ ）
A 、近似圆弧面
B 、斜面
C 、水平面
D 、垂直平面
3、在雨季，山体容易出现滑坡的主要原因是（ ）
A 、土的重度增大
B 、土的抗剪强度降低
C 、土的类型发生改变
4、无粘性土坡的稳定（ ）
A 、与坡高有关，与坡脚有关
B 、与坡高有关，与坡脚无关
C 、与坡高无关，与坡脚有关
D 、与坡高无关，与坡脚无关 答案：B 、A 、B 、C
三、计算题
某砂性土土坡，其重度3
/0.18m kN =γ，内摩擦角︒=32ϕ，坡度为︒30，试问其稳定安全系数为多少？若坡度为︒20其稳定安全系数又为多少？（参考答案：1.08，
1.72）。