土力学土坡稳定性分析
土力学 第7章 土坡稳定性分析
由于γ’约为γsat的一半，因此安全系数也降低一半。 由此可见，渗流对土坡的安全系数影响极大。
§7.3 粘性土坡的稳定分析
主要方法:
瑞典条分法
O
Bishop条分法
R
Janbu普遍条分法
2.滑坡
靠近坡面处的部分土体相对于其它土体滑动的现象。
崩塌
平移滑动
旋转滑动
流滑滑动面
3.滑坡的原因
外因：
(1)土体自重 (2)渗透力作用 (3)振动(如地震、爆破等) (4)土中含水量和水位变化 (5)水流冲刷(使坡脚变陡) (6)冻融(冻胀力、融化使土的含水量升高) (7)人工开挖(使部分土体失去支撑)
1.整体圆弧滑动法
（一）分析计算方法
1.假设条件：
• 土坡为均质土 • 二维(平面应变) • 滑动面为圆弧面 • 滑动土体呈刚性转动 • 滑动面上的土体处于极限平衡状态
2.平衡条件（各力对圆心O的力矩平衡）
O R
(1)滑动力矩：M s W d
B
C
(2)抗滑力矩：
Ad
n
f
W
MR
垂直于滑动方向的正压力N=W cosα+J sin(α-θ)
(3)稳定性系数(安全系数)
Ks
抗滑力＝N tan 滑动力 T
cos a wi sin(a ) tan
sina wi cos(a )
讨论：如果水流在出逸处顺坡面流动，即θ=α，i=sin α，则
第7章 土坡稳定分析
坡肩 坡顶
坡 高
坡趾
坡角
本章主要内容:
第八章+土坡稳定性分析
土力学与地基基础
• 由于计算上述安全系数时，滑动面为任意 假定，并不是最危险的滑动面，因此所求 结果并非最小的安全系数。通常在计算时 需要假定一系列滑动面，进行多次试算， 计算工作量很大。 • W.费伦纽斯（Fellenius,1927）通过大量计 算分析，提出了以下所介绍的确定最危险 滑动面圆心的经验方法。
土力学与地基基础
瑞典条分法和毕肖普法的比较
• 瑞典条分法忽略各条间力对Ni的影响，i土 条上只有Gi,Ni,Ti三种力作用，低估安全系 数5~20%。 • 毕肖普法忽略土条竖向剪切力的作用，考 虑了土条两侧的作用力，比瑞典条分法更 合理，低估安全系数约为2~7%。
土力学与地基基础
li
K
1 m cb Gi ui b X i tan i
G sin
i
i
土力学与地基基础
• 毕肖普条分法考虑了土条两侧的作用力， 计算结果比较合理。 • 分析时先后利用每一土条竖向力的平衡及 整个滑动土体的力矩平衡条件，避开了Ei 及其作用点的位置，并假定所有的 X i 均等 于零，使分析过程得到了简化。 • 但该方法同样不能满足所有的平衡条件， 还不是一个严格的方法，由此产生的误差 约为2%～7%。另外，毕肖普条分法也可以 用于总应力分析，即在上述公式中采用总 应力强度指标c、φ计算即可。
土力学与地基基础
土坡形态及各部分名称
坡肩 坡顶
坡高 坡脚
坡面
坡角
土力学与地基基础
土力学与地基基础
土力学与地基基础
土力学与地基基础
4.土坡由于其表面倾斜，在自重或外部荷 载的作用下，存在着向下移动的趋势， 一旦潜在滑动面上的剪应力超过了该面 上的抗剪强度，稳定平衡遭到破坏, 就可 能造成土坡中一部分土体相对于另一部 分的向下滑动，该滑动现象称为滑坡。 5.天然的斜坡、填筑的堤坝以及基坑放坡 开挖等问题，都要演算土坡的稳定性。 亦即比较可能滑动面上的剪应力与抗剪 强度，这种工作称为稳定性分析。
(完整版)土坡稳定性分析
第七章土坡稳定性分析第一节概述土坡就是由土体构成、具有倾斜坡面的土体，它的简单外形如图7-1所示。
一般而言，土坡有两种类型。
由自然地质作用所形成的土坡称为天然土坡，如山坡、江河岸坡等；由人工开挖或回填而形成的土坡称为人工土(边)坡，如基坑、土坝、路堤等的边坡。
土坡在各种内力和外力的共同作用下，有可能产生剪图7-1 土坡各部位名称切破坏和土体的移动。
如果靠坡面处剪切破坏的面积很大，则将产生一部分土体相对于另一部分土体滑动的现象，称为滑坡。
土体的滑动一般系指土坡在一定范围内整体地沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其稳定性。
除设计或施工不当可能导致土坡的失稳外，外界的不利因素影响也触发和加剧了土坡的失稳，一般有以下几种原因：1．土坡所受的作用力发生变化：例如，由于在土坡顶部堆放材料或建造建筑物而使坡顶受荷。
或由于打桩振动，车辆行驶、爆破、地震等引起的振动而改变了土坡原来的平衡状态；2．土体抗剪强度的降低：例如，土体中含水量或超静水压力的增加；3．静水压力的作用：例如，雨水或地面水流入土坡中的竖向裂缝，对土坡产生侧向压力，从而促进土坡产生滑动。
因此，粘性土坡发生裂缝常常是土坡稳定性的不利因素，也是滑坡的预兆之一。
在土木工程建筑中，如果土坡失去稳定造成塌方，不仅影响工程进度，有时还会危及人的生命安全，造成工程失事和巨大的经济损失。
因此，土坡稳定问题在工程设计和施工中应引起足够的重视。
天然的斜坡、填筑的堤坝以及基坑放坡开挖等问题，都要演算斜坡的稳定性，亦既比较可能滑动面上的剪应力与抗剪强度。
这种工作称为稳定性分析。
土坡稳定性分析是土力学中重要的稳定分析问题。
土坡失稳的类型比较复杂，大多是土体的塑性破坏。
而土体塑性破坏的分析方法有极限平衡法、极限分析法和有限元法等。
在边坡稳定性分析中，极限分析法和有限元法都还不够成熟。
因此，目前工程实践中基本上都是采用极限平衡法。
极限平衡方法分析的一般步骤是：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，可以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。
地基基础土坡稳定性分析知识点复习_详细
地基基础土坡稳定性分析知识点复习_详细在土木工程领域中，地基基础土坡的稳定性是一个至关重要的问题。
它关系到建筑物、道路、桥梁等基础设施的安全和正常使用。
为了确保工程的可靠性，对地基基础土坡稳定性进行准确分析是必不可少的。
接下来，让我们一起详细复习一下地基基础土坡稳定性分析的相关知识点。
一、土坡稳定性的基本概念土坡是指由土体构成的具有一定坡度的坡面。
土坡稳定性是指土坡在一定条件下保持其原有形态和平衡状态的能力。
当土坡受到外部因素的影响，如降雨、地震、人类活动等，可能会导致土坡失去稳定性，发生滑坡、崩塌等灾害。
二、影响土坡稳定性的因素1、土体性质土体的物理力学性质，如土的类型（黏性土、砂性土、粉土等）、密度、含水量、抗剪强度等，对土坡稳定性有重要影响。
黏性土的黏聚力较大，但其透水性较差；砂性土的内摩擦角较大，但黏聚力较小。
2、坡体形状坡高、坡角、坡面形态等都会影响土坡的稳定性。
坡高越大、坡角越陡，土坡越容易失稳；坡面凹凸不平的土坡稳定性相对较差。
3、地下水地下水的存在会降低土体的抗剪强度，增加土体的重度，从而对土坡稳定性产生不利影响。
地下水位的升降也会引起土坡内部应力的变化。
4、外部荷载如建筑物的荷载、车辆荷载、堆载等，会增加土坡的下滑力，降低其稳定性。
5、气候条件降雨会使土体含水量增加，降低土体的抗剪强度；地震会产生惯性力，可能导致土坡瞬间失稳。
三、土坡稳定性分析方法1、定性分析方法通过工程地质勘察、经验判断等方法，对土坡的稳定性进行初步评估。
常见的定性分析方法有工程地质类比法、自然历史分析法等。
2、定量分析方法（1）极限平衡法这是目前应用最广泛的方法之一。
它假设土坡沿着某一滑动面滑动，通过静力平衡条件计算土坡的稳定性系数。
常见的极限平衡法有瑞典条分法、毕肖普条分法等。
瑞典条分法是一种简单的条分法，它不考虑条间力的作用，计算结果偏于保守。
毕肖普条分法考虑了条间力的作用，计算结果相对更准确。
（2）数值分析方法包括有限元法、有限差分法等。
土力学 第8章 土坡稳定分析
四、坡率法确定边坡坡度
谢
谢！
u
4) 振动：地震、爆破
土坡滑动的预防措施
（1）改善排水条件 （2）种植适当的植被，避免土壤侵蚀 （3）减轻土坡上部的重量，增加坡脚土体的 重量 （4）减小坡高或坡角 （5）避免在坡顶堆放荷载，避免人、畜对坡 面的践踏 （6）对陡坡采用一定的坡面或坡体保护措施 （7）修复坡顶裂缝 （8）危险评估和预警
第 8 章 土坡稳定分析
第八章 土坡稳定分析
一、概述
二、无黏性土土坡的稳定性分析 三、黏性土土坡的稳定性分析 四、坡率法确定边坡坡度
一. 概述
1、土坡：是指具有一定倾斜坡面的土体。
各部分名称 坡肩 坡 高 坡趾 坡角 坡顶
一. 概述
2、分类：
天然土坡 人工土坡 天然土坡：是指自然界在成土过程中形成的山坡和河道岸 坡。多存在于山区或丘陵地区。
地震引发的滑坡
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
云南徐村水电站溢洪道土坡滑坡－开挖
江岸崩塌滑坡－渗流
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
《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)规定：
如何分析、判断？
无黏性土土坡—相对简单 黏性土土坡—复杂
二、无黏性土土坡的稳定性分析
右下图表示坡角为β的无黏性土土坡，不考虑 渗流的影响。 纯净的干砂颗粒间无黏聚力c，其抗剪强度只有 摩擦力(内摩擦角φ )，颗粒的自重W在垂直和平行于 坡面方向的分力分别为
土的稳定分析—土坡稳定性分析(土工技术课件)
2. 简单无粘性土坡稳定性分析
干坡或完全浸水情况
T
顺坡出流情况 T
T N
W
tan tan 0.481
Fs
25.7
JT N
W
tan tan 0.241 sat Fs
13.5
渗流作用的土坡稳定比无渗流作用的土坡稳定，坡角要小得多
无粘性土坡稳定性分析
目录
1
土坡概念与滑坡机理
2
简单无粘性土坡稳定性分析
3
顺坡渗流无粘性土坡稳定分析
4
例题
1. 土坡概念与滑坡机理
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
坡底
坡脚
天然土坡 人工土坡
坡顶
山坡、江河岸坡 路基、堤坝
坡角
坡高
2. 土坡概念与滑坡机理
滑坡的机理
（l）外界力的作用破坏了土内原来的应力平衡状态。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、地震力等。
砂土的内摩擦角 （自然休止角）
抗滑力与滑动力 的比值
安全系数
1.1～1.5
Fs
T T
W
cos tan W sin
tan tan
Fs 1
3. 顺t;T+J 顺坡出流情况:
N
T Fs T J
J w sin
/ sat≈1/2，坡面有 顺坡渗流作用时，无 粘性土土坡稳定安全 系数将近降低一半
第七章土坡稳定分析
第七章土坡稳定分析土坡的稳定性是指土坡在自身重力和外部荷载作用下，能够保持不发生倾覆、滑动或坍塌的能力。
土坡的稳定性分析是土坡工程设计的关键步骤之一，它的目的是确定土体的最大稳定角，以及土坡所能承受的最大荷载。
土坡稳定性分析主要包括以下几个方面：1.荷载计算：首先需要确定土坡所受到的各种荷载，包括自重荷载、地震荷载、水压力荷载等。
这些荷载将直接影响土坡的稳定性。
2.土体力学参数：土坡的稳定性分析需要确定土体的力学参数，包括土体的内摩擦角、剪胀角、孔隙比等。
这些参数可以通过室内试验或现场试验来确定。
3.土体抗剪强度：土坡的稳定性分析需要确定土体的抗剪强度，包括黏聚力和内摩擦角。
一般可通过室内试验或相关经验公式来确定。
4.平衡条件：土坡的稳定性分析需要确定土坡的平衡条件，即坡面上的剪切力与抗剪强度之间的平衡关系。
通过平衡条件，可以计算出土坡的最大稳定角。
5.稳定性判据：土坡的稳定性分析需要选择适当的稳定性判据，以判断土坡是否稳定。
常用的稳定性判据包括平衡法、极限平衡法、有限元法等。
在进行土坡稳定性分析时，需要注意以下几个问题：1.考虑边界条件：土坡的稳定性分析需要考虑土坡周围的边界条件，包括土坡顶部的固结载荷、土坡脚部的支撑条件等。
2.考虑不同荷载组合：土坡的稳定性分析需要考虑不同荷载组合的影响，包括常规和临界荷载组合。
常规荷载组合是指常规工况下土坡所承受的荷载组合，临界荷载组合是指在其中一特定条件下土坡的最不利工况下所承受的荷载组合。
3.安全系数：土坡的稳定性分析需要根据土坡的设计要求和实际情况，确定相应的安全系数。
安全系数是指土坡的稳定强度与设计要求强度之间的比值，一般要求安全系数大于14.考虑时间因素：土坡的稳定性分析需要考虑土体的变形和固结过程。
在长期静荷载作用下，土体可能发生蠕变和沉降等变形。
因此，在进行土坡稳定性分析时，需要考虑时间因素的影响。
综上所述，土坡的稳定性分析是土坡工程设计中一个非常重要的环节。
土坡稳定性分析
第七章土坡稳定性分析第一节概述土坡就是由土体构成、具有倾斜坡面的土体，它的简单外形如图7-1所示。
一般而言，土坡有两种类型。
由自然地质作用所形成的土坡称为天然土坡，如山坡、江河岸坡等；由人工开挖或回填而形成的土坡称为人工土(边)坡，如基坑、土坝、路堤等的边坡。
土坡在各种内力和外力的共同作用下，有可能产生剪图7-1 土坡各部位名称切破坏和土体的移动。
如果靠坡面处剪切破坏的面积很大，则将产生一部分土体相对于另一部分土体滑动的现象，称为滑坡。
土体的滑动一般系指土坡在一定范围内整体地沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其稳定性。
除设计或施工不当可能导致土坡的失稳外，外界的不利因素影响也触发和加剧了土坡的失稳，一般有以下几种原因：1．土坡所受的作用力发生变化：例如，由于在土坡顶部堆放材料或建造建筑物而使坡顶受荷。
或由于打桩振动，车辆行驶、爆破、地震等引起的振动而改变了土坡原来的平衡状态；2．土体抗剪强度的降低：例如，土体中含水量或超静水压力的增加；3．静水压力的作用：例如，雨水或地面水流入土坡中的竖向裂缝，对土坡产生侧向压力，从而促进土坡产生滑动。
因此，粘性土坡发生裂缝常常是土坡稳定性的不利因素，也是滑坡的预兆之一。
在土木工程建筑中，如果土坡失去稳定造成塌方，不仅影响工程进度，有时还会危及人的生命安全，造成工程失事和巨大的经济损失。
因此，土坡稳定问题在工程设计和施工中应引起足够的重视。
天然的斜坡、填筑的堤坝以及基坑放坡开挖等问题，都要演算斜坡的稳定性，亦既比较可能滑动面上的剪应力与抗剪强度。
这种工作称为稳定性分析。
土坡稳定性分析是土力学中重要的稳定分析问题。
土坡失稳的类型比较复杂，大多是土体的塑性破坏。
而土体塑性破坏的分析方法有极限平衡法、极限分析法和有限元法等。
在边坡稳定性分析中，极限分析法和有限元法都还不够成熟。
因此，目前工程实践中基本上都是采用极限平衡法。
极限平衡方法分析的一般步骤是：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，可以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。
土力学第7章土坡稳定分析
土力学第7章土坡稳定分析土力学是研究土的力学性质和土体力学行为的科学，其应用范围广泛，其中土坡稳定分析是土力学的重要内容之一。
本文将介绍土力学第7章土坡稳定分析的相关知识。
一、引言土坡稳定分析是土木工程领域中常见的问题，主要涉及到土体的坡面稳定性，通过合理的土坡稳定分析，可以有效预防土体的滑坡和坍塌等不稳定现象的发生，保障工程的安全运行。
二、土坡的稳定性分析方法1. 极限平衡法极限平衡法是土坡稳定性分析中常用的一种方法，主要通过确定土体内部的抗剪强度参数和荷载作用下的地下水位来评估土坡的稳定性。
该方法的基本原理是在土体发生滑动时，抗剪强度趋向于零，并以它为基础，推导出坡面上的切线力和压住力相平衡的几何关系。
2. 推移滑坡法推移滑坡法也是一种常用的土坡稳定性分析方法，它是通过计算土体受力平衡的状态下，坡面上产生滑动的可能性来进行稳定性评估。
在该方法中，通过施加水平力和重力对土坡进行计算，计算过程中考虑土体的切线力、压实力和滑动力等因素，以确定滑动的可能性。
3. 数值模拟法数值模拟法是近年来发展起来的一种土坡稳定性分析方法，它基于计算机技术和数值计算方法，通过建立数学模型对土坡进行力学分析。
数值模拟法可以更精确地描述土体的变形、滑动过程，并且可以考虑更多的影响因素，如土体的非线性行为和边界条件等，从而提高了分析的准确性和可靠性。
三、土坡稳定分析的应用案例1. 坡度较陡的公路土方工程对于坡度较陡的公路土方工程，土坡稳定性分析显得尤为重要。
在该案例中，可以采用极限平衡法来评估土坡的稳定性，并结合现场勘察数据和实验结果对土体的参数进行调整，从而得出最终的稳定性评估结果。
2. 水土保持工程水土保持工程中的护坡设计也需要进行土坡稳定性分析。
通过采用推移滑坡法，可以对护坡结构进行设计和评估，确保其能够承受地表径流和土壤侵蚀的作用，保持坡面的稳定性。
3. 基坑开挖工程在基坑开挖工程中，经常需要进行土坡稳定性分析，以确保土坡在开挖和施工过程中的稳定性。
8.土坡稳定分析(土力学实验)
四、安全系数的选用
影响安全系数的因素很多，如抗剪强度指标的选用，计算方 法和计算条件的选择等。工程等级愈高，所需要的安全系数愈大。 目前，对于土坡稳定的安全系数，各个部门有不同的规定。 同一边坡稳定分析，选用不同的试验方法、不同的稳定分析方法， 会得到不同的安全系数。根据结果综合分析安全系数，得到比较 可靠的结论
编号 中心高度(m) 1 33.48 3 2.85 1 53.01 4 3.75 1 69.75 5 4.10 1 76.26 6 3.05 1 56.73 7 1.50 1.15 27.90 合计
四、泰勒图表法
泰勒（Taylor,D.W， 1937）用图表表达影 响因素的相互关系
三、例题分析 【例】均质无粘性土土坡，其饱和重度 sat=20.0kN/m3, 内摩擦角 =30°,若要求该土坡的稳定安全系数为1.20，
干坡或完全浸水情况 T T N 顺坡出流情况 T J T N
在干坡情况下以及坡面有顺坡渗流时其坡角应为多少度？
W tan tan 0.481 Fs 25.7
A
i d c Wi Xi
a
b Pi
假设两组合力 (Pi，Xi)＝ (Pi＋1，Xi＋1)
Pi+1
Xi+1
aT
i
b Ni
li
Ni Wi cosi
静力平衡
Ti Wi sin i
条分法分析步骤Ⅱ
O
βi
B c d
C
R
H
4.滑动面的总滑动力矩 TR R Ti R Wi sin i 5.滑动面的总抗滑力矩 T R R fili R i tani ci li
滑动面上的最 大抗滑力矩与 滑动力矩之比
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。
土力学_第8章(土坡稳定性分析)
单元受力分析
抗滑力
Ff=FNtan=Fwcostan
9
土坡稳定系数
定义：抗滑力（Ff）与下滑力（F）之比。
Fs
Ff F
Fw cos tan tan Fw sin tan
自然休止角或安息 角
讨论：
（2）当 时，即：Fs>l，土坡处于稳定状态；
N i'
T fi
fili
Fs
cili tani N i Fs Fs
c' l 1 (Wi X i ui li cos i i i sin i ) mi Fs
mi cos i (1 tani tan i ) Fs
20
然后就整个滑动土体对圆心O求力矩平衡，此时相邻土条之间侧壁作用力的 力矩将相互抵消，而各土条的Ni及uili的作用线均通过圆心，故有：
（2）对已有边坡的稳定性进行评价。（如：地质灾害评估）
在工程实践中，土坡稳定性分析方法主要有：
（1）极限平衡法；（2）数值分析方法；（3）概率分析方法
8
二、无粘性土土坡稳定分析
由粗粒土所堆筑的土坡称为无粘性土坡 （1） 无渗透力作用（全干或全部淹没的土坡）
海底边 坡
自重：Fw 下滑力： F=Fwsin
Wi cos i tan i ci ) (li 1.0) R R(Wi cos i tan i ci li ) li n (Wi cos i t ani li ci ) Mr 整个土坡相应于滑动面AD的稳定性系数为： Fs i 1 n Ms Wi sin i 17 M r i Si R (
切坡、地下水活动或地震等因素的影响，使部分土体或岩体在重力作用 下，沿一定的软弱面或带、整体、缓慢、间歇性、以水平位移为主的变
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。
(土力学课件)土 稳 定 性 分 析
边
坡
支
护
土坡失稳原因
1、内因
土坡的土质：不同土质，抗剪强度、抗水能力差别较大。 土坡的外形
2、外因
地震、降雨、地下水、人为影响（如不合理开挖）等。
土坡稳定性分析按平面问题处理。 土坡稳定性分析目的：
1、验算已有或已设计土坡的稳定性、合理性；
2、据土坡预定高度、土的性质等已知条件设计合理断面。
9.2 无粘性土边坡的稳定性分析
1、全干或全淹的均质土坡
W cos tg tg 土坡稳定安全系数 Fs 滑动力Ts W sin tg
抗滑力T f
(safety factor)
2、有渗流作用的均质土坡
抗滑力T f [ V cos i wV sin( )]tg 土坡稳定安全系数 (safety factor) Fs 滑动力T V sin i V cos( )
从外因上讲滑坡为地震诱发， 内因上闪长岩山体极为破碎。 滑坡堵塞大渡河9日，溃坝后 洪水造成下游人员死亡达10万
滑坡在大渡河对岸（左岸）的残存遗迹
铁庄庙地 震记事碑 （现存于 泸定县地 震办公室）
毁坝后残留的直径达20m的大孤石
叠溪地震滑坡（1931）
地震滑坡堵塞岷江及其支流，形成１２个堰塞湖，其中大海子已成 为旅游点，毁灭千年古镇——叠溪。溃坝后茂县，汶川等县死亡
三峡库区湖北秭归千将坪滑坡 （2003.7.13）
滑坡方量近2000万方，发生于135m蓄水1个月后。蓄水是 滑坡的主要诱因，部分学者认为蓄水后库区的微震事件 （2~3级）也是触发因素之一，滑坡涌浪造成21人死亡。
开挖边坡滑坡
天然边坡滑坡
紫坪铺堆积体 滑坡后地貌
紫坪铺堆积体 发生滑坡实景
土力学 土坡稳定分析
A
i
Pi hi Hi
Wi
i
Ti
土重条力底Wi面：上已的知反力Ni和切向反力Ti：未知数=Nni
Ti
hi+1
cili Nitgi
Fs
土条间的法向作用力Pi和Pi+1：作用点也未知，但相邻 土条间的作用力大小相等，方向相反：未知数=2(n-1)
土条间的切向作用力Hi和Hi+1：无作用点，相邻土条间 的作用力大小相等，方向相反：未知数=(n-1)
8.1 概述 引起滑坡的根本原因 岩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
剪应力增加 抗剪强度降低
【改变边坡的几何形状】
8.1 概述 引起滑坡的根本原因
剪应力增加
采取工程措施 加强工程管理
坡顶堆载或修筑建筑物
降雨→土体的重量增加、静水压力、渗流力
水库蓄水或水位降落→渗流力
• 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
滑动面上的 平均抗剪强度
滑动面上的 平均剪应力
Fs
f பைடு நூலகம்
f Fs
滑动面上的 平均剪应力
滑动面上的假想的 平均抗剪强度
8.3 粘性土土坡稳定分析 一、整体圆弧滑动法
平衡条件（各力对圆心O的力矩平衡）
O
(1) 滑动力矩：
R
B
C
Ms Wd (2) 抗滑力矩：
思路
O
R
O
C
i
RBb
B
C
离散化 分条
条分法
A
d iW
A
8.3 粘性土土坡稳定分析
安全系数定义
滑动面上 的剪应力
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。
土力学第八章土坡稳定分析
L R 68.4m
180
n
n
(cili Ni tani ) (cili bihii cosi tani )
Fs i1 n
i1
n
1.34
Wi sini
(bihii sini )
i 1
i 1
• 8.2.3 毕肖普条分法
1、求解公式 考虑条块侧向力，取条块i进行分
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
• 江、河、湖、海岸坡
露 天 矿
滑坡的形式
§8.1 无黏性土坡稳定分析
• 8.1.1 均质的干坡和水下坡
坡与水平夹角为 砂土内摩擦角为
1）微单元A自重: W=V
a
A N
W T
2）沿坡滑动力：T W sin
(Cili Wi cositgi ) Wi sini
67 --012345
21
Wi
步
骤
变化圆心O和半径R
Ti
Fs最小
END
i Ni
• （2）将滑动土体分成若干土条，并对土条进行编 号。为计算方便，土条宽度b取等宽为0.2R，等于 8m。土条编号一般从滑弧圆心的垂线开始作为0， 逆滑动方向的土条依次为1，2，3……，顺滑动方 向的土条依次为-1，-2，-3……。
析 (1)滑弧面上的极限平衡条件
(2)竖向力平衡条件 Fzi 0 (3)整体力矩平衡条件，外力对圆心的力矩 Mi 0
Fs
1 mi
ci
bi
Wi
Hi
土力学 第9章 土坡稳定分析
9.2 无黏性土土坡的稳定性分析
9.2.1 均质无黏性土土坡
均质的无黏性土 土坡，在干燥或 完全浸水条件下， 土粒间无黏结力
β
Tf
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
9.2 无黏性土土坡的稳定性分析
Tf
稳定条件：Tf>T
T N
使其沿斜面向下运动的下 滑力就是重力在顺坡方向
9.1 概述 9.2 无粘性土土坡的稳定性分析 9.3 粘性土土坡的稳定性分析
9.1 概述
1. 土坡与土坡失稳 土坡是指具有倾斜表面的土体。根据其成因，可分为两类： 天然土坡：由于地质作用在自然条件下形成的土坡，如 山坡、江河的边坡或岸坡等；
9.1 概述
人工土坡：另一种就是由于人工填筑或开挖而形成的土坡， 如土坝、基坑、路堑、渠道等。
剪应力之比 ，适用于所有滑裂面形式。
9.3 黏性土土坡的稳定性分析
问题2：土条受力分析
• 已知力：包括土条自重在内的竖向外力合力Wi，水平作 用力合力Qi，考虑地下水时，还有土条两侧和底部的孔 隙水压力合力UL，UR，Ui。
9.3 黏性土土坡的稳定性分析
问题3：未知量和超静定次数
（1）土条底面上的法向反力 Ni和切向反力Ti ，考虑摩尔-库 仑强度公式，引入安全系数
Ti
1
Fs 1
Fs
(ci li [cili
N i tan i ) ( N i uili ) tan i]
(i 1, 2, 3, , n) •有n+1个未知量。
（2）土条间水平向条间力Hi，竖向条间力Vi及其作用点高 度zi，有3n–3个未知量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
粘圆 性弧 土曲 坡面
无粘性土坡 平面滑动面
坝基中存在软弱夹层 复合滑动面
世 界 重 大 滑 坡 灾 害 实 例
北川县城坍塌的大部分建筑物是由一个大型滑坡（左 侧的老县城）和一个大型崩塌（右侧的新县城，包括 北川中学）引起，造成了最为惨烈的的伤亡
地震诱发滑坡 暴雨诱发滑坡
1786年（乾隆51年）6月1日发生的大渡河磨西面 滑坡堵江
1、全干或全淹的均质土坡 指由一种土组成，完全在水位 以上或完全在水位以下，没有 渗透水流作用的无粘性土坡。
无粘性土颗粒间无粘聚力，只要坡面上的土粒在自重 作用下能够保持稳定，则整个土坡将是稳定的。
在坡面上取一小块 土体，看作刚体分 析其稳定条件
重力 W 平行于坡面的分量 Ts W sin
垂直于坡面的分量 N W cos
滑动力Ts W sin jV cos( )
当渗流在逸出段顺坡面流动时 渗流方向与水平面夹角 ＝坡角
水力坡降i dh sin
dL
Fs
抗滑力Tf 滑动力Ts
tg ( w)tg
tg sattg
无渗流作用时
Fs
tg tg
1
sat 2
有渗流作用比无渗流作用 时安全系数降低一半。
利用图解法解决两 个土坡稳定性问题:
1、求坡高； 2、求坡角。
练习：例题9－1
Review:
天然土坡 (natural soil slope)
土坡
挖方边坡
人工土坡(artificial soil slope) 填方边坡
滑坡(land slope) 土中一部分土体对另一部分土体产生相
对位移，以致丧失原有稳定性的现象。
土坡稳定安全系数 (safety factor) Fs
下滑力 Ts W sin
抗滑力 Tf N • tg W cos • tg
土坡稳定安全系数 (safety factor)
Fs
抗滑力Tf 滑动力Ts
W cos •tg tg W sin tg
静止角（休止角）
Fs＝1时，β＝φ，土坡处于极限平衡状态，β称 为天然休止角，其值等于无粘性土在松散状态 时没有法向力作用时的内摩擦角。
土坡失稳原因
1、内因
土坡的土质：不同土质，抗剪强度、抗水能力差别较大。 土坡的外形
2、外因
地震、降雨、地下水、人为影响（如不合理开挖）等。
土坡稳定性分析按平面问题处理。
土坡稳定性分析目的：
1、验算已有或已设计土坡的稳定性、合理性； 2、据土坡预定高度、土的性质等已知条件设计合理断面。
9.2 无粘性土边坡的稳定性分析
（1）β>53°，Ns=f (β, φ)，坡趾圆 (Slope toe circle)
（2）
φ> 3°，坡趾圆
β<53°
φ≈0°，随nd值不同
坡趾圆 (Slope toe circle) 中点圆 (Midpoint circle)
斜坡圆 (Slope circle)
泰勒图表法的适用范围：坡高<10m的均质土坡
第九章 土 坡 稳 定 性 分 析
9.1 概 述
天然土坡 (natural soil slope)
土坡
挖方边坡
人工土坡(artificial soil slope) 填方边坡
滑坡(land slope) 土中一部分土体对另一部分土体产生相
对位移，以致丧失原有稳定性的现象。
土堤滑坡
土坡滑动面的形状(填空常考题）
土坡滑动面的形状 (填空常考题）
粘圆 性弧 土曲 坡面
无粘性土坡 平面滑动面
坝基中存在软弱夹层 复合滑动面
Review:无粘性土边坡的稳定性分析
1、全干或全淹的均质土坡
土坡稳定安全系数 (safety factor)
Fs
抗滑力Tf 滑动力Ts
W cos •tg tg W sin tg
2、有渗流作用的均质土坡
（2）滑动土体为刚塑性体
Sliding mass is rigid-plastic body
安全系数
Fs
抗滑力矩 M R 滑动力矩 M s
f LR
Wd
f R2
Wd
(9-4)
对饱和粘性土
Fs
MR dMS
cu LR Wd
(9-5)
3.最小安全系数及最危险滑弧（图9-6） Minimum safety coefficient and most dangerous slip circle
从外因上讲滑坡为地震诱发， 内因上闪长岩山体极为破碎。 滑坡堵塞大渡河9日，溃坝后 洪水造成下游人员死亡达10万
滑坡在大渡河对岸（左岸）的残存遗迹
毁坝后残留的直径达20m的大孤石
铁庄庙地 震记事碑 （现存于 泸定县地 震办公室）
叠溪地震滑坡（1931）
地震滑坡堵塞岷江及其支流，形成１２个堰塞湖，其中大海子已成 为旅游点，毁灭千年古镇——叠溪。溃坝后茂县，汶川等县死亡
第三节 粘性土边坡的稳定性分析
Section 3 Stability analysis of cohesion soil
slope
一、瑞典圆弧法（图
9-5）
d
Swedish circle
method
1.假设 (Postulation)
（1）滑动面形状为圆弧 (Slip surface is circle)
（1）φ＝0的简单土坡（图9-6（a）） β1、β2的值可按 P214表9-1确定
（2） φ≠0的土坡（图9-6（b）） 最危险滑弧圆心在MO的延长线上
2、泰勒图表法
c、、、、Hc
530时
530且 30时 530且 30时
看nd 值
坡趾圆
斜坡圆
中 点 圆
稳定因数Ns图 (Graph of stable factor)(图9-7)
三峡库区湖北秭归千将坪滑坡 （2003.7.13）
滑坡方量近2000万方，发生于135m蓄水1个月后。蓄水是 滑坡的主要诱因，部分学者认为蓄水后库区的微震事件 （2~3级）也是触发因素之一，滑坡涌浪造成21人死亡。
开挖边坡滑坡
天然边坡滑坡
紫坪铺堆积体 发生滑坡实景
紫坪铺堆积体 滑坡后地貌
V 标 边 坡 支 护
2、有渗流作用的均质土坡
在浸润线逸出坡面处取一小块土体：
有效自重 W V
沿渗流出逸方向渗透力
j i w
土坡稳定安全系数 (safety factor)
Fss
抗滑力Tff 滑动力Tss
[ V cos i wwV sin( )]tg V sin i wwV cos( )
抗滑力Tf Ntg [W cos jV sin( )]tg