第十章土坡稳定分析PPT课件

坡高
二、工程背景
露 天 矿
西藏易贡巨型滑坡
时间:2000年4月9日 规模：坡高3330m，堆积体2500m，宽2500m，总方量
=280~300×106m3； 形成天然坝（堰塞湖）：坝高290m，库容1534×106m3； 地质：风化残积土； 险情：湖水以每日0.5m速度上升。
上海地铁车站工程深基坑土方滑坡事故
衡状态时：
（1）滑动面AC上的切向滑动力与抗
滑力是相等的，即T=Tf （2）滑动面AC上法向方向的力也是
平衡的，N=N'
下滑力 T=Wsin
抗滑力 Tf=N'tan
重力法向分力 N=Wcos
极限平衡状态下 Wsin = Wcostan
B
C
W
Tf
H
A
N'
Tf
T
N'
NW
tan=tan
安全系数
k T f W costan tan T W sin tan
k cu L R Wa
2、最危险滑动面的确定——费伦纽兹法
（１） 当=0°时 最危险滑动面为坡角圆，圆心为ｏ点。 根据坡角的大小查表１０－１确定。
Ｏ
２ Ｂ
A
Ｒ
１
Ｃ
＝０
（２） 当＞0°时 最危险滑动面仍为为坡角圆，圆心在EO的延长线上。 最危险滑动面不一定是坡角圆，圆心在Om的垂直线上。
oi K'线
2001年 8月 20日上海地铁车站工程深基坑土方滑坡事 故主要原因： （1）地基软弱，开挖范围内淤泥质粘土平均厚度厚，土体 坑剪强度低，灵敏度高，受扰动后，极易发生触变。 （2）施工期间遭百年一遇特大暴雨，造成长达171米基坑 纵向留坡困难，并且施工未严格执行有关规定，造成小坡 坡度过陡。
三、土坡滑动失稳的原因
【例】均质无粘性土坡，其饱和重度γsat=20.0KN/m3， 内摩擦角=30°，若要求该土坡的稳定安全系数为1.20， 在干坡情况下其最大坡角应为多少度？
k
tan tan
tantak ntan 1.3 20 0.481
=25.7°
§10.3粘性土坡的稳定分析
一、 瑞典圆弧法 二、 瑞典条分法 三、 简化Bishop法 四、 Janbu法
关于条间力毕肖普补充了两条假定： （1）对滑动面上的切向力大小做了规定； （2）忽略了土条间竖向力Xi和Xi+1作用。
Ｏ i
Ｒ
Ｃ
Ｂ
A
biபைடு நூலகம்
f
f
e
Wi Ｎ'
bi
Ei
Ei+1
Xi
fTi Xi+1 N'i i
e Wi
N'i
i
W
i
Ei Ti
i
竖直方向的平衡： w i N i'co i T s isii n X i 0 （1）
重力力矩：
W id i W iR sin i
抗力力矩：
T i R ( N i t a n i c i l i ) R ( W i c o s i t a n i c i l i ) R
根据力矩平衡关系，极限平衡条件下：
W i R s i n i ( W ic o s it a n i c i l i) R
一、整体圆弧滑动法——瑞典圆弧滑动法
1.假定一滑动面
假定滑动面为圆柱面，截面即为 圆弧，一均质简单土坡，土体在极限 平衡条件下受力情况：
土坡受力对圆心取矩，处于极限 平衡状态时，力矩是平衡的
滑动力矩 Ｍｓ＝Ｗ×ａ
o
R
Ｂ
A
a Ｃ
W f
Ｎ
抗滑力矩 Ｍｒ＝f×Ｒ×Ｌ
k f L R Wa
饱和粘土不排水条件下， ｕ＝０，f＝ｃｕ
（1）外界力的作用破坏了土体内原来的应力平衡状态，超 过极限状态则产生土体破坏，导致土坡坍塌。
如：基坑的开挖、路堤的填筑、土坡顶面上作用外荷载、 土体内水的渗流、地震力的作用等。
（2）土的抗剪强度由于受到外界因素的影响而降低，促使 土坡稳定破坏。
如：气候与自然条件的变化导致土干湿交替，收缩膨胀、 冻结、融化等，使土变松，强度降低；土坡因雨水的进入 使土湿化，强度降低；土坡附近因打桩、爆破或地震力的 作用将引起土的液化或触变，使土的强度降低。
§10.2无粘性土坡稳定性
一、基本假定
根据实际观测，均质砂土边坡， 破坏时滑动面近似为平面，成 层的非均质的砂土边坡，破坏 面也往往近似于一个平面，因 此在分析砂土边坡稳定时，一 般均假定滑动面是平面。
B
A
C H
二、稳定分析方法——安全系数法
沿土坡长度方向取单位长度，作为平
面应变问题来分析。
土坡滑动面上单元土体处于极限平
第十章土坡稳定分析
§10.1概述 §10.2无粘性土坡的稳定性 §10.3粘性土坡的稳定性（重点） §10.4土坡稳定性的影响因素
§10.1概述
一、 土坡的类型
由于地质作用而 自然形成的土坡
天然土坡（山坡、江 河湖按岸坡）
在天然土体中开挖 或填筑而成的土坡
人工土坡（基坑、路 堤、堤坝等）
坡顶
坡底 坡脚 坡角
剪切面上的切向力：假定（1） Ti K1 (cli Nitg)
（2）
（2）代入（1） W i N 'ic o s i K 1 (c li N 'ita n )s in i X i 0
N 'i W cois i X sii nc K lK iitsa in n i m 1iW iX icK lisini
om o2o1
K线 Ｏ ２ Ｂ
Ｒ
１
Ｃ
＝０
A Ｈ
２Ｈ
４.５Ｈ
Ｅ
二、瑞典条分法
Ｏ i
Ｒ
Ｃ
取土条宽度b=0.1R 假定土条为刚体，并且忽略土条间的作用力
Ｂ
bi f
e
W
Ｎ'
bi
A
Ti
i
f
f
e W
fi N'i
Ni W
i
i
滑动面法向力 N iN 'iW icos i
滑动土体处于极限平衡状态：T i it a n i c il i N it a n i c il i
安全系数表达：
K (W icositanicili) W isini
三、简化毕肖普法
任意土条的受力分析均为静不定问题，通过假定转化为静定问题。 瑞典条分法不考虑土条间的作用力，对安全系数的大小有影响。
就条间力的问题，许多学者进行了研究，试图解决这一 问题，关键是对条间力的假定，相应计算方法的精度取决于 条间力假定与实际的相符程度。
砂土边坡的安全稳定与砂土的内摩擦角和滑动面与水平
面夹角有关。
>时，K>1 土坡稳定
=时，K=1 土坡处于极限平衡状态
<时，K<1 土坡滑动
一般工程要求K≥1.2～1.3
砂土边坡能形成的最大坡角就是砂土的内摩擦角，据此， 工程上可以通过堆砂锥体法确定砂土的内摩擦角，也称为砂 土的自然休止角。
三、例题分析