土力学与基础工程 教学 代国忠 土压力与土坡稳定3

+6
+Baidu Nhomakorabea +5 f
A
B
0+
+2 +3 T i e τfi
τf
Ni Wi
zi
Wi
Ei
E i+1
li f αi e Ti
Ni
取第 i 个土条分析，该土条底面中点的法线与竖直线的夹角为 i ，宽度为 bi ， 高度为 zi 的土条的重量取为 Wi ，土条底的抗剪强度参数为 ci 和 i ；土条两侧作 用有侧向土压力 Ei 、 Ei1 ，滑动面上的反力有法向反力 N i ，切向反力 Ti ，且作
5520m
易贡茶厂
2210m
2264m
滑坡堆积区
2340m
2165m
易贡巨型高速滑坡及堰塞湖平面示意图
城市中的滑坡问题（香港，重庆）
挖 方 填 方
6.7.2 影响土坡稳定的因素
1、土坡坡度 一种以高度与水平尺度之比来表示，例如，1：2表示高度1m，水平 长度为2m的缓坡； 另一种以坡角θ的大小来表示。坡角θ越小土坡越稳定，但不经济 。 2、土坡高度 土坡高度H指坡脚至坡顶之间的铅直距离。试验研究表明，在土坡 其它条件相同时，坡高越小，土坡越稳定。
什么是滑坡？ 为什么会滑坡？
一部分土体在外因作用下，相对于另一部 分土体滑动
滑坡:
• 1．滑坡的危害： • 滑坡是重大自然灾害：土、岩 • 我国是滑坡灾害频发的国家
滑坡的形式
•2．造成滑坡的原因
1）振动：地震、爆破
降雨、蓄水、使岩土软化， (坝背水坡浸润线)
2）土中含水量和水位变化
3）水流冲刷：使坡脚变陡 存在渗透力
M s Wa
M R f LR
式中 W ——滑动体 ABCDA 的重力（kN）；
a ——W 对 O 点的力臂（m）；
f
——土的抗剪强度（kPa），按库仑定律，
f
c tan ；
L ——滑动圆弧 AD 的长度（m）；
R ——滑动圆弧面的半径（m）。
土坡滑动的稳定安全系数 Ks
Ks
MR Ms
4）冻融：冻胀力及融化含水量升高 5）人工开挖：基坑、船闸、坝肩、隧洞 出入口
紫坪铺水库2号泄洪洞出口滑坡
云南徐村水电站溢洪道土坡滑坡
三峡库区滑坡问题－蓄水
• 2001年，重庆市云阳县就发生了两次大型滑坡，重庆市武隆边 坡失稳造成79人死亡。国务院已经决定拨款40亿元，用于三峡， 库区地质灾害治理。仅重庆就有150多个治理工程。
fi
ci
i
tan i
ci
Ni li
tan i
第6章 土压力与土坡稳定
6.1 概述 6.2 静止土压力计算 6.3 朗肯(Rankine)土压力理论 6.4 库仑(Coulomb)土压力理论 6.5 几种常见情况土压力 6.6 挡土墙设计 6.7 土坡稳定分析
6.7 土坡稳定分析
坡肩 坡顶
6.7.1 土坡稳定的作用
土坡就是具有倾斜表面的土体。由于 地质作用自然形成的土坡，如山坡、江河 的岸坡等称为天然土坡。经过人工开挖， 填土工程建造物如基坑、渠道、土坡、路 堤等的边坡，通常称为人工土坡。
用在此土条滑动面的中点。
1）总应力法
费伦纽斯假定 Ei = Ei1 ，同时它们的作用线重合，由此可知，土条两侧的作
用力相互抵消。在此假定下，第 i 个土条上的作用力只有 Wi （Wi bi zi ）、N i
和 Ti ，按平衡条件应有：
Ni Wi cosi
Ti Wi sini
该土条滑动面上的抗剪强度为：
在地震区遇强烈地震，会使土的强度降低，且有地震力或使土体产 生孔隙水压力，则对土坡稳定不利。
6.7.3 土坡稳定分析的圆弧法
1. 瑞典圆弧法
O
粘性土土坡滑动面的形状很接近于圆
R
弧，而且圆弧曲线易于数学分析求解。
土坡稳定分析圆弧滑动面法，由瑞典 人贺尔汀和彼得森于1916年首先提出的，
C
D
此后瑞典人费伦纽斯(Fellenius，1927）
a
W
做了研究和改进并在世界各国得到普遍应
用，故称瑞典圆弧法。
AB
τf
按平面问题，滑动土体 ABCD 的重力为 W，它是促使土坡滑动的力；沿着
滑动面 AD 上分布的土的抗剪强度 f 是抵抗土坡滑动的力。
将滑动力 W 及抗滑力 f 分别对圆心 O 取矩，得滑动力矩 M s 及抗滑力矩 M R ：
瑞典圆弧法基本原理： 据土坡极限平衡稳定进行计算。自然界均质土坡失 去稳定，滑动面呈曲面，通常滑动曲面接近圆弧，可采 用圆弧计算，称为圆弧法。
2）土坡坡顶修建建筑物或堆放材料，可能使原来稳定的土坡产生滑 动。如建筑物离边坡远，则对土坡无影响，应确定安全距离。
3）人工填筑的土堤、土坝、路基，应采用合适边坡坡度。
• 1．天然土坡
• 江、河、湖、海岸坡
• 山、岭、丘、岗、天然 坡
贵州洪家渡
• 2．人工土坡
¤ 挖方：沟、渠、坑、池
露 天 矿
滑坡:
西藏易贡巨型滑坡
• 时间：2000年4月9日
• 规模：坡高3330 m, 堆积体2500m、宽约
•
2500m，总方量=280-300×106 m3
• 天然坝：坝高=290 m, 库容=1534 ×106 m3
• 地质：风化残积土。
• 险情：湖水以每日0.5 m速度上升。
楔形槽
滑坡后缘高程5520m
坡高H
坡面
滑动面
θ
坡脚
在土体自重和外力作用下，坡体内将产生切应力，当切应力大于土的 抗剪强度时，即产生剪切破坏，如靠坡面处剪切破坏面积很大，则将产生 一部分土体相对另一部分土体滑动的现象，称为滑坡或塌方。
1）基坑开挖。一般粘性土浅基础施工，可垂直开挖节省土方量，也 可用速度快的机械化施工。但当d＞5m时，垂直开挖会产生滑坡。如边坡 缓，则工程量太大，可能影响邻近建筑物的安全。
3、土的性质 土质越好，土坡越稳定。c, ф值大的土坡比c, ф小的土坡安全 。 4、气象条件 若天气晴朗，土坡处于干燥状态，土的强度大，土坡稳定性好。若 在雨季，尤其是连续大暴雨，大量雨水入渗，使土的强度降低，可能导 致土坡滑动。
5、地下水的渗透
当土坡中存在与滑动方向一致的渗透力时，对土坡稳定不利。 6、强烈地震
f LR
Wa
1.20 ~ 1.30
（6-41）
当 0 时， f c ，上式将变成：
Ks
MR Ms
cLR Wa
1.20 ~ 1.30
（6-42）
当 0 时，可用下述其他方法求解土坡稳定性。
2. 瑞典条分法（费伦纽斯条分法）
ai O
αi
瑞典条分法土坡稳定分析 R
R
bi
Cab
D
bi
+8
+7