项目7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:
土坡稳定性分析计算
土坡稳定性分析的目的和意义
土坡稳定性分析是工程地质和岩土工程领域的重要研究内容 ，其目的是预测和评估土坡在各种工况下的稳定性，为工程 设计和施工提供科学依据。
通过土坡稳定性分析，可以确定土坡的临界高度、安全系数 等参数，为土坡设计、加固和防护提供技术支持，同时也有 助于提高工程的安全性和经济性。
02土坡稳定性分析与其他学科领域的交叉 融合，如环境工程、地理信息科学等，拓展其应用领 域和应用范围。
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土坡稳定性分析计算
• 引言 • 土坡稳定性分析的基本原理 • 土坡稳定性分析的常用方法 • 土坡稳定性分析的步骤与流程 • 工程实例与案例分析 • 结论与展望
01
引言
土坡稳定性问题的重要性
01
土坡是自然和工程地质中常见的 一种现象，其稳定性直接关系到 人民生命财产安全和自然环境的 保护。
02
土坡失稳会导致滑坡、泥石流等 地质灾害，给人类社会和自然环 境带来巨大的损失和破坏。
06
结论与展望
土坡稳定性分析的重要性和应用前景
土坡稳定性分析是岩土工程领域的重要研究内容，对于保障工程安全、防止自然灾 害具有重要意义。
随着城市化进程的加速和基础设施建设的不断推进，土坡稳定性分析的应用前景将 更加广阔，涉及的领域也将更加多样化。
土坡稳定性分析可以为工程设计、施工和监测提供科学依据，提高工程的安全性和 可靠性，降低工程风险。
有限元法
总结词
有限元法是一种基于数值分析方法的土 坡稳定性分析方法，通过将土坡划分为 一系列有限元单元，模拟土坡的应力分 布和变形过程，从而确定土坡的稳定性 。
VS
详细描述
该方法考虑了土坡内部的应力分布和变形 过程，能够模拟复杂的滑裂面形状和分布 ，得到更准确的稳定性分析结果。该方法 适用于各种类型的土坡，包括非均质、不 连续、有节理的土坡。
土坡稳定分析
土坡稳定分析随着工业和城市化进程的加快，土地利用的需求不断增加。
然而，在土地利用过程中，土坡的稳定性往往成为一个重要的问题。
土坡的稳定性分析是评估土坡在不同外力作用下的破坏潜势，帮助我们制定合理的土坡保护和加固措施。
本文将对土坡的稳定性分析进行讨论和探究。
一、土坡的定义和特点土坡是指土地表面自然或人为构筑的斜坡地形。
土坡的特点是地势较陡，地表由土壤、岩石等松散覆盖物构成。
土坡的稳定性可以通过分析斜坡的坡度、坡高、坡面形状、土壤类型、地下水位、降雨等因素进行评估。
二、土坡稳定性分析的基本原理土坡的稳定性分析首先需要确定土坡的受力情况，包括自重和外力的作用。
自重是指土体本身由于地心引力产生的作用力，外力包括风力、地震、降雨等因素引起的外力作用。
其次，需要考虑土坡材料的抗剪强度和抗压强度，这两个参数是判断土坡稳定性的关键。
三、土坡稳定性分析的方法根据土坡的不同特性和现场条件，可以采用不同的方法进行稳定性分析。
常用的方法包括平衡法、极限平衡法和数值模拟法。
平衡法是最简单也是最常用的土坡稳定性分析方法。
它基于土坡处于平衡状态的假设，通过坡面上各点受力平衡方程的计算，判断土坡是否存在破坏的倾向。
极限平衡法是一种较为精确的土坡稳定性分析方法。
它考虑到土坡在破坏前存在最大抗剪强度边界的概念，通过确定可能出现破坏的最不利滑动面，计算其稳定性系数，并与规定的安全系数进行比较，判断土坡的稳定性。
数值模拟法是一种基于计算机模拟的土坡稳定性分析方法。
使用数值模拟软件，建立土坡的几何模型和物理模型，模拟不同荷载条件下土坡的变形和破坏过程，得出土坡的稳定性评估结果。
四、土坡稳定性分析的影响因素土坡的稳定性受多个因素的影响，主要包括土体的物理力学性质、地下水位、降雨和外力作用等。
1. 土体的物理力学性质：土壤的密实度、粘聚力、内摩擦角等参数直接影响土坡的抗剪强度，这些参数可通过室内试验获得。
2. 地下水位：地下水的上升会增加土壤的重量和水力压力，从而对土坡稳定性产生不利影响。
7 土坡稳定分析
式中 a为W对O点的力臂，m； 为滑动圆弧AD的长度，m。
K为土坡滑动的稳定安全系数。 由于滑动面上的正应力s是不断变化的，上式中土 的抗剪强度tf沿滑动面AD上的分布是不均匀的，因此直
接按公式计算土坡的稳定安全系数有一定误差。 上述计算中，滑动面AD是任意假定的，需要试算 许多个可能的滑动面，找出最危险的滑动面即相应于 最小稳定安全系数Kmin的滑动面。
4.费伦纽斯确定最危险滑动面圆心的方法 (1) 土的内摩擦角 j =0 时。费伦纽斯提出当土的 内摩擦角j=0时，土坡的最危险圆弧滑动面通过坡脚 ，其圆心为D点，如下图所示。D点是由坡角B及坡顶C 分别作BD及CD线的交点，BD与CD线分别与坡面及水平 面成 b 1 及 b 2 角。 b 1 及 b 2 角是与土坡坡角 b 有关，可由 表查得。 (2) 土的内摩擦角 j 0 时。费伦纽斯提出这时最 危险滑动面也通过坡脚，其圆心在ED的延长线上，见 图。E点的位置距坡脚B点的水平距离为4.5H。j值越 大，圆心越向外移。计算时从 D点向外延伸取几个试 算圆心O1、O2、…，分别求得其相应的滑动安全系数 K1、K2…，绘K值曲线可得到最小安全系数值Kmin，其 相应的圆心Om即为最危险滑动面的圆心。
2.砂性土土坡稳定分析方法
如图所示的砂性土土坡，已知土坡高为H，坡角 为b，土的重度为g，土的抗剪强度tf=s tg j。若假定 滑动面是通过坡脚A的平面AC，AC的倾角为a，则可 计算滑动土体ABC沿AC面上滑动的稳定安全系数K值。 沿土坡长度方向截取单位长度土坡，作为平面应 变问题分析。已知滑动土体ABC的重力为：
3.摩擦圆法 摩擦圆法由泰勒提出。泰勒认为下图所示滑动 面AD上的抵抗力包括土的摩阻力及粘聚力两部分，它 们的合力分别为F及C。假定滑动面上的摩阻力首先得 到发挥，然后才由土的粘聚力补充。
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。
7.土坡稳定分析
2.平面滑动面的土坡稳定分析
7.2.1 一般情况下的无粘性土土坡
或用Ks表示
由此可见，对于均质无粘性土土坡，理论上只要坡角小于土的内摩擦角，主 体就是稳定的。Ks等于1时，主体处于极限平衡状态，此时的坡角就等于无粘 性土的内摩擦角。
7.2.2 有渗流作用时的无粘性土土坡
因此，当坡面有顺坡渗流作用时，无粘性土土坡的稳定安全因数将近乎降 低一半。
减载：减载在坡顶或接近坡肩处，在不影响土坡功 能的前提下，减少该区域土方量，例如放缓坡比，或 采用轻质填料；如坡顶有建筑物，应尽量远离坡肩。 反压：反压措施应在坡脚附近进行，在该处增加填 方量形成反压平台。 坡面防护：采用草皮、砌石或混凝土护面可防止坡 面风化及坡脚的冲蚀。
土坡稳定分析
主要内容
1.土坡稳定及其影响因素 2.平面滑动面的土坡稳定分析 3.瑞典条分法 4.稳定数法 5.圆弧滑动面得毕肖普法 6.非圆弧滑动面的分析法 7.土坡稳定分析中的孔隙水压力 8.深基坑开挖中的竖直边坡稳定分析
概述
土坡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。本章讨论的土 坡是指经过人工开挖，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。
1.土坡稳定及影响因素
坡肩
天然土坡
人工土坡—露天矿
人工土坡
影响土坡稳定的因素主要有：
（1）边坡坡角愈小愈安全，但不经济，坡角太大，则经济不安全。 （2）坡高H，其他条件相同，H越大越不安全。 （3）土的性质，如重度 ，和 , c 的值，如 , c 值大，则土坡安全。 （4） 地下水的渗透力，当边坡中有地下水渗透时，渗透力与滑动方向相反 则安全，两者方向相同则危险。 （5）震动作用的影响如地震、工程爆破、车辆震动等。 （6）人类活动和生态环境的影响。
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。
土力学第7章土坡稳定分析
土力学第7章土坡稳定分析土力学是研究土的力学性质和土体力学行为的科学，其应用范围广泛，其中土坡稳定分析是土力学的重要内容之一。
本文将介绍土力学第7章土坡稳定分析的相关知识。
一、引言土坡稳定分析是土木工程领域中常见的问题，主要涉及到土体的坡面稳定性，通过合理的土坡稳定分析，可以有效预防土体的滑坡和坍塌等不稳定现象的发生，保障工程的安全运行。
二、土坡的稳定性分析方法1. 极限平衡法极限平衡法是土坡稳定性分析中常用的一种方法，主要通过确定土体内部的抗剪强度参数和荷载作用下的地下水位来评估土坡的稳定性。
该方法的基本原理是在土体发生滑动时，抗剪强度趋向于零，并以它为基础，推导出坡面上的切线力和压住力相平衡的几何关系。
2. 推移滑坡法推移滑坡法也是一种常用的土坡稳定性分析方法，它是通过计算土体受力平衡的状态下，坡面上产生滑动的可能性来进行稳定性评估。
在该方法中，通过施加水平力和重力对土坡进行计算，计算过程中考虑土体的切线力、压实力和滑动力等因素，以确定滑动的可能性。
3. 数值模拟法数值模拟法是近年来发展起来的一种土坡稳定性分析方法，它基于计算机技术和数值计算方法，通过建立数学模型对土坡进行力学分析。
数值模拟法可以更精确地描述土体的变形、滑动过程，并且可以考虑更多的影响因素，如土体的非线性行为和边界条件等，从而提高了分析的准确性和可靠性。
三、土坡稳定分析的应用案例1. 坡度较陡的公路土方工程对于坡度较陡的公路土方工程，土坡稳定性分析显得尤为重要。
在该案例中，可以采用极限平衡法来评估土坡的稳定性，并结合现场勘察数据和实验结果对土体的参数进行调整，从而得出最终的稳定性评估结果。
2. 水土保持工程水土保持工程中的护坡设计也需要进行土坡稳定性分析。
通过采用推移滑坡法，可以对护坡结构进行设计和评估，确保其能够承受地表径流和土壤侵蚀的作用，保持坡面的稳定性。
3. 基坑开挖工程在基坑开挖工程中，经常需要进行土坡稳定性分析，以确保土坡在开挖和施工过程中的稳定性。
土坡稳定性分析
坚硬 1：0.75~1：1.00 1：1.00~1：1.25 硬塑 1：1.00~1：1.25 1：1.25~1：1.50
注：1.表中碎石土的充填物为坚硬或硬塑状态的粘性土。
2.对于砂土或充填物为砂土的碎石土， 其边坡坡度允许值均按自然休止角确定。
土坡稳定性分析
（四）黏性土土坡稳定性分析
圆弧滑动分析法——条分法。
土坡稳定性分析
土的 类别
碎石 土
粘性 土
土质边坡坡度允许值
密实度
坡度允许值（高宽比）
或状态 坡高在5m以内 坡高为5~10m
密实 中密 稍密
1：0.35~1：0.50 1：0.50~1：0.75 1：0.50~1：0.75 1：0.75~1：1.00 1：0.75~1：1.00 1：1.00~1：1.25
N W cos T W sin
无粘性土土坡稳定性分析
T N tan W cos tan
K
抗滑力 滑动力 T TWcos tan W sin
t an t an
从上式看出，只要 土坡就是稳定的。
工程中一般要求K≥1.25～1.30
土坡稳定性分析
（三）土质边坡开挖规定
《规范》规定，在山坡整体稳定的条件下，土质边坡的开挖 应符合下列规定： （1）边坡的坡度允许值，应根据当地经验，参照同类土层的 稳定坡度确定。当土质良好且均匀、无不良地质现象、地下 水不丰富时，可按表7.2确定。 （2）土质边坡开挖时，应采取排水措施，边坡的顶部应设置 截水沟。在任何情况下不允许在坡脚及坡面上积水。 （3）边坡开挖时，应由上往下开挖，依次进行。弃土应分散 处理，不得将弃土堆置在坡顶及坡面上。当必须在坡顶或坡 面上设置弃土转运站时，应进行坡体稳定性验算，严格控制 堆栈的土方量。 （4）边坡开挖后，应立即对边坡进行防护处理。
土坡稳定性分析
土坡稳定性分析
土坡稳定性分析是评估土坡在自然力或人工力作用下是否能维持稳定的一种工程技术手段。
在工程施工中，土坡的稳定性是非常重要的，一旦发生滑坡或崩塌等灾害，将对施工进度和安全造成严重影响。
因此，进行土坡稳定性分析可以有效地提前预防和解决土坡问题，确保工程施工的顺利进行。
土坡稳定性分析一般包括以下几个步骤：
1.野外调查：通过对土坡进行实地勘查，包括土壤的类型、坡度、坡面形态等方面的观测与测量，获取基本的地质和地形信息。
2.室内试验：对采集到的土样进行室内试验，包括土壤的抗剪强度试验、水分含量试验等，以获取土壤力学参数。
3.力学分析：根据土壤力学理论，将野外调查和室内试验得到的数据进行处理和分析，进行力学计算和分析。
常用的分析方法包括平衡法、有限元法、边坡稳定性分析等。
4.稳定性评估：根据力学分析的结果，进行土坡的稳定性评估。
可以采用不同的评估方法，如强度折减法、潜在滑动面分析法等。
5.稳定性措施：根据评估结果，确定合理的稳定性措施。
可以采取加固措施，如加固坡面、加固土体等，也可以采取削减高度等减轻土压力的措施。
土坡稳定性分析有助于预测土坡的变形和破坏，提供工程设计和施工的依据。
通过对土壤性质和地质环境等因素的分析，可以选择适当的施工
方案和措施，确保土坡的稳定性。
此外，分析结果还可以反馈给设计师和施工人员，提供参考和建议，确保施工过程中的安全性。
需要注意的是，土坡稳定性分析是一个复杂的过程，需要考虑多个因素的相互作用。
在实际应用中，还需要结合工程实际情况和经验进行判断和调整。
土坡稳定分析
(2) 当 0 且 53 时 ，滑动面形式与土层埋藏深 值有关，滑动面与土面交点与坡脚的距离可根 及 值由图2查得。
7.3 粘性土土坡稳定分析－泰勒图表法
图1
图2
7.3 粘性土土坡稳定分析－泰勒图表法
提出稳定因素Ns 泰勒把土的粘聚力c ，土的重度 ，土坡高度H 组成一个心的参数 －稳定因素 N s H / c ，并根据计算资料整理得到极限状态时均质土坡内 摩擦角φ、坡角α与稳定因数Ns 之间关系曲线如下图所示。
Ti N i tgi ci li [Wi cos i Pi 1 sin( i 1 i )]tgi ci li
由平行于土条底面方向的静力平衡条件得： P i 1 i ) Wi sin i Ti 0 i P i 1 cos(
引入安全系数K ，并整理后得：
Pi Pi 1 i KWi sin i Wi cos i tgi ci li
式中：
i cos( i 1 i ) sin( i 1 i )tgi
7.4 非圆弧滑动面稳定分析－不平衡推力传递法
i 传递系数
Wi 土条i的重力
li 土条i沿滑动面的长度
返回
7.3 粘性土土坡稳定分析－整体圆弧滑动法
无粘性土：平面 滑动面形状 均质粘性土：曲面，常常假定为圆弧滑动面 非均质粘性土：复合滑动面 圆弧滑动面的形式一般又可分为坡脚圆、坡面圆和中点圆。 整体圆弧滑动法
滑动力矩： M s W d
安全系数： K M r
Ms
f LR
W d
这种方法把所 有的安全度全 部由粘聚力c来 承担，不是很 合理，若要求c、 φ值具有相同 的安全度，则 须采用试算法。
土坡稳定性分析
坝体内浸润线太高
17
西藏易贡巨型滑坡
楔形槽
18
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。
hi+1
•作用在条间上的力及作用点： hi
Pi Hi hi 共3(n-1)个
Hi
Ti
(两端边界是已知的)
Ni
•假设总体安全系数为Fs (且每条Fs都相等) ti
Fs
共1个
•未知数合计=3n+3(n-1)+1=6n-2
43
3 粘性土坡-条分法基本原理
2. 条分法中的求解条件－平衡方程
各条： 求解条件共4n＋1 •水平向静力平衡个 条件：
E T1 N1
W2
WP1
DD
N1
AA
TR22 NN2 2
31
2 无粘性土土坡的稳定分析
三. 部分浸水无粘性土坡
分析BCDE块的平衡
BC
P1= W1sin 1—(W1cos1 tg)/Fs
代入EDA块的平衡方程,滑动 力与抗滑力
Fs =抗滑力/滑动力
W2
需要迭代
A N2
E W1 T1
N1
P1 D
1
T2
二. 滑坡 Landslides
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
8
1 概述
二. 滑坡-滑坡的形式
9
1 概述
二. 滑坡
关于土坡稳定的分析
关于土坡稳定的分析在工程建设中常常会遇到土坡稳定的问题，土坡包括天然土坡和人工土坡。
天然土坡是指自然形成的土坡和江河湖海的岸坡，人工土坡则是指人工开挖基坑、基槽、路堑或填筑路基、土坝形成的边坡。
边坡由于失去稳定性就会发生滑坡，边坡塌滑是一种常见的工程现象，通常称为“滑坡”。
土坡滑动失稳的原因主要有两种，一种是外界力的作用破坏了土体原来的应力平衡状态；一种是土体的抗剪强度由于外界各种因素的作用而降低，从而使得土体的稳定性降低，使土体发生失稳。
滑坡的实质是土体在滑动面上作用的滑动力超过了土体的抗剪强度。
土坡的稳定程度用安全系数来衡量，土坡的安全系数可表示为滑动面上的抗滑力矩和滑动力矩之比，即：或者是抗滑力与滑动力之比，即：或者是实有的抗剪强度与土坡中最危险滑动面上产生的剪应力的比值，即：，也有用粘聚力、摩擦角、临界高度表示的。
所有的表达方式只是在不同的情况下为了应用方便而提出的。
在无黏性土坡的稳定性分析中，破坏时滑动面大多近似为平面，因此在分析无黏性土坡的稳定性时，一般均假定滑动面是平面，如图1.1所示。
此时土坡滑动稳定安全形式为：。
对于黏聚力的均质无黏性土坡，当时，滑动稳定安全系数最小，也即土坡坡面的一层土是最容易滑动的。
（其中，为AC的倾角，为坡角，为内摩擦角）。
这表明对于的均质无黏性土坡稳定性与坡高无关，而仅与坡角有关，只要坡角小于土的内摩擦角（<），>1，则无论土坡多高在理论图1.1上都是稳定的。
=1表明土坡处于极限状态，即土坡坡角等于土的内摩擦角。
在黏性土坡的稳定性分析中，由于黏聚力的存在，粘性土土坡不会像无黏性图土坡那样沿坡面表面滑动，黏性土坡危险滑动面会深入土体内部。
黏性土坡的滑动和当地的工程地质条件有关，其实际滑动面位置总是发生在受力最不利或者土性最薄弱的位置。
在非均质土层中，如果土坡下面有软弱层，则滑动面很大程度上通过软弱层，形成曲折的复合滑动面。
基于极限平衡理论可以推导出，均质黏性土坡发生滑动时，滑动面形状近似于圆柱面，在断面上呈现圆弧形。
土坡稳定性分析改
Fs
T TJ
W cos tan W sin J
cos tan sin w sin
tan sat tan
第三节 粘性土土坡稳定分析
均质粘性土土坡在失稳破坏时，其滑动面经常是一曲面，一般 近似于圆柱面，在横断面上则呈现圆弧形。实际土坡在滑动时形
成旳滑动面与坡角、地基土强度以及土层硬层旳位置等有关，
抗滑力与滑 动力旳比值
Fs
T T
W
cos tan W sin
tan tan
安全系数
二、有渗流作用时旳无粘性土土坡分析
T
JT N
W
T
稳定条件：T>T+J Fs T J
顺坡出流情况: 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 近降低二分之
各土条对滑弧 圆心旳抗滑力 矩和滑动力矩
条分法分析环节I
βi
d c
i
A
da b
c
Pi+1Xi+1
Wi
Xi
Pi
b
aTi Ni
li
1.按百分比绘出土坡剖
2面.任选一圆心O，拟定
滑动面，将滑动面以上
B
土体提成几种等宽或不 等宽土条
3.每个土条旳受力分析 H
假设两组合力 (Pi，Xi)＝ (Pi ＋1，Xi＋1)
=00且β<530----坡脚圆\坡面圆\中点圆
稳定因数与坡角旳关系: =00
稳定因数与坡角旳关系: > 00
4、例题分析
【例】一简朴土坡=15°,c =12.0kPa,
=17.8kN/m3，若坡高为5m,试拟定安全系数为1.2时 旳稳定坡角。若坡角为60°，试拟定安全系数为1.5时 旳最大坡高
土坡的稳定性分析
i i i i i i i
5.变化圆心O和半径R，返回1重复步骤1～4
6.算至Fs最小结束
渗流力的计算
• 如果土坡部分浸水，此时水 下土条的重量都应按饱和容 重计算，同时还要考虑滑动 面上的孔隙水压力和作用在 土坡坡面上的水压力。 • 渗流力的计算方法有多种， 如流网法，代替法和静水压 力法等。 • 目前国内外再土坡稳定分析 中常采用“代替法”，代替 法就是用滑动体周界上的水 压力和滑动体范围内的水重 作用来代替渗流力的作用。
0
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
R B
C
W
2 其中圆心 O 及半径 R 是任意假设的，还必须计算若 干组（O, R）找到最小安全系数
——最可能滑动面
3 适用于饱和软粘土，即 =0 情况
瑞典条分法（简单条分法）
O di R C
i
b
Wi
B
A
i
Ti Ni
(一)条分法的基本原理 第i条土的作用力:
O
s 2 1 -2 -1 0 R b 3 B 4 5 6 7 Wi C Hi+1
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
土坡稳定性分析与计算
土坡稳定性分析与计算土坡稳定性分析与计算是指对土坡在自然状态下或外力作用下的稳定性进行评价和计算的过程。
土坡稳定性是土壤在外力作用下不发生坍塌和滑动破坏的能力。
稳定性分析与计算是土石坡工程设计的重要内容，对保证工程的安全和可靠性具有重要意义。
1.极限平衡法：该方法是最常用的土坡稳定性分析方法之一，通过研究土体和水的力学性质以及坡地的差异性，建立土坡的平衡方程，计算土坡的抗滑稳定性。
2.有限元法：有限元法是计算机模拟方法，将土坡划分为许多小单元，通过迭代计算每个小单元的反应力和位移，得出整个土坡的稳定性状况。
3.极限状态法：该方法通过统计土体参数和外力水平，研究土坡稳定性的失效概率，并采用可靠度分析进行结果评价。
在进行土坡稳定性分析与计算时，通常需要进行以下步骤：1.收集必要数据：包括土体的物理力学性质，如孔隙比、重度等；土坡的几何形状和边坡角度；及土坡周边的水文地质条件等。
2.建立土坡的力学模型：根据收集的数据，建立土坡的力学模型，选择适合的分析方法。
3.分析各种力的作用：根据土坡的力学模型，分析土坡所受内外力的作用，如地震力、重力、水力等。
4.计算土坡的稳定性：根据所选的分析方法，进行计算，得出土坡的稳定系数或稳定系数曲线等。
5.结果评价和修正措施：对计算结果进行评价，如与设计标准进行对比，判断土坡是否稳定。
若土坡不稳定，需采取相应的修正措施，如改变边坡角度、加固土坡等。
土坡稳定性分析与计算是土石工程中的重要内容，对于保证工程的安全和可靠性具有重要意义。
通过科学的分析和计算，可以预测和评估土坡的稳定性，为工程提供科学的设计依据，并制定相应的工程措施，提高工程的安全性和经济效益。
土坡稳定性分析计算方法
第五章 土压力和土坡稳定（7学时）内容提要1．挡土墙的土压力 2．朗肯土压力理论 3．库仑土压力理论 4．挡土结构设计简介 5. 土坡的稳定性分析能力培养要求1．用朗肯理论计算均质土的主动土压力与被动土压力。
2．用朗肯理论计算常见情况下的主动土压力。
3．用库仑理论计算土的主动与被动土压力。
4．会分析挡土墙的稳定性，简单挡土结构设计。
5．无粘性土坡的稳定分析。
6．用条分法对粘性土土坡进行的稳定分析。
7．会分析土坡失稳的原因，提出合理的措施。
教学形式教师主讲、课堂讨论、学生讲评、提问答疑、习题分析等第一节 挡土墙的土压力教学目标1．掌握三种土压力的概念。
2．掌握静止土压力计算。
教学内容设计及安排 【基本内容】一、挡土墙的位移与土体的状态 土压力的类型土压力（kN/m ）⎪⎩⎪⎨⎧→⇒→⇒→⇒如桥墩墙推土被动土压力如一般的重力式挡土墙土推墙主动土压力如地下室侧墙墙不动静止土压力p a E E E 01．静止土压力——挡土墙在土压力作用下不发生任何变形和位移（移动或转动）墙后填土处于弹性平衡状态，作用在挡土墙背的土压力。
2．主动土压力——挡土墙在土压力作用下离开土体向前位移时，土压力随之减少。
当位移至一定数值时，墙后土体达到主动极限平衡状态。
此时，作用在墙背的土压力称为主动土压力。
3．被动土压力——挡土墙在外力作用下推挤土体向后位移时，作用在墙上的土压力随之增加。
当位移至一定数值时，墙后土体达到被动极限平衡状态。
此时，作用在墙上的土压力称为被动土压力。
【讨论】△a<<△p ， E a <E 0<<E p二、土压力的计算简化处理——作用在挡土结构物背面上的静止土压力可视为天然土层自重应力的水平分量。
如图所示，在墙后填土体中任意深度z处取一微小单元体，作用于单元体水平面上的应力为γz ，则该点的静止土压力，即侧压力强度为：p 0＝K 0γz （kPa ） K 0——土的侧压力系数，即静止土压力系数：静止土压力系数的确定方法⎪⎩⎪⎨⎧'采用经验值—较适合于砂土—－＝采用经验公式：—较可靠—测定通过侧限条件下的试验ϕsin 10K由上式可知，静止土压力沿墙高为三角形分布，如图所示，取单位墙长计算，则作用在墙上的静止土压力为（由土压力强度沿墙高积分得到）E 0＝0221K h γ（kN/m ）——静止土压力分布图面积如图所示土压力作用点——距墙底h/3处（可用静力等效原理求得）静止土压力的应用⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧隧道涵洞侧墙底版连成整体）水闸、船闸边墙（与闸拱座（没有位移）岩基上的挡土墙地下室外墙【讨论】如果墙后有均布荷载q ，怎样求静止土压力？第二节 朗肯土压力理论教学目标掌握朗肯土压力理论的原理与假定，并能计算各种情况下的主动、被动土压力。
(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。
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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
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图7-7 土坡稳定分析的条分法
硅 湖 职 （ 5）计算各土条d对弧心的滑动力矩： 业 M 技 s=TiR= RWisini 术 （ 6）计算滑动圆弧面对弧心的抗滑力矩，其来源于 学 法向分力引起的摩阻力和粘聚力产生的抗滑力两部分： 院 M 土 r=（itan+c)ΔliR =建 RWicositan+ RcΔli 系
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任务 7-1 无粘性土坡稳定性分析 硅
湖 职 业 一、理论知识 技 术 学 经过实际调查证明，在由砂、卵石以及风化砾石 院 等组成的无粘性土土坡中，滑动面近似于直线。 土 建 图 7-表示一坡角为β 的均质无粘性土坡。 系
由于无粘性土颗粒之间没有粘聚力，只有摩 土力 擦力，只要坡面不滑动，土坡就能保持稳定。对 学与 于这类土构成的土坡，其稳定性的平衡条件可由 地基 图 6-15所示的力系来说明。 基础
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R
土力 学与 抗滑力和滑动力的比值称为稳定安全系数，用K表示 地基 ，亦即 R 基础
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Fs
硅 由上式可见，当坡角与土的内摩擦角相等 湖 β 职 =φ 时，稳定安全系数K= 1，此时抗滑力等于 业 技 术 坡稳定的极限坡角等于砂土的内摩擦角特 φ ，称 学 之为自然休止角。从上式还可看出，无粘性土坡 院 土 建 ＜ 系 φ （K＞1），土坡就是稳定的。为了保证土坡
6.7 土坡稳定性分析 硅 湖 职 业 土坡失稳的原因 技 术 学 院 土 （l）土坡作用力发生变化：例如由于在坡 建 顶堆放材料或建造建筑物使坡顶受荷。或由于 系 打桩、车辆行驶、爆破、地震等引起的振动改 土力 变了原来的平衡状态； 学与 （2）土抗剪强度的降低：例如土体含 地基 水量或孔隙水压力的增加； 基础
（7）计算稳定安全系数： K=M 土力 r/Ms =(tan 学与 Wicosi+cLad)/ Wisini （8）再选择几个可能的滑动面，以上述同样的方法 地基 基础 和步骤计算相应的安全系数，其中Kmin（最小安全系 数）所对应的滑动面为最危险的滑动面。 魏
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魏 丹 7 图 丹
——1
硅 设在斜坡上的土颗粒 M ，其自重为 W ，砂土的内摩 湖 擦角为 φ 。则土颗粒的自重W在垂直和平行于坡面方向的 职 分力分别为 业 技 术 学 分力T将使土颗粒 M向下滑动，是滑动力，而阻止土颗 院 土 粒下滑的抗滑力则是由垂直于坡面上的分力 N引起的摩擦 建 力 系
2. 硅 粘性土土坡稳定分析的条分法（瑞典条分法）
湖 职 业 技 其基本原理是：假定土坡沿着圆弧面滑动，将圆 术 学 弧滑动体分成若干竖直的土条，计算所有土条力 院 系对圆弧圆心的抗滑力矩和滑动力矩，由抗滑力 土 建 矩和滑动力矩之比（即稳定安全系数）来判别土 系
坡的稳定性。这种方法称为条分法，分析时需要 土力 选择多个滑动面，分别计算相应的安全系数。其 学与 中最小的安全系数对应的滑动面为最危险的滑动 地基 面。如果最小安全系数小于1，则土坡是不稳定的。 基础 工程上要求的最小稳定安全系数为 Kmin= 1．1～ 魏 丹 1 ．5，重要的工程的Kmin应取高值。