边坡稳定计算讲义PPT课件

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初始滑面: 1.2430 临界滑面: 0.7320
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谢 谢！
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感谢您的观看。
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1.1 边坡分析的目的
对边坡进行稳定分析是由于滑坡的存在！！ 滑坡可以发生在土质边坡也可能发生在岩质边坡：发生 于土质边坡的形态通常比较单一，基本上以剪切破坏为主， 滑裂面为圆弧型或圆弧与夹泥层的组合型；岩质边坡发生的 滑坡则因受岩体结构地应力等影响，呈现出崩塌、滑动、倾 倒、溃屈等多种破坏类型。
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本标准规定的边坡稳定分析基本方法是平面极限平衡下限解 法；当有充分论证时，可以采用上限解法。
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2.2 抗剪强度和抗剪断强度
抗剪强度的定义：岩体、土体在剪切面上所能承受的极限或 允许剪应力。 抗剪强度指标：粘聚力c、内摩擦角φ
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目前我国水电勘测设计单位一般按如下程序确定参数 （1）试验单位根据委托取样试验，提出试验成果，经整理后 提出标准值； （2）地勘单位根据实验成果和标准值，提出地质建议值； （3）设计单位参照标准值和地质建议值，做各种分析，然后 根据工程的重要性、破坏风险程度和工程处理的可行性，有 点还征求地质、实验单位的意见，最终确定设计采用值。
持久工况 短暂工况
计算工况 正常蓄水位 水位骤降 校核洪水位
根据资料选取水位高程 241m
241m降到233m 241.00—241.57
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3. 应用stab软件计算某工程库岸防护边坡的稳定
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正常蓄水位工况计算结果
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初始滑面: 1.3510 临界滑面: 1.1710
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3. 应用stab软件计算某工程库岸防护边坡的稳定
参数：
土层
填筑砂卵石 碎石土
粉质粘土 冲积砂卵砾石
天然容重 （kN/ m3）
20.6 17.2 20.5 20.6
饱和容重 （kN/ m3）
21.6 19.6 21 21.6
抗剪指标 f’ 30 15 22 30
C’(KPa) 0 14 30 0
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1.2 土质边坡稳定分析的方法
有限元法在确定边坡的初始应力状态、把握边坡临近破 坏时的弹塑性本构关系以及保证非线性数值分析的稳定性等 方面遇到的困难。另外还有计算成果和工程实践中采用的传 统的安全系数判据接轨的问题……
《土质边坡稳定分析—原理、方法、 程序》
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1.2 土质边坡稳定分析的方法
1.2 土质边坡稳定分析的方 法
边
三维分析
坡
稳
定
分
析
方 法
平面分析
极限平衡法 应力-应变分析法
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.2 土质边坡稳定分析的方法
极限平衡方法的基本特点是只考虑静力平衡条件和土的 摩尔库仑破坏准则。也就是说，通过分析土体在破坏那一刻 的力的平衡来求得问题的解。但是在大多数情况下问题是静 不定的。极限平衡方法处理这个问题的对策是引入一些简化 假定，使问题变得静定可解。
水位骤降工况计算结果
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初始滑面: 1.3580 临界滑面: 1.2490
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水位骤降工况计算结果
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初始滑面: 1.1420 临界滑面: 0.6680
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水位骤降工况计算结果
成刚体，分别求作用于各土条上的力对圆心的滑动力矩和 抗滑力矩，然后按下式计算稳定安全系数
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1.4、条分法
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瑞典圆弧法
Fs
ci ihi
cos2 ui bi ihibi sin i
secitgi
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简化毕肖普法
Fs
cibi Wi uibi tgi i
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《水电水利工程边坡设计规范》 DL/T 5353---2006中抗滑安 全系数没有区分“纯摩”、“剪摩”安全系数，采用控制结 构面或岩体的实际抗剪或抗剪断强度
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3. 应用stab软件计算某工程库岸防护边坡的 稳定
某工程水电站库区的土质岸坡防护工程采用stab计算边坡的 抗滑稳定：
2.1 上限解和下限解
下限解：
对于整体滑动破坏模式，如果沿滑面达到极限平衡， 且保证滑体内的应力状态都在屈服面内，则相应的稳定系 数一定小于真实的相应值，次即下限解。
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2.1 上限解和下限解
上限解：
对于土质或散体结构边坡，滑体内的每一点，均达到 极限平衡状态，则相应的稳定系数一定大于或等于相应的 真值，此即上限解。
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2.1 上限解和下限解
下限解包括的方法：
传统的圆弧法如瑞典法、简化毕肖普法，垂直条分法 如詹布法、摩根斯坦—普莱斯法、传递系数法等
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2.1 上限解和下限解
上限解包括的方法：
萨尔玛法、潘家铮分块极限平衡法和能量法（EMU） 属于此类
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《规范》规定
Wi
sin i
Qi
ei R
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简布(Janbu)法----普遍条分法
Fs
Ea
f x(1 tg 2 )
Eb Q ( p t)xtg
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Morgenstern-Price法
Morgenstern-Price方法边坡稳定分析计算示意 图
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不平衡推力传递系数法
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1.3、极限平衡分析法
可以说，目前还没有一个被认为能完满适用于土的理 想破坏准则。摩尔---库伦强度准则目前比较能拟合实验结果， 而且为生产实践所广泛采用。
《土质边坡稳定分析—原理、方法、程序》
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1.4、条分法
条分化属于下限解法 条分化就是将滑动土体竖直分成若干土条，把土条当
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正常蓄水位工况计算结果
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初始滑面: 1.7340 临界滑面: 1.5070
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水位骤降工况计算结果
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初始滑面: 1.4170 临界滑面: 1.1940
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《 水电水利工程边坡设计规范 》规定：
对于岩质、土质滑坡体。当滑面近似圆弧形时，推荐采用简 化毕肖普法，也可采用詹布法；当为复合形滑面时，推荐采 用摩根斯坦-普莱斯法，也可采用传递系数法。
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《 水电水利工程边坡设计规范 》规定：
土质边坡稳定分析计算应符合以下规定 1 砂、碎石或砾石堆积物宜按平面滑动计算，抗滑稳定安全系数定 义为内摩擦角的正切值与坡角正切值之比。 2 粘性土、混合土和均质堆积物宜按圆弧滑面计算，宜采用下限解 法做稳定分析，推荐采用简化毕肖普法求解最危险滑面和相应安全 系数，也可以采用詹布法。 3 沿土或堆积物底面或内部特定软弱面发生滑动破坏时，宜采用下 限解法按复合型滑面计算，推荐采用摩根斯坦-普莱斯法，也可采 用传递系数法。 4对于紧密土体或密实堆积物内部的滑动破坏，可采用上限解法做 稳定分析，推荐采用能量法（EMU）求解其最危险滑面和相应安 全系数。 5对于均质土边坡或多层结构土边坡，应采用试算法得出最危险滑 面和相应安全系数。
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1.3、极限平衡分析法
极限平衡法是建立在摩尔--库仑强度准则基础上，其表达式如下： τ f = c′ + σ ′tanφ′ = c′ + (σ − u)tanφ′ τf ---为破坏面上的剪应力 c′--- 为土的有效粘聚力 σ和σ′---为破坏面上总应力和有效法向应力 φ′--- 为土的有效内摩擦角
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正常蓄水位工况计算结果
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初始滑面: 1.2870 临界滑面: 1.1510
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正常蓄水位工况计算结果
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初始滑面: 1.2940 临界滑面: 1.1570
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个人总结： 土质边坡只有抗剪强度，没有抗剪断强度概念 岩质边坡才考虑抗剪强度和抗剪断强度的概念
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抗剪断强度：试件初次剪切发生破坏时的强度 抗剪强度：试件已经破坏之后，在剪位移不大的情况下重新 复位再次剪切发生破坏时的强度。 这种区分方法与坝基稳定分析的“纯摩”和“剪摩”有关 在坝基的抗滑稳定分析中，认为坝体与基岩接触良好，是胶 结面，得到抗剪断公式，公式中有抗剪断粘聚力c’；将坝体与 基岩看成是一个接触面，而不是胶结面，得到抗剪强度公式， 没有c’。
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1.5、计算最危险滑裂面
设计计算时，滑裂面是任意给定的，即前述的虚拟工作状态。因 此，需要对各种可能的滑裂面均进行计算，从中找出安全系数最小的 滑裂面，即认为是存在潜在滑动最危险的(或最有可能的)滑裂面。
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2.1 上限解和下限解
极
上限解
限
平
衡
分
析
法
下限解
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在已往的实际工程中采用较多的是以平面分析为主的极 限平衡法，积累了大量的经验，现行的《水电水利工程边坡 设计规范》 DL/T 5353---2006规定也是以这个方法为主。
极限平衡法与有限元法，相互验证。
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本次主要宣讲以极限平衡法对土质边坡 进行稳定计算，对于岩质边坡以及其他方法， 由于水平有限，本次不深入讨论。