第十章 土坡稳定性分析
土力学习题集答案__第十章1
第10章土坡和地基的稳定性1.简答题1.土坡稳定有何实际意义影响土坡稳定的因素有哪些2.何为无黏性土坡的自然休止角无黏性土坡的稳定性与哪些因素有关3.简述毕肖普条分法确定安全系数的试算过程4.试比较土坡稳定分析瑞典条分法、规范圆弧条分法、毕肖普条分法及杨布条分法的异同5.分析土坡稳定性时应如何根据工程情况选取土体抗剪强度指标和稳定安全系数6.地基的稳定性包括哪些内容地基的整体滑动有哪些情况应如何考虑7.土坡稳定分析的条分法原理是什么如何确定最危险的圆弧滑动面8.简述杨布(Janbu)条分法确定安全系数的步骤。
2.填空题1.黏性土坡稳定安全系数的表达式为。
2.无黏性土坡在自然稳定状态下的极限坡角，称为自然休止角。
3.瑞典条分法稳定安全系数是指和之比。
4.黏性土坡的稳定性与土体的、、、和等5个参数有密切关系。
5.简化毕肖普公式只考虑了土条间的作用力而忽略了作用力。
3.选择题1.无粘性土坡的稳定性，（ B ）。
A.与坡高无关，与坡脚无关B.与坡高无关，与坡脚有关C.与坡高有关，与坡脚有关D.与坡高有关，与坡脚无关2.无黏性土坡的稳定性（ B ）。
A.与密实度无关B.与坡高无关C.与土的内摩擦角无关D.与坡角无关3.某无黏性土坡坡角β=24°，内摩擦角φ=36°，则稳定安全系数为( C )= B. K== D. K=4. 在地基稳定性分析中，如果采用分析法，这时土的抗剪强度指标应该采用下列哪种方法测定（ C ）A.三轴固结不排水试验B.直剪试验慢剪C.现场十字板试验D.标准贯入试验5. 瑞典条分法在分析时忽略了（ A ）。
A.土条间的作用力B.土条间的法向作用力C.土条间的切向作用力6.简化毕肖普公式忽略了（ C ）。
A.土条间的作用力B.土条间的法向作用力C.土条间的切向作用力4.判断改错题1.黏性土坡的稳定性与坡高无关。
X2.用条分法分析黏性土的稳定性时，需假定几个可能的滑动面，这些滑动面均是最危险的滑动面。
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。
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第十章土坡和地基的稳定性一、名词解释1．土坡答：土坡是指具有倾斜坡面的土体。
通常可分为天然土坡（由于地质作用自然形成的土坡，如山坡、江河岸坡等）和人工土坡（经人工挖、填的土工建筑物边坡，如基坑、渠道、土坝、路堤等）。
当土坡的顶面和底面都是水平的，并延伸至无穷远，且由均质土组成时，则称为简单土坡。
2．滑坡答：滑坡是指土坡上的部分岩体或土体在自然或人为因素的影响下沿某一明显界面发生剪切破坏向坡下运动的现象，又称边坡破坏。
影响土坡滑动的因素复杂多变，但其根本原因在于土体内部某个滑动面上的剪应力达到了它的抗剪强度，使稳定平衡遭到破坏。
二、判断题1．粘性土土坡稳定性分析的毕肖普法中，是假设土条两侧的作用力合力大小相等、方向相反、且其作用线重合。
（）[成都理工大学2011、2015年]【答案】正确【解析】毕肖普条分法的假设的基本条件是忽略条间切向力，土条两侧的作用力合力大小相等，方向相反，作用线重合。
2．渗流产生的渗透力可以改变滑动土体的有效应力（）。
[成都理工大学2010年] 【答案】正确【解析】渗流产生的渗透力可以改变滑动土体的有效应力，当渗流向下进行时，要在原来应力基础上加上动水压力，当渗流向上进行时，要在原来应力基础上减去动水压力。
3．对于均质无黏性土坡，理论上土坡的稳定性与坡高无关。
（）【答案】正确【解析】对于均质无黏性土坡，理论上土坡的稳定性与坡高无关，只要坡角小于土的内摩擦角（β＜φ），K>1，土体就是稳定的。
当坡角与土的内摩擦角相等（β=φ）时，稳定安全系数K=1，此时抗滑力等于滑动力，土坡处于极限平衡状态，相应的坡角就等于无黏性土的内摩擦角。
4．粘性土土坡稳定分析的Bishop法，是假设土条两侧的作用力合力大小相等、方向相反，且其作用线重合（）。
【答案】错误【解析】毕肖普法假定各土条底部滑动面上的抗滑安全系数均相同，即等于整个滑动面的平均安全系数，取单位长度土坡按平面问题计算。
作用在该土条上的力有：①土条自重G i=γb i h i，其中b i、h i分别为该土条的宽度与平均高度；②作用于土条底面的抗剪力T f i、有效法向反力N′i及孔隙水压力u i l i，其中u i、l i分别为该土条底面中点处孔隙水压力和滑弧长度；③作用于该土条两侧的法向力E i和E i+1及切向力X i和X i+1，ΔX i=（X i+1-X i）。
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。
粘性土土坡的稳定分析-PPT
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
太沙基公式
• 基本假定: 1)土条两侧得推力Pi、Pi+1和摩擦力Hi、Hi+1得合
力大小相等、方向相反; 2)且她们得作用线重合。
• 受力分析: 1)土条得重力Wi 2)土条得径向反力Ni 3)侧向反力Ti
太沙基公式
• 抗转动稳定安全系数: 滑动力矩:
影响土坡稳定得因素
• 地震作用:
影响土坡稳定得因素
• 地震惯性力: 水平向地震惯性力为:
Qi K H CziWi
1)KH就是水平向地震系数,为地面水平最大加速 度得统计平均值与重力加速度之比;
2)Cz就是综合影响系数,一般取0、25; 3)Wi就是土条得自重; 4)i就是地震加速度分布系数。 • 一般只考虑水平向地震作用,但设计烈度9度以 上,应同时考虑水平向和垂直向地震作用。
抗剪强度只发挥了一部分,与侧向力相平衡;
Ti
cili Fs
Nitgi
Fs
3)当整个滑动土体处于平衡状态时,各土条对园 心得力矩之和为0,条间推力为内力,将相互抵消。
• 计算简图:
毕肖普公式
毕肖普公式
• 抗转动稳定安全系数:
Fs
cili [(Wi Hi Hi1) cosi (Pi1 Pi ) sini ]tgi
所有土条自重引起得切向力对园心得力矩。
抗滑力矩:
所有土条底部得抗剪强度对园心得力矩。
则抗转动稳定安全系数为抗滑力矩与滑动力矩之
比:
Fs
MR Ms
(cili Wi cositgi ) Wi sin i
毕肖普公式
• 基本假定: 1)考虑土条两侧得推力; 2)当土坡处于稳定状态时,任一土条内滑弧面上得
精品课件- 土坡稳定性分析
四、影响土坡稳定性的主要因素
（1）边坡坡角β。坡角β越小愈安全，但是采用较小的坡角β，在工程中会增加挖填方 量，不经济。
（2）坡高H 。H越大越不安全。 （3）土的性质。γ、φ和c大的土坡比、和小的土坡更安全。 （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时，土坡则
更安全；如两者方向相同时，土坡稳定性就会下降。 （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。
2．造成土抗剪强度降低的原因有： （1）冻胀再融化； （2）振动液化； （3）浸水后土的结构崩解； （4）土中含水量增加等。 • 土坡失稳一般多发生在雨天，因为水渗入土中一方面使土中剪应力增加了；另一方
面又使土的抗剪强度降低了，特别是坡顶出现竖向大裂缝时，水进入竖向裂缝对土 坡产生侧向压力，从而导致土坡失稳。因此，土坡产生竖向裂缝常常是土坡失稳的 预兆之一。
• 若假定滑动面是通过坡角A的平面AC，AC的倾角为α，并沿土坡长度方向截取单位长 度进行分析，则其滑动土楔体ABC的重力为：
•
W=பைடு நூலகம்×（△ABC）
• 则沿滑动面向下的滑动力为：
•
T=Wsin α
• 抗滑力为摩擦力，即：
•
T`=Ntanφ=Wcosαtanφ
• 土坡滑动稳定安全系数为：
• 当α=β时，滑动稳定安全系数最小，即
•
§3 粘性土坡稳定分析
• 一、粘性土坡滑动面的形式
• 根据一些实测的资料，粘性土坡的滑动面常常为曲面。土坡滑动前一般在坡顶先产 生张力裂缝，继而沿某一曲面产生整体滑动。为便于理论分析，可以近似地假设滑 动面为一圆弧面。
• 圆弧滑动面的形式一般有下述三种：
《土力学》第十章习题及答案
《土力学》第十章习题及答案第10章土坡和地基的稳定性一、填空题1.无粘性土坡的稳定性仅取决于土坡，其值越小，土坡的稳定性越。
2.无粘性土坡进行稳定分析时，常假设滑动面为面，粘性土坡进行稳定分析时，常假设滑动面为面。
3.无粘性土坡的坡角越大，其稳定安全系数数值越，土的内摩擦角越大，其稳定安全系数数值越。
4.当土坡坡顶开裂时，在雨季会造成抗滑力矩，当土坡中有水渗流时，土坡稳定安全系数数值。
二、名词解释1.自然休止角2.简单土坡三、简答题1.举例说明影响土坡稳定的因素有哪些？2.位于稳定土坡坡顶上的建筑物，如何确定基础底面外边缘线至坡顶边缘线的水平距离？四、单项选择题1.某粘性土的内摩擦角ϕ=5︒，坡角β与稳定因数（N s=γh cr/c）的关系如下：β (︒) 50 40 3020N s7.0 7.9 9.2 11.7当现场土坡高度H=3.9m，内聚力C=10kPa，土的重度γ=20kN/m3，安全系数K＝1.5，土坡稳定坡角β为：（A）20︒（B）30︒（C）40︒（D）50︒您的选项（）2.土坡高度为8 m，土的内摩擦角ϕ=10︒（ N s=9.2），C=25kPa，γ=18kN/m3的土坡，其稳定安全系数为：（A）0.7（B） 1.4（C） 1.5（D） 1.6您的选项（）3.分析砂性土坡稳定时，假定滑动面为：（A）斜平面（B）中点圆（C）坡面圆（D）坡脚圆您的选项（）4.若某砂土坡坡角为200，土的内摩擦角为300，该土坡的稳定安全系数为：（A） 1.59（B） 1.50（C） 1.20（D） 1.48您的选项（）5.分析均质无粘性土坡稳定时，稳定安全系数K为：（A）K=抗滑力/滑动力（B）K=滑动力/抗滑力（C）K=抗滑力距/滑动力距（D）K=滑动力距/抗滑力距您的选项（）6.分析粘性土坡稳定时，假定滑动面为：（A）斜平面（B）水平面（C）圆弧面（D）曲面您的选项（）7. 由下列哪一种土构成的土坡进行稳定分析时需要采用条分法：（A）细砂土（B）粗砂土（C）碎石土（D）粘性土您的选项（）8.影响无粘性土坡稳定性的主要因素为：（A）土坡高度（B）土坡坡角（C）土的重度（D）土的粘聚力您的选项（）9.下列因素中，导致土坡失稳的因素是：（A）坡脚挖方（B）动水力减小（C）土的含水量降低（D）土体抗剪强度提高您的选项（）10.地基的稳定性可采用圆弧滑动面法进行验算，规范GB50007规定：（A）M R / M S≥1.5（B）M R / M S≤1.5（C）M R / M S≥1.2（D）M R / M S≤1.2您的选项（）第10章土坡和地基的稳定性一、填空题1.坡角、稳定2.斜平、圆筒3. 小、大4.减小、减小二、名词解释1.自然休止角：砂土堆积的土坡，在自然稳定状态下的极限坡角。
土坡稳定性分析计算
费伦纽斯法
泰勒分析法
泰勒经过大量计算分析后提出：
1
当φ>3°时，滑动 面为坡脚圆，其最 危险滑动面圆心的 位置，可根据φ及β 角值，从后图的曲 线查得θ和α值，作 图求得。
2
当φ=0°，且 β>53°时，滑动面 也是坡脚圆，其最 危险滑动面圆心位 置，同样可以从后 图的θ和α值，作图 求得。
泰勒分析法
个面是水平且坡面为平面。
条分法：适用于非均质土坡、
B
土坡外形复杂、土坡部分在水
下等情况。
瑞典条分法基本原理
条分法就是将圆弧滑动体分成若干 竖直的土条，计算各土条对圆弧圆 心O的抗滑力矩与滑动力矩，由抗 滑力矩与滑动力矩之比(稳定安全系 数)来判别土坡的稳定性。这时需要 选择多个滑动圆心，分别计算相应 的安全系数，其中最小的安全系数 对应的滑动面为最危险的滑动圆。
粘性土的土坡稳定分析
圆弧滑动面通过坡脚点，称为坡脚圆； 圆弧滑动面通过坡面上的点，称为坡面圆； 圆弧滑动面通过坡脚以外的点，称为中心圆。 均质粘性土的土坡失稳破坏时，其滑动面常常 是曲面，通常可以近似地假定为圆弧滑动面，一般 有以下三种形式：
圆弧滑动面分析方法
整体稳定分析法：主要适用于
A
均质简单土坡，即土坡上下两
瑞典条分法分析步骤
(1)按比例绘出土坡截面图（右图）； (2)任意一点O作为圆心，以O点至坡脚A作为半径r， 作滑弧面AC； (3)将滑动面以上土体竖直分成几个等宽土条，土条宽 为0.1r； (4)按图示比例计算各土条的重力Gi, 滑动面ab近似取 直线，ab直线与水平面夹角为βi；分别计算Gi在ab面 上法向分力和切向分力: 土条两侧面上的法向力、切向力相互平衡抵消(由此引 起的误差一般在10%～15%)，可以不计。
土坡稳定分析.ppt
主要内容 §10.2 无粘性土坡的稳定性 §10.3 粘性土坡的稳定性 §10.4土坡稳定性的影响因素有关问题
土坡稳定概述
由于地质作用而自 然形成的土坡
在天然土体中开挖 或填筑而成的土坡
天然土坡
人工土坡 坡顶
山坡、江 河岸坡
路基、堤坝
坡底
坡脚
坡角
坡高
土坡稳定分析问题
§10.2 无粘性土坡的稳定性
H TR R fili R i tani ci li
R (Wi cosi tani cili )
6.确定安全系数
Fs
T R TR
Wi
cos itgi Wi sin i
cili
条分法是一种试算法，应选取 不同圆心位置和不同半径进行 计算，求最小的安全系数
三、例题分析
【例】某土坡如图所示。已知土坡高度H=擦角 =12°， 粘聚力c =16.7kPa。试用条分法验算土坡的稳定安全系
一、一般情况下的无粘性土土坡
均质的无粘性土 土坡，在干燥或 完全浸水条件下， 土粒间无粘结力
T
T N
W
土坡整 体稳定
只要位于坡面上的土单 T>T
元体能够保持稳定，则
整个坡面就是稳定的
单元体 稳定
T
T N
W
稳定条件：T>T
T W sin N W cos
砂土的内 摩擦角
T ' N tan T ' W cos tan
数
分析:
①按比例绘出土坡，选择圆心，作出相应的滑动圆弧 ②将滑动土体分成若干土条，对土条编号 ③量出各土条中心高度hi、宽度b i，列表计算sin i、cos i以 及土条重W i，计算该圆心和半径下的安全系数 ④对圆心O选不同半径，得到O对应的最小安全系数； ⑤在可能滑动范围内，选取其它圆心O1，O2，O3，…，重复 上述计算，求出最小安全系数，即为该土坡的稳定安全系数
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。
midas土坡稳定分析
二、无粘性土坡的稳定分析(教材§10-2) 教材§10由粗粒土所堆筑的土坡称为无粘性土坡。 由粗粒土所堆筑的土坡称为无粘性土坡。
2011-5-13
2
1. 均质干坡和水下坡 均质干坡和水下坡指由一种土组成， 均质干坡和水下坡指由一种土组成，完全在水 位以上或完全在水位以下， 位以上或完全在水位以下，没有渗透水流作用 的无粘性土坡。这两种情况只要坡面保持稳定， 的无粘性土坡。这两种情况只要坡面保持稳定， 整个土坡就会处于稳定状态。 整个土坡就会处于稳定状态。
1 ∑m [cli cosα i + (Wi +∆Fi )tanϕi ] i αi
K=
2011-5-13
∑W sinα
i
(10-15)
13
i
由于刚才介绍的边坡安全系数公式中土条两侧 切向力的差ΔF 仍然是未知的，所以， 切向力的差ΔFi仍然是未知的，所以，安全系 数实质上还未求出。为此， 数实质上还未求出。为此，毕肖甫进一步假定 ΔFi= 0，使得刚才的毕肖甫公式被进一步简化 为下式(教材P 10-16)： 为下式(教材P265式10-16)：
一、概述（教材§10一、概述（教材§10-1）
1. 土坡 具有倾斜坡面的土体。 具有倾斜坡面的土体。
图7-1 土坡各部位的名称
2011-5-13 1
2. 滑坡 靠近土坡坡面的一部分土体相对于 另一部分土体滑动的现象。 另一部分土体滑动的现象。 3. 滑坡的特点 粗粒土中的滑坡，深度浅而 粗粒土中的滑坡， 形状接近于平面， 形状接近于平面，或者是由两个以上的平面所组 成的折线形滑动面； 成的折线形滑动面；粘性土中的滑坡则深入坡体 均质粘性土坡滑动面的形状接近于圆弧面。 内，均质粘性土坡滑动面的形状接近于圆弧面。
第十章 第三讲-瑞典圆弧法和普遍条分法
第十章第三讲土坡稳定性分析二. 黏性土坡的稳定分析破坏特点•由于存在黏聚力C，黏性土土坡的滑动面不是一个平面；•其危险滑动面位置在土坡深处；•对于均匀土坡，在平面应力条件下，其滑动面可用一圆弧（圆柱面）近似。
一般说来，滑坡的发生是一个长期的变化过程。
滑坡的发育过程划分为三个阶段：蠕动变形阶段、滑动破坏阶段、渐趋稳定阶段。
1、整体圆弧法(瑞典圆弧法)(一) 分析计算方法1．假设条件：• 均质土• 二维• 圆弧滑动面• 滑动土体呈刚性转动• 在滑动面上处于极限平衡状态ORds fF=ττO R CBA平衡条件（各力对圆心O的力矩平衡）(1) 滑动力矩：(3) 安全系数：==u R c c M cLR当 =0（粘土不排水强度）时， ()=n n l σσ注：（其中是未知函数）(2) 抗滑力矩：dWθ=s M W dd (tg )d tg d LLLR f n n M =τlR=c+σφlR=cLR+σφlR⎰⎰⎰R s s M c L RF M Wd⋅⋅===抗滑力矩滑动力矩ϕ有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）讨论：1、 当 ≠ 0 时，σn 是 l (x,y) 的函数，无法得到 F s 的理论解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、 适用于饱和软黏土，即 =0 情况ORCBAdWθϕϕ条分法的基本原理及分析1、原理整体圆弧法 ：AO R C θsb B -2-101234567Ln 0σtg φd l⎰2、思路离散化分条条分法有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）2、条分法中的求解条件第i 条土的作用力P ih iW ih i-1P i-1H iN iT iH i-1AO RCs b iBW ii•7P iHiT i N iih i +1W iP i +1H i +1未知数：方程数：静力平衡＋力矩平衡＝3n 未知数－方程数＝n-2h i •1）每一土条底部的有效法向反力N i ,计n 个。
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。
第10章土坡稳定分析
第10章土坡稳定分析土坡稳定分析是土力学中重要的内容之一，对于土坡工程的设计、施工和维护都起着至关重要的作用。
本章将介绍土坡稳定分析的基本原理和常用的方法。
1.土坡的稳定性土坡是指天然或人工挖掘的较大坡度的土体表面，其稳定性是指土体在重力和外力作用下不发生破坏的能力。
土坡的稳定性主要与土体的力学性质、坡度、坡高、土体水分含量等因素有关。
2.土坡稳定性分析的步骤（1）确定土体的物理力学性质，包括土壤类型、密度、含水量、粒度等参数，并进行相应的试验和数据分析。
（2）确定土坡的几何参数，包括坡度、坡高、坡面类型等。
（3）计算土坡的重力和外力，包括土体自重、附加荷载（如均布荷载、集中荷载等）等。
（4）进行土壤的内力分析，包括应力计算、应变计算等，确定土壤的内部力分布情况。
（5）根据土壤内力分布情况，进行土坡的稳定性分析，判断土坡是否满足稳定条件。
（6）对不满足稳定条件的土坡，进行稳定性措施的设计和选取。
3.土坡稳定分析的方法（1）平衡法：平衡法是土坡稳定性分析的基本方法，即通过平衡力学原理，在给定的边界条件和荷载作用下，判断土坡是否处于平衡状态。
常用的平衡法有稳定法和倾覆法。
稳定法是指通过施加一个水平力来模拟土坡可能的滑动面，计算滑动面上的抗滑力和抗倾覆力，判断土坡的稳定性。
倾覆法是指通过施加一个垂直力来模拟土坡可能的倾覆面，计算倾覆面上的抗倾覆力矩，判断土坡的稳定性。
（2）有限元法：有限元法是一种数值分析方法，将土体划分为有限个单元，通过建立单元间的力学关系和平衡方程，计算土坡的应力、应变和位移分布，并进行稳定性分析。
有限元法适用于复杂的土坡工程问题，但计算量较大。
（3）强度理论：强度理论是通过土体的强度参数来评估土坡的稳定性。
常用的强度理论有摩尔-库仑理论、德罗特-普克理论等，这些理论一般适用于细粒土的稳定性分析。
4.土坡的稳定性分析过程中需要考虑的因素（1）土体力学性质：包括土体的内摩擦角、剪胀角、黏聚力等参数。
土坡稳定性分析计算
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10
费伦纽斯法
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11
费伦纽斯法
实际上土坡的最危险滑动面圆心位
置有时并不一定在ED的延长线上，而可 能在其左右附近，因此圆心Om可能并不 是最危险滑动面的圆心，这时可以通过 Om点作DE线的垂线FG，在FG上取几个试 算滑动面的圆心O1′，O2′…，求得其相应 的滑动稳定安全系数K1′，K2′…，绘得K′ 值曲线，相应于K′min值的圆心O才是最危 险滑动面的圆心。
• 条分法：适用于非均质土坡、土坡外形复 杂、土坡部分在水下等情况。
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2
瑞典条分法基本原理
条分法就是将圆弧滑
动体分成若干竖直的土条， 计算各土条对圆弧圆心O 的抗滑力矩与滑动力矩， 由抗滑力矩与滑动力矩之 比(稳定安全系数)来判别 土坡的稳定性。这时需要 选择多个滑动圆心，分别 计算相应的安全系数，其 中最小的安全系数对应的 滑动面为最危险的滑动圆。
若硬层埋藏较浅，则滑动面可能是坡脚圆或 坡面圆，其圆心位置须通过试算确定。
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泰勒分析法
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3
瑞典条分法分析步骤
(1)按比例绘出土坡截面图（右图）；
(2)任意一点O作为圆心，以O点至坡 脚A作为半径r，作滑弧面AC；
(3)将滑动面以上土体竖直分成几个
等宽土条，土条宽为0.1r； (4)按图示比例计算各土条的重力Gi, 滑动面ab近似取直线，ab直线与水 平面夹角为βi；分别计算Gi在ab面
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。
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O
R
1．假设条件：
• 均质土 • 二维 • 圆弧滑动面
d
W
• 滑动土体呈刚性转动 • 在滑动面上处于极限平衡状态
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
2. 平衡条件（各力对O的力矩平衡） (1) 滑动力矩： M s wd O R B d
e
C
(2) 抗滑力矩：
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
1 概述 2 无粘性土土坡的稳定分析 3 粘性土土坡的稳定分析
4 工程实际中的边坡稳定问题
1 为什么会发生边坡失稳 2 如何分析边坡稳定性 3 如何防治、治理
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
无渗流的无限长土坡---讨论 •当=时，Fs=1.0，天然休止角 •可见安全系数与土容重无关 •与所选的微单元大小无关。 即坡内任一点或平行于坡的任一滑裂 面上安全系数Fs都相等
tg Fs tg
3 粘性土坡的稳定分析
O
1) 瑞典圆弧法
2) 瑞典条分法 3) 简化Bishop条分法 4) 通用条分法(Janbu法)
R
思考题： 为什么粘性土坡通常不会发生表面滑动？
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
1 整体圆弧滑动法（瑞典Petterson） 2 瑞典条分法（瑞典Fellenius） 3 毕肖普法（ Bishop） 4 Janbu法 5 Spencer方法 6 Morgenstern-Price方法 7 陈祖煜的通用条分法 8 不平衡推力传递法 9 Sarma方法
条间法向力 作用点位置 底面抗剪力 底面法向力
静力平衡方程 Fxi 0, Fzi 0和M i 0 N tan i ci li 极限平衡方程 Ti i
Fs
已知量Pi、Hi、hi
未知量Pi＋1、Hi＋1、hi＋1、 Ni 和Ti
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
土坡稳定性分析目的
1.验算土坡的断面是否稳定合理；
过陡可能发生滑坡 过缓则使土方量增加 2.根据土坡预定的高度、土的性 质等已知条件，设计合理的土 坡断面。
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
具有倾斜面的土体
坡肩 坡顶
坡 高
坡趾 坡角
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
思考题 在干坡及静水下坡中， 如不变，Fs有什么变化
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
有沿坡渗流情况
沿坡渗流无限长砂土坡安全系数
(1)取微单元A的土骨架为隔离体 作用力 自重： 渗透力： (2) 滑动力： (3) 抗滑力： (4) 安全系数：
e e
W
A
0
M R f de R (c ntg )de R [cAc ntg de R
0 0
注：（其中
n n l
是未知函数）
c cu 当=0（粘土不排水强度）时，
(3) 安全系数：
M R cAcR
抗滑力矩 M R Cu AcR Fs 滑动力矩 M s Wd
漫湾滑坡
1989年1月8日 坡高103m。地质：流纹岩中有强风化的密集节理，包括一个小 型不连续面。事故导致电站厂房比计划推迟一年，修复时安装了大量预应力锚索
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
坝体内浸润线太高
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
讨论
' tan Fs sat tan
•
J
W
0.5 sat
R
与无渗流比较Fs减小近一倍
N
注：意味着原来稳定的坡，有沿坡渗流时可能破坏 • 与容重有关
• 与所选V大小无关，亦即在这种坡中各点安全系数相同
3) 水流冲刷：使坡脚变陡
存在渗透力
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
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
地震引发的滑坡
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
滑坡后缘高程5520m
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes 城市中的滑坡问题（香港，重庆）
挖 方
香港1900年建市，1977年成立土力工程署 港岛1972 Po Shan 滑坡 (~ 20,000 m3)(67 死、20 伤)
动面。
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
二、无粘性土土坡的稳定分析
破坏形式：表面浅层滑坡 强度参数：内摩擦角 考察一无限长坡，坡角为 分析一微单元A
A
W T
N
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
3 粘性土坡的稳定分析
强度参数：粘聚力C，内摩擦角 破坏形式：危险滑裂面位置在土坡深处，对于均匀土坡，在平面应变条 件下，其滑动面可用一圆弧（圆柱面）近似。
O
R
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
暴雨与地震引发泥石流-菲律宾
2006年2月17日菲律宾中东部莱特省因连日暴雨和南部地区里氏2.6级轻微地震， 爆发泥石流致近3000人遇难
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
云南徐村水电站溢洪道土坡滑坡－开挖
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
条分法中的求解条件
第 i 条 土 的 作 用 力
填 方
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
如何分析、判断？
无粘性土坡-相对简单 粘性土坡-复杂
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
极限平衡法
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； 稳定安全系数最低或者破坏概率最高的滑动面就是可能性最大的滑
江岸崩塌滑坡－渗流
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
三峡库区滑坡问题－蓄水造成的滑坡
2001年，重庆市云阳县发生两次大型滑坡，其中武隆边坡失稳造成79人死亡。国 务院拨款40亿元用于三峡库区地质灾害治理
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
J
W’
W V
R N A
J jV i wV sin wV
底面支撑力N，底面抗滑力R
T J ( sin w sin )V sat sin V
R Ntg V cos tg
l h
R 'cos ' tg Fs tg T ' J sat sin sat tg
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
1） 瑞典圆弧法
圆弧滑动法由瑞典工程师K.E.Petterson提出的。冰川沉积厚层软粘土
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
瑞典圆弧法)
(一) 分析计算方法
由于地质作用而自然形成 的土坡 在天然土体中开挖或填筑而 成的土坡
天然土坡
山坡、江河岸 坡
人工土坡 坡顶路基Leabharlann 堤坝坡高 坡底 坡脚 坡角
土坡稳定分析问题
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
天然土坡
江、河、湖、海岸坡
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
西藏易贡巨型滑坡
楔形槽
第十章 土坡稳定分析 Stability analysis of soil slopes
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。
无渗流的无限长土坡
微单元A自重: W=V 沿坡滑动力：
T W sin N W cos