1、 土坡穩(wěn)定分析中的幾個問題土坡穩(wěn)定分析中的幾個問題殷宗澤殷宗澤河海大學(xué)河海大學(xué)1. 關(guān)于孔隙水壓力 瑞典條分法總應(yīng)力法iibiibhWcoscosiiiiisWclWFsintancosdccd用總應(yīng)力強度目的，容重為bhibWNiiiiiiiisWlcluWFsintancosiiwiiwiibiiiibhbhbhluWcos1coscoscosiibiiiibhluWcoscos土重看成飽和重，再減去滑面上的水壓力；土重看成浮重，不減水壓力有效應(yīng)力法用有效應(yīng)力強度目的理應(yīng)可超靜孔隙水壓力，也可總水壓力，只需分量配套hibWNiiblcos1后者對。 瑞典法，u 必需是指超靜孔隙水壓力； 不

2、能看作總水壓力，用飽和重。這是瑞典法存在問題。簡化畢肖普公式iiiisWcbbuWmFsintan1hbhbubWwm0hbubWb飽和重，減水壓力浮重，不減水壓力畢肖普法：可以將孔壓了解為超靜水壓力，也可以了解為總水壓力，只需重力計算與之配套，都能得出正確的滑面有效法向應(yīng)力。 sFmsintancos有滲流時瑞典法，孔壓了解為超靜孔隙水壓力 下水位作為靜水位 iwiwiibiwiwiibiiiibhhbhbhhbhluWcos1coscos1coscos上水位作為靜水位 等勢線 h w h i B C D A h 1 h 2 iwwibmiiiibhhbhhluWcos1coscos221瑞

3、典法，以靜水位來定超靜水壓力存在兩個問題： 有上下兩個水位，解不獨一； 對穩(wěn)定滲流情況仍存在超靜水壓力，與用固結(jié)排水剪強度不一致。sintancos1cossintancos221hbclabhhbhhWlcluWFmwwbmiiiiiiis總應(yīng)力法iiiiisWclWFsintancos 建議：有滲流情況，超靜水壓力了解為超穩(wěn)定水壓力 “靜，流動形狀下的靜。 穩(wěn)定滲流的浸潤線與靜水面等同，固結(jié)完成，超靜水壓力為0。 總應(yīng)力有效應(yīng)力 用固結(jié)排水剪強度目的。 平安系數(shù)公式中，滑面法向應(yīng)力要用固結(jié)應(yīng)力，土條重為有效重 bhbhWwwimiiwwiimiibhbhWcoscoscos 等勢線 h w

4、 h i B C D A h 1 h 2 iiiiisWclWFsintancosiimiiwwimsbhclbhhFsintancoswwmhhwhh2. 滲流對土坡的穩(wěn)定的影響 影響： 1能引起滑動力矩 2會影響抗滑力矩兩類分析方法：1浸透力法取土骨架為脫離體，土重取浮容重2邊境水壓力法取土骨架和水的共同體為脫離體， 土重取飽和容重，思索滑動體邊境上的水壓力。 W w0 W w2 O R a h h 2 h h w 等勢線 3 1 J RaJbhhhclbhhhFbbbbssintancos321321浸透力法 sintancos1cos3213321bhhhclbhhbhhhFbmwwb

5、ms邊境水壓力法 JabhRwsin2sinsintancos1coscos232132321bhbhhhclbhhbhbhhhFwbbwwwbbs坡外水位以上水重引起力矩浸透力對圓心的力矩忽略浸透力對抗滑力影響sintancos321321bhhhclbhhhFbmbbssintancos321321bhhhclbhhhhFbmwwmms替代容重法 超穩(wěn)定水壓力的概念 1h2hwh3h實踐水壓力為，土條的有效重為 wwhubhhhhubWWwwmm321W超靜水壓力=0。 在 作用下已穩(wěn)定3. 擬靜力法的存在問題 RMVWclQubVWFcs/sintansincos1cos瑞典法 1程度地

6、震力對抗滑力矩的影響 B i Q A Q是體積力，會影響滑面法向力它作用在土條形心不能向下移置于該土條的底面只能沿著程度線作用到滑面上平安系數(shù)偏大。 ABBARMVWcbubVWmFcs/sintan1簡化畢肖普sintan1WcbubXWmFs畢肖普Ei+1Xi+1EiXiWTN程度地震力Q會影響X影響T和N不可令X0XEWTN2坡外動水壓力的影響 W w0 W w2 O R a h h 2 h h w 等勢線 3 1 J 程度地震力Q與土條重成正比，坡外水位以下用飽和重還是浮重？浮重？ 孔隙中的水是被土骨架帶著一同振動的，當(dāng)然也受地震力。飽和重？ 水庫中有水與沒有水，地震反響一個樣。依然有

7、待研討非線性 Fs1.654線性 Fs1.413非線性 Fs2.013線性 Fs1.655虎跳峽 h265m坡外水位以下飽和容重坡外水位以下浮容重規(guī)范容許值擬靜力安全系數(shù)1.141.301.203地基中的程度地震力的影響 摩擦角較小時滑弧獲得愈深，滑動力矩愈大，平安系數(shù)愈小RMVWclQubVWFcs/sintansincos1cosO A 0.005.0010.0015.0020.00-5.000.005.00h=3m d 1:1 容重11.0 kN/m3，c10kPa， 04序號 荷載情況 限制值0y Ax 0 x 0y 圓弧深 d 安全系數(shù)sF 1 靜荷載 20 7.1 11.3 4.9

8、 1.55 1.98 2 8 度地震 20 -35.0 10.5 19.1 30.2 1.26 3 8 度地震 120 -122 10.0 114 60.4 1.01 4 8 度地震 220 -204 10.0 208 90.4 0.95 只需R24.2m，即滑弧深大于12.1m，弓形體就要滑出地面，而且畫的滑弧愈大，滑出的能夠性愈大。 3/10mkNkPac10Q 120 9度地震地震系數(shù)0.4綜合影響系數(shù).0250RcRcFs17.243340RMVWclQubVWFcs/sintansincos1cos設(shè)設(shè)4. 擬靜力法的改良 jijiisQVWQclubVWFcossintansint

9、ancos1cos NiTiORQ j N j O R T j A. 程度地震力對抗滑力矩影響WiWi -10 -5 0 5 10 15 20 0 5 -5 土坡高5m，坡比1:1.5，容重11.0 kN/m3，c20kPa， 05地震烈度為9度。方法地震慣性力抗滑力矩為安全系數(shù)豎向條分15.4 kN7.79 kN-m1.43 水平條分16.16 kN17.38 kN-m 1.3704030土坡高5m，坡比1:1容重11.0 kN/m3c10kPa容重11.0 kN/m3c10kPa， 方法地震慣性力抗滑力矩為安全系數(shù)豎向條分5.16 kN-m1.072 水平條分52.12 kN-m 0.89

10、3 地震烈度為8度。提出以下能夠的改良方法：1假定地基弓形體上的地震力不引起危險滑面的改動2假定地基弓形體上的地震力對土坡穩(wěn)定性無影響 3假定地基土的綜合影響系數(shù)隨土的強度減小而減小 B. 弓形體上的地震力5. 有限元法土坡穩(wěn)定分析 有限元法用于土坡穩(wěn)定分析的優(yōu)點： 滑動面上的計算應(yīng)力比較真實 可思索應(yīng)力應(yīng)變的非線性和彈塑性。擬靜力條分法，存在不少問題，用有限元法計算滑面應(yīng)力能合理處理。 將穩(wěn)定和位移的開展聯(lián)絡(luò)起來 現(xiàn)場測出位移的開展，可估計平安系數(shù)，這對施工中檢測和控制邊坡的穩(wěn)定性是非常重要的。 浸水時會發(fā)生變形對邊坡穩(wěn)定性影響 膨脹土和黃土邊坡，滑面上下變形不均就會剪應(yīng)力。滑面有限元應(yīng)力分

11、析法滑面有限元應(yīng)力分析法有限元土坡穩(wěn)定分析方法有限元土坡穩(wěn)定分析方法有限元強度折減法有限元強度折減法圓弧滑面圓弧滑面平安系數(shù)定義平安系數(shù)定義非圓弧滑面非圓弧滑面動態(tài)規(guī)劃法動態(tài)規(guī)劃法方式搜索法方式搜索法F = (c + tan ) K f ft t LL應(yīng)力程度法應(yīng)力程度法直接方法直接方法1應(yīng)力程度法 fs31311 1. .0 0 sFs1tttctgFnfs應(yīng)力程度法誤差較大2滑面有限元應(yīng)力法 tcossin2cossin22xyyxnttcossin)()cos(sin22xyxy J2 . J1 Jc A O . 。圓弧滑面圓弧滑面Bn+1AYi1Riii+1kjSijk.i i+1.動

12、態(tài)規(guī)劃法動態(tài)規(guī)劃法非圓弧滑面非圓弧滑面直接算出滑面上的應(yīng)力 圓弧滑面 殷宗澤，呂擎峰 F = (c + tan ) K f ft t LL部分滑動帶細化部分滑動帶細化給定圓心坐標(biāo)給定圓心坐標(biāo)(x0,y0)網(wǎng)格剖分網(wǎng)格剖分有限元計算有限元計算計算部分最計算部分最小平安系數(shù)小平安系數(shù)搜索全局最搜索全局最小平安系數(shù)小平安系數(shù)計算過程計算過程 Bishop法的最小平安系數(shù)為1.85 最小平安系數(shù)為1.86 土層的雙曲線模型參數(shù)(kN/m3)()C(kPa)RfKnGFD2228300.81500.400.350.011.0算例算例 圓弧滑動有限元法畢肖普法上游坡2.312.37下游坡2.232.26

13、長河壩 h240m算例算例 4強度折減法 rrfrFcFtttanrrFtanarctanrrFcc 令rrrcttan試算，令 從1.0開場逐漸增大，算得的位移逐漸增大，破壞單元逐漸增多，乃至最后到達整體失穩(wěn)。這時的 就是真正的平安系數(shù) rFrFsF 1 1. .0 0 折減系數(shù)為 1.0 折減系數(shù)為 2.0 折減系數(shù)為 2.5 關(guān)鍵用什么規(guī)范來判別整體失穩(wěn)1最大節(jié)點程度位移到達某值2作迭代計算時到達不收斂 依然有待研討6. 平安系數(shù)的定義 1 （瑞典法）2 （畢肖普等）3 （局部）45 （有限元）6局部安全系數(shù)的加權(quán)平均（有限元）srsMMF tttcFfstanllcFsttanllcFsttantttcFfstan滑動力矩抗滑力矩力達到平衡所須要的剪應(yīng)抗剪強度剪應(yīng)力抗剪強度llllcFs/tant