土力学PPT课件版第十章土质边坡稳定性分析

第10章土坡和地基的稳定性分析 §1​​0.1 无粘性土的土坡稳定性分析 §1​​0.2 粘性土的土坡稳定性分析 §1​​0.3 土坡稳定性分析的相关问题*

主要内容概述：天然土坡、人工土坡、因地质作用自然形成的土坡

天然土中开挖或填筑土质边坡、河岸边坡、路基、底坡、坝脚坡、顶坡、坝高边坡的稳定性分析问题 §10.1 非粘性土边坡的稳定性分析 1、概况 无粘性土边坡TT 均质无粘性土边坡，在干燥或完全浸没的条件下，土颗粒之间不存在粘聚力

只要边坡上的土体单元能够保持稳定，整个边坡就是稳定的。

单元体稳定性 T>T 土质边坡整体稳定性 稳定条件：T>T 砂土内摩擦角 抗滑力与滑动力之比

安全系数2.非粘性土边坡渗流分析稳定条件：T>T+沿坡流出：

/sat≈1/2，当边坡出现渗流时，非粘性土边坡稳定的安全系数几乎降低一半。

3.算例分析【算例】均质非粘性土边坡，其饱和重力

sat=20.0kN/m3，内摩擦角

=30°，如果要求土质边坡的稳定安全系数为1.20，那么干坡、边坡渗水时，坡角应为多少度？ WTTN 干坡或完全淹水情况

斜坡流出情况

有渗流作用的土坡比无渗流作用的土坡稳定，坡度角也小得多。

WTTNJ§10.2 粘性土边坡稳定性分析

1、瑞典圆弧滑动法假设滑动面为圆柱面，截面为圆弧。 它利用极限平衡条件下土体的应力情况：

滑动面上的更大抗滑力矩与滑动力矩之比

饱和粘土，不排水剪切条件下，u=0，τf=cu

CA黏土边坡滑动前，坡顶常出现垂直裂缝。

z0 的深度是使用土压力的临界深度来近似的。

裂纹的出现会减少AC到AC的滑动弧长。 如果裂缝中积水，还必须考虑静水压力对土坡稳定性的不利影响。

Fs是针对某一滑动面任意假设的防滑安全系数。 实际需要的是最危险滑动面对应的最小安全系数。

假设有几个滑动面

最小安全系数

最危险滑动面中心的确定 β1β2ROβBA 对于均质粘性土边坡，最危险滑动面通过坡脚

=0

圆心位置由β1,β2 OBβ1β2β.5HFs确定

>0

圆心在EO的延长线上

2. 条纹法abcdiβ适用于复杂形状和

>0粘性土边坡，土体分层时，难以确定滑动土体的重量及其重心位置，且抗剪强度分布不同，因此一般采用条带法进行分析。

各土条相对滑动弧中心的抗滑力矩和滑动力矩。 将滑动土体分成若干垂直土条。 土质边坡稳定安全系数分析步骤β。 按比例绘制土坡剖面。

2、选取一个圆心O，确定滑动面，将滑动面上方的土体分成若干等宽或不等宽的土条。

3 各土条受力分析

+1Pi+静平衡 假设两个合力 (Pi, Xi) = (Pi + 1, Xi + 1) 分析步骤 II 4. 滑动面的总滑动力矩

5、滑动面总抗滑移力矩

6.确定安全系数

abcdiβ+1Pi+1NiTi条法是一种尝试方法。 应选择不同的圆心位置和不同的半径进行计算，求出最小安全系数 3、实例分析 【实例】图中所示为某土坡，已知土坡高度H=6m，坡度角= 55°，土重=18.6kN/m3，内摩擦角

=12°，内聚力c

=16.7kPa.土质边坡稳定安全系数试段法校核

分析： ① 按比例绘制土坡，选取圆心，制作相应的滑动弧 ② 将滑动土分成若干土条，对土条进行编号 ③ 测量每个土条的中心高 hi 和宽度 bi ，并计算列表中的 sin

i、cosi和土条重量Wi，计算圆心和半径处的安全系数。 ④ 对圆心O 选择不同的半径，得到O 对应的最小安全系数。 ⑤ 在可能的滑动范围内选择其他圆心O1、O2、O3。 ...，重复上述计算某无黏性土土坡 稳定安全系数为，求出最小安全系数，即为土质边坡的稳定安全系数。

计算①按比例绘制土坡，选取圆心，制作相应的滑动圆弧，取圆心O

，取半径R=8.35m

② 将滑动土体分成若干土条，并列出土条编号。 ③ 计算圆心和半径处的安全系数：0.60 1.80 2.853.754.103.051..1511.1633.4853.0169.7576.2656.7327.9011.032.148。 559.4158.3336.62 12. 编号中心 高度 (m) 棒材宽度 (m) 棒材重量 W

ikN/mβ1(o)

伊西尼

9.516.523.831.640.149.863.0W

科西

1.849.5121.3936.5549.1243.3324.86 合计 186.60258.63 四、泰勒图法 土坡稳定性相关因素：抗剪强度指数 c 和、权重、土坡尺寸和角度

Paul H. (DW, 1937) 用图表来表达影响因素的相互关系。

稳定土坡的临界高度或极限高度

根据不同

绘制与 Ns 的关系

泰勒图法适用于解决简单土质边坡稳定性分析问题： ① 给定坡度和土体指数 c, ,, 求稳定边坡高度 H ② 已知边坡高度 H 和土体指数 c, , 和求稳定坡角③给定坡角、坡高H和土体指数c，求稳定安全系数F

s 5. 实例分析 [实例] 简单土坡 = 15°, c = 12.0kPa, = 17.8kN/m3。 若坡高为5m，试确定安全系数为1.2时的稳定坡角。若坡角为60°，试确定安全系数为1.5时的更大坡高

①稳定坡角临界高度：Hcr=KH=1.2×5=6m 【答案】稳定数：由下式给出

=15°，Ns=8.9 查看图片即可得到稳定的倾斜角度

=57°② 由

=60°，

=15°从图中泰勒稳定数Ns为8.6。

稳定数：求得边坡高度Hcr=5.80m，稳定安全系数为1.5时更大边坡高度Hmax为

§10.3 土坡稳定性分析的相关问题*

1、开挖边坡和自然边坡

天然地层的土壤质量和结构相对复杂，这些土坡与人工填土土坡相比具有本质上的不同。 对于正常固结和超固结粘性土边坡，根据上述稳定性分析方法得到的安全系数与实测结果比较吻合。 然而，对于超固结裂隙粘土边坡，使用与上述相同的分析方法会得到错误的结果。 2、关于圆弧滑条法计算中引入的计算假设：滑动面为圆弧，不考虑条间空间。 力安全系数定义为滑动面上所有抗滑动力矩与滑动力矩的比值。 3、土体抗剪强度指标值的选取。 土体抗剪强度指标值的选取要合理：指标值过高，可能会发生滑坡。 可能的指标值太低，没有充分发挥土体的强度。 就工程而言，这是不经济的。 实际工程中，应根据边坡的实际荷载情况、填料的性质和排水条件等合理选择土体的抗剪强度指标。 如果能够准确地知道土体中的孔隙水压力分布，则采用有效应力法更为合理。 重要工程应采用有效强度指标进行计算。 对于土质边坡稳定控制的各个时期，应分别采用不同试验方法的强度指标。 4、安全系数的选取影响安全系数的因素很多，如抗剪强度指标的选取、计算方法和计算条件的选取等，工程等级越高，要求的安全系数越大。 目前，各部门对土质边坡稳定安全系数有不同的规定。 对于同一个边坡稳定性分析，如果采用不同的试验方法和不同的稳定性分析方法，会得到不同的安全系数。根据结果对安全系数进行综合分析，得出更可靠的结论 5、确定土体坡度使用查表法的斜率

边坡坡度允许值应根据当地经验并参考类似土层的稳定边坡确定。 有些规范和手册根据大量的设计和运行经验，规定了边坡坡度的允许值。 坡度斜率的允许值可以通过查表法确定。 坡