第八章土坡稳定分析

Pi hi Hi
Wi i Ti
hi+1
Ni
未知数：条块间力＋作用点位置＝2(n-1)+(n-1)＝3n-3
滑动面上的力＋作用点位置＝3n
安全系数 K＝1
方程数：静力平衡＋力矩平衡＝3n
滑动面上极限平衡条件＝n
4n
6n-2
未知数－方程数＝2n-2
粘性土坡的稳定分析
Hi+ 1 Pi+1
未知数: 6n-2 方程数: 4n
N W
T
R W
N
5）抗滑安全系数：
Fs
抗滑力 滑动力
R T
W W
cos sin
tg
tg tg
第三节 粘性土坡的稳定分析
破坏特点
由于存在粘聚力C，与无粘性土坡不同； 其危险滑裂面位置在土坡深处；
对于均匀土坡，在平 面应变条件下，其滑 动面可用一圆弧（圆 柱面）近似。
O R
• 粘性土的滑动面通常为曲面，可以近似假定为圆弧滑动面，其 形式一般有三种：（1）过坡脚B点，称为坡角圆；（2）过坡 面E点，称为坡面圆；（3）过坡脚以外A点，称为中点圆；
西藏易贡巨型滑坡
楔形槽
西藏易贡巨型滑坡
• 时间：2000年4月9日 • 规模：坡高3330 m, 堆积体2500m、宽约
2500m，总方量=280-300×106 m3 • 天然坝：坝高=290 m, 库容=1534 ×106 m3 • 地质：风化残积土。 • 险情：湖水以每日0.5 m速度上升。
f Ac R
Wa
粘性土坡的稳定分析
二.条分法的基本原理及分析
源起
L
整体圆弧法 ： 0 ntg dl
n 是 l(x,y) 的函数
思路 离散化
分条
A
条分法
O
R
O
C
-
i
RBb
B
C
-A0 1d2 3W4 5 6
7
21
粘性土坡的稳定分析
安全系数定义
Ms
K
抗滑力矩 滑动力矩
Mr Ms
Ti Wi sin i
Ni Wi cosi
A
TiR R Wi sini
2
O i
- 0 12
1
Ti
R C
bB 3 4 567
Mr
FiR R
cli
Wi
cosi
tan R
clAC
tan
Ni
Wi
cosi
Fi f li cli Ni tan cli Wi cosi tan
粘性土坡的稳定分析
Hi+ 1 Pi+1
M s Wa (2) 抗滑力矩：
A aW
L
L
L
M R 0 f dl R 0 (c ntg )dl R cAc R 0 ntgdl R
注：（其中n n l 是未知函数）
当=0（粘土不排水强度）时， c cu
) MR cAcR
(3)
安全系数：
K
抗滑力矩 滑动力矩
Mr Ms
分析方法： （1）土坡圆弧滑动按整体稳定分析法
（2）条分法
粘性土坡的稳定分析
一.整体圆弧滑动法（瑞典圆弧法）
假设条件
O R
• 简单土坡 • 二维 • 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条件
粘性土坡的稳定分析
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平衡条件（各力对圆心O的力矩平衡）O
(1) 滑动力矩：
R B
C
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
露 天 矿
¤填方：堤、坝、路基、堆料
堆 石 坝
堤 防
滑坡：
一部分土体在外因作用下，相对于另一 部分土体滑动
滑坡原因
1）振动：地震、爆破 2）土中水位升、降 3）降雨引起渗流、软化
4）水流冲刷：使坡脚变陡 5）冻融：冻胀力及融化含水量升高 6）人工开挖：基坑、船闸、坝肩、隧洞出入口
地震引发的滑坡
土 坡 失 稳
的 因 素
外因：土中应力变化使剪应力的增加 内因：土体自身抗剪强度的降低
当>f，形成连续滑动面，土坡失稳破坏
分析目的：在于验算土坡的断面是否稳定合理 过陡：可能失稳 过缓：增加土方量，增大征地面积
•例如10m高的土堤坡度，两侧均由1:1.5改陡为1:1.4，只差0.1，而 10km土堤可节约10万立方米的工程量，很可观。
第八章 土坡稳定分析
主要内容
• 1.概述 • 2.无粘性土的土坡稳定分析 • 3.粘性土的土坡稳定分析 • 4.土坡稳定分析的几个问题
土坡分类：
由于地质作用而 形成的土坡
在天然土体中开挖或 填筑而形成的土坡
山坡、江河岸边 天然土坡
人工土坡
路基、堤坝
土坡失稳：土坡中的一部分土体相对于另
一部分土体产生了相 对位移以至丧失原有 稳定性的现象
土坡失稳危害
轻侧影响工程进度 重侧危及生命安全和工程存亡
第一节 概 述
天然土坡
• 江、河、湖、海岸坡 • 山、岭、丘、岗、天然坡
人工土坡
• 挖方：沟、渠、坑、池 • 填方：堤、坝、路基、堆料
土坡：具有倾斜面的土体
天然土坡 • 江、河、湖、海岸坡
• 山、岭、丘、岗、天然坡
人工土坡
¤ 挖方：沟、渠、坑、池
第二节 无粘性土坡的稳定分析
简单土坡
坡肩 坡顶
坡度：1:m 坡底
坡 高
坡趾
坡角
第二节 无粘性土坡的稳定分析
破坏形式：表面浅层滑动
A
坡与水平夹角为 砂土内摩擦角为
1）微单元A自重: W=V
a
2）沿坡滑动力：T W sin
3）对坡面压力：N W cos
（由于无限土坡两侧作用力抵消）
4）抗滑力： R Ntg W costg
Pi hi Hi
Wi i Ti
hi+1
Ni
1 整体圆弧滑动法 n=1
2 瑞典条分法 3(n-1)+n=4n3 毕肖普法 (n-1)+n=2n- 3 4 Janbu（杨布）法 (n-1)+1n=2n-
1
粘性土坡的稳定分析
瑞典条分法（简单条分法）
Hi+ 1 Pi+1
Pi hi Hi
Wi i Ti
hi+1
Ni
假定：圆弧滑裂面；不考虑条间力
忽略所有条间作用力：2(n-1)+(n-1)＝3n-3 4n-3 假定滑动面上作用点位置：n
滑坡后缘高程5520m
滑坡堆积区
易贡巨型高速滑坡及堰塞湖平面示意图
香港宝城大厦滑坡 (~ 20,000 m3)(67 死、20 伤)
挖 方 填 方
黄土滑坡
云南元江－磨黑高速公路三菁公隧道进口高边坡发生 滑坡，高130m，推倒中隔墙
山西长治－晋城高速公路K31砂泥岩顺层滑坡，体积达25万m3