边坡稳定性的设计

总应力与有效应力分析
总应力分析法（不考虑孔隙水压力）
c tg
依据不排水抗剪强度进行分析 有效应力分析法（考虑孔隙水压力） 依据排水剪切强度进行分析
c ( )tg
对于由水饱和细粒土填筑或在水饱和地基上修筑 的路堤边坡，较危险的是短期稳定性，应选用总 应力法分析，因孔隙水压力由于加载而增加，并 随时间而下降（或有效应力随时间而增长） 对于水饱和的挖方边坡，较危险的是长期稳定性， 宜选用有效应力法分析，因孔隙水压力由于卸载 而减小，并随时间而增加（或有效应力随时间而 减少）。 对于破坏面部分通过透水的土层，部分通过不透 水的土层，一部分破坏面采用有效应力分析，选 用相应的孔隙水压力，而另一部分破坏面采用总 应力分析，选用选用的总应力分析。
（2）根据不同简化方法： Fellenius法：假设破坏面为圆弧，将圆弧面上的滑动土体 划分为n个竖向土条，不考虑作用在土条两侧的作用力 (不记Vi,Ei)。
n
F
(c l W cos tg )
i 1 i i i i i
W sin
i 1 i
n
i
计算得到的安全系数偏小（偏于安全）；计算的误差约 为10~20%。
(c
i 1 n
n
i
l i N i tg i )
i
W
i 1
sin i

i 1
n
F
c i l i co s i Wi tg i sin i tg i co s i F
W
i 1
n
i
sin i
Janbu (条块间作用力的位置)， Spencer（假设条块间的力量平行的）， 传递参数法（把Vi和Ei合力看成平行于上侧土条的切线方 向）。 随计算机的发展，出现有限元法，概率法
1．
三．边坡稳定分析时的简化
1． 形状简化 平面状→直线 园柱状（碗状） → 圆曲面（投影） → 园弧 （通常考虑通过坡脚） 2．力的简化：超静定→静定（如图）
Vi-1 Ei-1 i Gi Ti Ni Vi Ei
对于分析圆弧形或非圆弧形破坏面上的土体平衡问题的 一个有用的方法是条分法。 破坏面上的土体划分为n个土条。取第I条为隔离体，则作 用在此条上的力如图。 一个土条可以列出三个平衡方程，n个土条可列出3n个平 衡方程。未知量为安全系数F（1个），作用在土条底 面的法向力N（n个），作用在土条侧面的切向力V（n －1个），作用在土条侧面的法向力E（n－1个）及其 作用点的竖向位置h（n－1个），总计（4n－2个）。
重点： 1. 土参数的取值 2. 危险滑动面的初步判定 3. 边坡稳定性分析方法的适用条件 4. 浸水路堤边坡稳定性的受力分析 难点： 1. 边坡稳定性分析的原理 2. 边坡稳定性分析的简化问题 基本概念： 1. 直线法 2. 园弧法 3. 动水压力法
§4－1边坡稳定性分析原理与方法
一．边坡失稳时滑动体的形状 滑动面的形状与土质有关。
一个破裂面时：切向力的方向已知，作用点已知，大小 未知；法向力的方向已知，大小和作用点未知；即未 知数为三个。 按静力学，可建立三个平衡方程：法向力之和为零；切 向力之和为零及对任一点的力矩之和为零。
对于两个破裂面的问题：有五个未知量：两个法 向力的大小和作用点，安全系数； 只能建立三个平衡方程。为一超静定问题。
内容提要
本章介绍路基滑动稳定性的分析原理与验 算方法。 学习要求： 1. 了解路基稳定性分析的基本方法 2. 明确路基稳定性分析的计算参数的确定 原则 3. 掌握路基稳定性验算方法及其应用 4. 能正确选用路基失稳的防治措施
基本内容
§4－1边坡稳定性分析原理与方法 §4－2陡边路堤稳定性 §4－3浸水路堤稳定性
二．边坡稳定原理：极限平衡理论
基本假设：
1）不考虑滑动土体本身的内应力分布即滑动土体为刚体 2）平衡只在滑动面上达到，达极限时滑动面上的 T K 3）最危险的滑动面位置，通过试算来确定 极限平衡法，近似地把下滑的土体视作本身无变形的刚体， 求算下滑体沿剪切面的下滑力同剪切面上材料的抗剪强度达 到平衡时的安全系数，剪切面可以是已知，也可以是未知的。 对于后者，可采用假设几个剪切面的办法，分别求算各自的 安全系数，选用其中最小的一个作为其实有的安全系数。 求算安全系数时，是使材料的强度逐渐降低到开始失稳为止， 强度下降的倍数即为安全系数（具有材料强度储备系数的概 念）。 缺点：不能分析下滑体的中的真实内力和反力，不能得到其 中的应力和变形。只有一个安全系数。
Bishop法将土条间的作用力简化为水平推力Ei，而不考虑 其作用点的位置和竖向剪力Vi的影响。(不记Vi)，
N i co s i Ti sin i Wi 0 c i l i N i tg i F Ti Wi F c i l i sin i Ni F co s i sin i tg i F
抗剪强度参数测定方法
野外试验（如标准贯入试验）－－抗剪强度的 间接方法，需要通过试验在测定结果同强度参 数之间建立一定的相关关系，而后利用所建立 的关系，将测定结果转换为强度参数值。 室内试验－－直剪试验（快剪、固结快剪、慢 剪）、三轴试验（不固结不排水、固结不排水、 固结排水）和无侧限压缩试验确定。
单面状－－松散的砂性土及砂土（ 大，c小） 小） 园柱状（碗状）－－粘性土（c大，
滑动面的受力分析
对于平面问题的静力平衡条件：
F F M
x y 0
0 0 0
力的三要素：大小、作用点、方向 对于一个破坏面，是静定问题即力的未知数是三 个，静力平衡条件三个。 对于两个或多个破裂面，是超静定问题，力的未 知数多于静力平衡条件。
四．滑动面形状和位置的初步判定
1．土的类别 2．基底来自百度文库情况 3．边坡有无夹层 4．地面的横坡 5．施工时的方法
五．边坡稳定分析时的参数
1、土工计算参数 边坡稳定分析的计算参数－－滑动土体的容重r、滑 动面上的抗剪强度参数内聚力c和内摩阻角φ。 参数的选取原则：进行土的物理力学性质指标时， 取样、试验条件和方法应尽可能同路基的实际工 作情况相一致。 对挖方路基和天然坡体，应考虑最不利的湿度状 况和受力状态等因素，取原状土样试验数据。 填方路基，则取压实土样（按规定压实要求制备） 试验的数据。 多层土体－－精确法：分块分条计算采用 近似法：加权平均值（以层的厚度为权重）