无粘性土坡的稳定分析

四、土坡的稳定性分析
土坡分为天然土坡和人工土坡。

由于地质作用而自然形成的土质边坡，称为天然土坡，如山坡、江河的岸坡等;人们在修建各种工程时，在天然土体中开挖或地面上用土填筑而形成的土质边坡，称为人工土坡，如渠道、土坝、基坑的边坡等。

边坡如图12-5–23所示，由坡顶、坡面、坡脚和坡角构成。

图12-5–23 边坡各部位名称
一般土坡的长度(垂直于纸面)远较其宽度为大，故分析土坡稳定性时，可按平面问题来考虑，即沿长度方向取单位长度来计算。

在工程实践中，分析土坡稳定性的目的，在于验算土坡断面是否稳定、合理，或根据土坡预定高度、土的性质等已知条件，设计出合理的土坡断面。

(一)无粘性土边坡的稳定性分析
图12-5–24 无粘性土坡的稳定性
由砂、卵砾石及风化砾石等无粘性土组成的边坡，其滑动面近似于平面，故常用直线滑动法分析其稳定性。

无粘性土颗粒间无粘聚力，对全干或全部淹没的均质土坡来说，前者如修筑时期的土坝边坡、地下水位以上的开挖边坡;后者如蓄水时期土坝的上游边坡、水下的开挖边坡。

只要坡面的土颗粒能够保持稳定，那么，整个土坡便将是稳定的。

图5.3–2为一均质无粘性土坡，坡角为，现从坡面任取一小块土体，并把它看作是刚体来分析其稳定条件。

设土块的重力为W，它在坡面方向的分力是下滑力，在坡面法线方向的分力;阻止该土块下滑的力是小块土体与坡面间的摩擦力
，式中为土的内摩擦角。

在稳定状态时，阻止土块滑动的抗滑力必须大于土块的滑动力。

故用抗滑力与滑动力之比作为评价土坡稳定的安全度。

这个比值常称为土坡稳定的安全系数。

即
(12-5–31)
设计均质无粘性土边坡时，为了保证土坡稳定，必须使安全系数大于1。

但太大又不符合经济原则，一般取1.1~1.5。

由式(12-5–24)可见，对于均质无粘性土坡，只要坡角小于土的内摩擦角，无论坡的高度为多少，边坡材料的重力如何，土坡总是稳定的。

=1时，土坡处于极限平衡状态。

此时土坡的极限
坡角按式(12-5–24)就等于无粘性土的内摩擦角，常称为静止角或休止角，故工程实践中，多用静止角或休止角来简便确定无粘性土的内摩擦角。