土力学 第10章土坡稳定分析

粘性土坡的稳定分析…4
考虑力距平衡对假设圆心O取矩
滑动力矩=抗滑力矩
K
T R
i 1 i n i 1 i i
n
W sin R W sin R
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l R
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(c l W cos
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基坑支护技术了解
基坑支护技术
挡土结构： 1.重力坝式：用深层搅拌旋喷工艺，作挡土隔水，深度可达9.8m 2.各种板桩：木板桩、钢筋砼板桩、钢板桩，挡土，有一定的隔水作用 3.钢筋砼地下连续墙：有现场成槽浇注与成槽插入预制墙，挡土和隔水 4.就地灌注排桩：接搓不密贴，只起挡土作用 5.劲性水泥土桩（SMW工法）：水泥排桩中插入型钢，以型钢受力，水泥 土作为隔水帷幕 6.其他挡土结构：喷锚护坡、钢桩插板 支撑结构： 1.钢支撑：用传统型钢支撑方法 2.钢筋砼支撑：适应不规则基坑体形，使挖土有较大空间 3.双向双股复加预应力钢管支撑：双股井字形接头解决传统钢支撑空间小的 缺点 4.土锚杆（土钉）拉锚：挡土结构处侧向向基坑外土体深部打入锚杆，可施 加预应力
工程实例…5
坡脚锚索抗滑桩，中部锚索框架
工程实例…6
坡脚锚索抗滑桩，以上锚索地梁
工程实例…7
同上
工程实例…8
坡脚桩板墙
工程实例…9
路下锚索抗滑桩，路上锚索框架
工程实例…10
锚索框架
工程实例…11
锚索框架与锚索桩结合
工程实例…12
锚杆框架
工程实例…13
六棱砖植草防护
工程实例…14
边坡排水沟
事故实例…4
二郎山隧道西引道滑坡张裂缝
事故实例…5
云南元磨高速公路K259三箐公隧道进口滑坡
事故实例…6
开挖和填筑引起滑坡
事故实例…7
深圳－汕头高速公路K101滑坡推倒桩板墙
事故实例…8
山西长治－晋城高速公路K31砂泥岩顺层滑坡，体积达25万m3
事故实例…9
北京－珠海高速公路粤北段K108高边坡滑坡，治理费用2000余万元

W
当 时，干砂天然休止角=内摩擦角
所以当坡角小于土的内摩擦角时边坡稳定
粘性土坡的稳定分析…1
瑞典圆弧法
基本假定 均质粘性土坡滑动时其滑动面常近似为圆弧形态。假定滑动面以上的土 体为刚性体，即设计中不考虑滑动土体内部的相互作用力。假定土坡稳定属 于平面应变问题。
K
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10

10 14.52 tan1518 1.04 25.78 1.518 18 1.04 9.66
国际岩土学会滑坡治理措施
形态
排水
支挡
加固
滑动区搬 出物质 抗滑区增 加物质 减缓斜坡 坡度
地表排水 渗水材料 坑道排水 种植植物
挡土墙 桩、墩 支撑扶壁 固定网
锚栓 土钉 锚杆 注浆 种植植物
工程实例…1
抗滑挡墙
工程实例…2
抗滑桩排
工程实例…3
预应力锚索框架
工程实例…4
锚索抗滑桩和锚索地梁
事故实例…10
黄土滑坡
事故实例…11
砂泥岩切层滑坡
事故实例…12
香港宝城大厦因滑坡倒塌
事故实例…13
2001年5月1日20点30分，重庆武隆县基岩滑坡
世界重大滑坡灾害
发生地点 爪哇 中国甘肃 日本久礼 日本东京西南 秘鲁 意大利瓦伊昂 巴西 巴西
日期 1919 1920.12.16 1945 1958 1962.6.10 1963 1966 1967
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W sin
i
粘性土坡的稳定分析…5
简单土坡最危险滑动面 简单土坡——指土坡坡面单一、土质均匀的土坡。 ⑴根据土坡坡度或坡角q，由表10.1查 得相应的a，b角数值。 ⑵根据a角由坡角脚A点作AE线，使 ∠EAB=∠a；根据b角，由坡顶B点 作BE线，使与水平线夹角为∠b。 ⑶AE与BE交点E，为=0时土坡最 危险滑动面的圆心。 ⑷由坡脚A点竖直向下取H值，然后 向土坡方向水平线上取4.5H处为D点。 作DE直线向外延长线附近，为>0 时土坡最危险滑动面的圆心位置。 ⑸在DE延长线上选3～5点作为圆心，计算各自的土坡稳定安全系数，按一 定的比例尺，将K的数值画在圆心O与DE正交的线上，并连成曲线。取曲线 下凹处的最低点，作直线与DE正交。 ⑹同理，另一方向，……，即为所求最危险滑动面的圆心位置。
i
例题
(6)假定几个可能的滑动面，重复(1)~(5)，分别计算相应的K值，其中Kmin所 对应的滑动面则为最危险滑动面。当Kmin＞1时，土坡是稳定的，根据工程 性质，一般可取1.1～1.5。 由上述算例可知，土坡稳定计算工作量大。初学者计算一个滑动圆弧需 2小时左右。大型水库土坝稳定计算，上、下游坝坡每一种水位需计算50～ 80个滑动圆弧，画出安全系数的等高线，才能找出最小的安全系数Kmin。可 见这种试算法工作量很大，可采用计算机求解。
粘性土坡的稳定分析…3
假设各土条间的合力Si，Si+1平行于滑动面，并且相等（Si=Si+1)。
Ei Si cos i Si 1 cos i Ei 1
X i Si sin i Si 1 sin i X i 1
土条的静力平衡方程，垂直于滑动面
Xi+1
Si+1
Ei i
例题
【例题】一均质粘性土坡，高5m，坡度为1:2，土的内摩擦角15°。粘聚力 10kPa，重度18kN/m3，试用条分法计算土坡的稳定安全系数。
例题
【解】 (1)按比例结出土坡剖面图，假定滑弧圆心及相应的滑弧位置。因为是均质 土坡，其坡度为1:2，由教材表10-1，查得b1＝25 °，b2＝35 °，作EO的延 长线，在该延长线上取任一点O1作为第一次试算的滑弧中心，通过坡脚作 相应的滑弧AC，其半径为R＝10.4m。 (2)将滑动土体ABC分成若干土条，并对土条进行编号。为了计算方便，土 条宽度可取滑弧半径的1/10，即b＝0.1R＝1.04m。土条编号如例图所示。 (3)量出各土条中心高度hi，并列表计算sini，cosi等值(见下表)。
f LR
粘性土坡的稳定分析…2
费伦纽斯条分法（瑞典条分法或Fellenius法）
1、假设圆弧滑动面，确定圆心和半径； 2、把滑动土体分成若干条（条分法）； 3、建立土条的静力平衡方程求解(取单位厚度计算）
O
R
Xi+1 Xi Ei Wi
Ti i li
Ei+1
i
N i i li
例题
(4)量出滑弧中心角q＝80°，计算滑弧长度
L qR 80 10.4 14.52m li 180 180
(5)计算稳定安全系数K，将以上计算结果代入式，得到第一次试算的稳定安 全系数。为
K
T R
i 1 i n i 1 i i
n
W sin R W sin R
开挖坡脚
人 为 因 素 坡上加载 灌溉水下渗 采空塌陷 爆破振动 破坏植被
坡脚应力↑ ，抗滑力↓
坡体重量和下滑力↑ ；地表水下渗↑ 滑体重量和下滑力↑ ，地下水位↑ ，滑带土孔隙压力↑ ，抗滑力 ↓ 下滑力↑ ；滑带松弛、地表水下渗，抗滑力↓ 下滑力↑ ；破坏滑带，抗滑力↓ 地表水下渗和下滑力↑ ，抗滑力↓
上海淮海中路处的香港广场地下连续墙加钢内撑
基坑支护技术了解
浦东开发区世界广场地下连续墙加钢内撑
基坑支护技术了解
1994.9,上海黄浦区某大厦基坑支护支撑破坏，地下连续墙倒塌。
基坑支护技术了解
角撑局部屈压
工程实例…15
泄水盲洞
工程实例…16
平孔排水孔钻进
工程实例…17
坡脚平孔排水
无粘性土坡的稳定分析
边坡上土单元自重为： z cos W
cos
T 下滑力： W sin
抗滑力：f W cos tan T
1
z
W sin
W cos
安全系数：
K
Tf T

tan tan
基坑支护技术了解
上海新世纪商厦8m深基坑采用水泥土搅拌桩支护技术
基坑支护技术了解
水泥土搅拌桩支护技术
基坑支护技术了解
南京火车站综合楼悬臂式排桩支护
基坑支护技术了解
钢筋砼内撑支护技术
基坑支护技术了解
南京的振兴大厦钢管内撑支护技术
基坑支护技术了解
上海淮海中路处的香港广场地下连续墙支护技术
基坑支护技术了解
灾害情况
体积200万m3，中断交通40天，治理费2300万元 体积5000m3，摧毁4个村庄，227个人死亡 体积1300万m3，治理费8500万元 体积3000万m3，摧毁新滩镇，因提前预报无伤亡 体积500万m3，一二期治理费5000余万元 体积60万m3，7人死亡，损失2000多万元 体积400万m3，摧毁1个村庄 体积30万m3 ，中断交通35天，改线花费8500万元 体积600万m3 ，摧毁71户民房，因提前预报无伤亡
滑坡类型 泥石流 黄土流
灾害情况 5100人死亡，140个村庄被毁 约20万人死亡 1154人死亡 1100人死亡
冰和岩石崩塌 岩石滑坡进入水库
3500多人死亡 约2600人死亡 1000人死亡 1700人死亡
秘鲁Yungay
哥伦比亚
1970.5.31
1985.11
地震引起的碎屑崩塌
泥流
25000人死亡
土坡稳定分析
土坡稳定分析
滑坡的原因： 根本原因在于土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度，稳定平 衡遭到破坏。剪应力达到抗剪强度的起因有三 剪应力增加 土体本身抗剪强度减小 静水力的作用
边坡变形示意图
事故实例…1
宝成铁路K190第三次滑坡后全貌
事故实例…2
南昆铁路八渡滑坡
事故实例…3
二郎山隧道东口坍塌使路面悬空
Si
Xi
Wi
Ei+1
Ti i li
i Ni ( Ei Ei 1 )sin i (Wi X i X i 1 )cos i 0
Βιβλιοθήκη Baidu
Ni Wi cos i
破滑动面上的土的抗剪强度：
N i i li
Ni 1 fi ci i tan i ci tan i (ci li Wi cos i tan i ) li li
岩口滑坡
八渡车站滑坡
贵州省印江县
南昆线八渡
1996.9.18
1997.7
体积260万m3 ，堵断印江淹没上游一村镇
体积500万m3 ，威胁车站安全，治理费9000万元
武隆基岩滑坡
重庆武隆县
2001.5.1
造成79人死亡，摧毁9层楼房一幢
作用于滑坡的因素
作用因素 风化作用 自 然 因 素 降雨(雪) 地下水变化 河流冲刷 地震 崩塌加载 岩土体的强度↓ 滑体重量和下滑力↑；滑带土强度和抗滑力↓ ；灌入裂缝产生静水 压力；地下水位↑ 滑带土孔隙水压力↑；减小抗滑力↓ ；动水压力和下滑力↑ ；潜蚀 或溶蚀滑带抗滑力↓ 斜坡高度和坡脚陡度和应力↑ ；抗滑支撑力↓ 下滑力↑ ；抗滑力↓ ；滑带土液化 坡体重量和下滑力↑ ；地表水下渗↑ 对滑坡的作用
约22000人死亡
我国二十多年来滑坡灾害
滑坡名称
铁西滑坡 洒勒山滑坡 鸡抓子滑坡 新滩滑坡 韩城电厂滑坡 天水滑坡 头寨沟滑坡 宝成线滑坡 黄茨滑坡
发生地点
成昆铁西车站 甘肃省东乡县 四川省云阳县 湖北省秭归县 陕西省韩城市 甘肃省天水市 云南省昭通县 宝成线K190 甘肃省永靖县
发生时间
1980 1983.3.7 1982.7.18 1985.6.12 1985.3 1990.8.21 1992 1992.5 1995.1.30