40无粘性土坡稳定性分析

B C E
水位
a1
A
a2
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D
部分浸水无粘性土坡
土体滑动，考虑两个方向的力平衡 Fx= 0; Fy = 0 未知量有三个N1、 N2 、Fs B C 超静定 T1 N1 W D T2 A N2
部分浸水无粘性土坡
将滑动土体分成两块，有四个平衡方程 B C Fxi= 0; Fyi = 0，i=1,2 E W1 未知量有五个 B1 C T E N1、 N2 、Fs 、P1， T N11 N1 需要引入假定 W2 W P1 D D T2 T 2 A A N2 N2
无粘性土坡稳定分析
定义 ：粗粒土所堆筑的土坡称为无粘性土坡
1、破坏形式：表面浅层滑坡 2、强度参数： 内摩擦角 考察一无限长坡， 坡角为a 分析一微单元A
A
N W
a
T
无限长均质干土坡
1）微单元A自重: W=V
2)沿坡滑动力： 3)对坡面压力：
T W sin a N W cos a
W
讨论
' tg Fs sat tga
a
•
A l h
W
T
N
0.5 与无渗流比较Fs减小近一倍 sat
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
部分浸水无粘性土坡
1、部分浸水无粘性土坡与干坡，完全水下坡相 比，安全性如何变化？ 坡面的稳定性相同 深层滑动的可能性大
部分浸水无粘性土坡
分析BCDE块的平衡
P1= W1sin a1—(W1cosa1 tg)/Fs
B C E W1
分析EDA块的平衡,滑动力与抗滑力
Fs =抗滑力/滑动力
T1
N1
需要迭代
A
W2
P1 D
a1
T2 N2
无粘性土的非线性强度指标对滑动面 的影响
无粘性土的非线性强度指标使滑动面 发生在一定深度处，而非表面
(4) 抗滑安全系数：
R ' cosa ' tg Fs tg T ' J sat sin a sat tga
当水流的方向与水平面成夹角
则沿水流方向的渗透力 j＝i。 作用在土骨架上的总渗透力为： J＝iΔV。 沿坡面的全部滑动力（包括重力和 渗透力）为：
a
•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
有渗流作用时的无粘性土坡
挡水土堤内形成渗流场，如果浸润线在下游坡面逸出，这 时在浸润线以下，下游坡内的土体除受重力作用外，还受 渗透力的作用，因而会降低下游边坡的稳定性。
Ta J
N W
当水顺坡流出时 (1)取微单元A的土骨架为隔离体，作用力 自重 J W
R
W V
渗透力：J jV i wV sin a wV 底面支撑力N，底面抗滑力R
(2) 滑动力：
a
N
T J ( sin a w sin a )V sat sin aV
R Ntg V cos a tg (3) 抗滑力：
A N T l
h
W
R N
(由于无限土坡两侧作用力抵消)
a
4）抗滑力： R Ntg W cosatg
5)抗滑安全系数：
抗滑力 R W cos a tg Fs tg 滑动力 T W sin a tga
WR N
讨论
tg Fs tga
•当a=时，Fs=1.0，天然休止角 •可见安全系数与土容重无关， •与坡高无关
小结
破坏形式：表面浅层滑坡 分析方法：考虑为无限长坡
J

a
W
R N
T / V sin a J cos(a )
坡面的 / N V cosa J sin(a ) 正压力为： 土体沿坡面滑动的安全系数：
N tan [ cosa wi sin(a )] tan Fs T sin a wi cos(a )