1、第八章 土坡穩定分析8.1無粘性土土坡穩定分析8.2粘性土土坡穩定分析8.3土坡穩定分析中有關問題 主要內容土坡穩定概述天然土坡人工土坡由于地質作用而自然形成的土坡 在天然土體中開挖或填筑而成的土坡 山坡、江河岸坡路基、堤壩坡底坡腳坡角坡頂坡高土坡穩定分析問題8.1 無粘性土坡穩定分析一、一般情況下的無粘性土土坡TT均質的無粘性土土坡，在干燥或完全浸水條件下，土粒間無粘結力 只要位于坡面上的土單元體能夠保持穩定，則整個坡面就是穩定的 單元體穩定TT土坡整體穩定NWWTTN穩定條件：TT砂土的內摩擦角抗滑力與滑動力的比值 安全系數二、有滲流作用時的無粘性土土坡分析穩定條件：TT+JWTTNJ順坡

2、出流情況: / sat1/2，坡面有順坡滲流作用時，無粘性土土坡穩定安全系數將近降低一半 三、例題分析【例】均質無粘性土土坡，其飽和重度 sat=20.0kN/m3, 內摩擦角 =30,若要求該土坡的穩定安全系數為1.20，在干坡情況下以及坡面有順坡滲流時其坡角應為多少度？WTTN干坡或完全浸水情況 順坡出流情況 滲流作用的土坡穩定比無滲流作用的土坡穩定，坡角要小得多 WTTNJ8.2 粘性土土坡穩定分析 一、瑞典圓弧滑動法NfWROBd假定滑動面為圓柱面，截面為圓弧，利用土體極限平衡條件下的受力情況： 滑動面上的最大抗滑力矩與滑動力矩之比 飽和粘土，不排水剪條件下，u0，fcu CA粘性土土

3、坡滑動前，坡頂常常出現豎向裂縫 CRdBAWfONA z0深度近似采用土壓力臨界深度 裂縫的出現將使滑弧長度由AC減小到AC，如果裂縫中積水，還要考慮靜水壓力對土坡穩定的不利影響 Fs是任意假定某個滑動面的抗滑安全系數，實際要求的是與最危險滑動面相對應的最小安全系數 假定若干滑動面 最小安全系數 最危險滑動面圓心的確定12ROBA對于均質粘性土土坡，其最危險滑動面通過坡腳 =0 圓心位置由1，2確定OB12AHE2H4.5HFs 0 圓心位置在EO的延長線上 二、條分法abcdiiOCRABH對于外形復雜、 0的粘性土土坡，土體分層情況時，要確定滑動土體的重量及其重心位置比較困難，而且抗剪強度

4、的分布不同，一般采用條分法分析 各土條對滑弧圓心的抗滑力矩和滑動力矩 滑動土體分為若干垂直土條土坡穩定安全系數 條分法分析步驟IabcdiiOCRABH1.按比例繪出土坡剖面 2.任選一圓心O，確定滑動面，將滑動面以上土體分成幾個等寬或不等寬土條 3.每個土條的受力分析 cdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTiWi靜力平衡假設兩組合力(Pi，Xi) (Pi1，Xi1)條分法分析步驟4.滑動面的總滑動力矩 5.滑動面的總抗滑力矩 6.確定安全系數 abcdiiOCRABHcdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTi條分法是一種試算法，應選取不同圓心位置和不同半徑進行計算，求最小的安全系數 三

5、、例題分析【例】某土坡如圖所示。已知土坡高度H=6m，坡角=55，土的重度 =18.6kN/m3，內摩擦角 =12，粘聚力c =16.7kPa。試用條分法驗算土坡的穩定安全系數 分析:按比例繪出土坡，選擇圓心，作出相應的滑動圓弧將滑動土體分成若干土條，對土條編號 量出各土條中心高度hi、寬度b i，列表計算sin i、cos i以及土條重W i，計算該圓心和半徑下的安全系數 對圓心O選不同半徑，得到O對應的最小安全系數； 在可能滑動范圍內，選取其它圓心O1，O2，O3，重復上述計算，求出最小安全系數，即為該土坡的穩定安全系數 計算按比例繪出土坡，選擇圓心，作出相應的滑動圓弧取圓心O ，取半徑R

6、 = 8.35m 將滑動土體分成若干土條，對土條編號列表計算該圓心和半徑下的安全系數0.601.802.853.754.103.051.501 1 1 1 1 1 1.1511.1633.4853.0169.7576.2656.7327.9011.0 32.1 48.5 59.4158.3336.6212.671 2 3 4 5 6 7編號中心高度(m)條寬(m)條重W ikN/m1(o) W isini 9.5 16.523.831.640.149.863.0W icosi 1.84 9.51 21.3936.5549.1243.3324.86合計186.60258.63四、泰勒圖表法土坡的

7、穩定性相關因素：抗剪強度指標c和、重度 、土坡的尺寸坡角 和坡高H泰勒（Taylor,D.W，1937）用圖表表達影響因素的相互關系 穩定數土坡的臨界高度或極限高度 根據不同的 繪出 與Ns的關系曲線 泰勒圖表法適宜解決簡單土坡穩定分析的問題：已知坡角及土的指標c、，求穩定的坡高H已知坡高H及土的指標c、，求穩定的坡角已知坡角、坡高H及土的指標c、，求穩定安全系數F s五、例題分析【例】一簡單土坡=15,c =12.0kPa, =17.8kN/m3，若坡高為5m,試確定安全系數為1.2時的穩定坡角。若坡角為60，試確定安全系數為1.5時的最大坡高 在穩定坡角時的臨界高度： Hcr=KH= 1.

8、25=6m【解答】穩定數 ：由 =15,Ns= 8.9查圖得穩定坡角 = 57由 =60， =15查圖得泰勒穩定數Ns為8.6 穩定數 ：求得坡高Hcr=5.80m,穩定安全系數為1.5時的最大坡高Hmax為 8.3 土坡穩定分析中有關問題 一、挖方邊坡與天然邊坡 天然地層的土質與構造比較復雜，這些土坡與人工填筑土坡相比，性質上所不同。對于正常固結及超固結粘土土坡，按上述的穩定分析方法，得到安全系數，比較符合實測結果。但對于超固結裂隙粘土土坡，采用與上述相同的分析方法，會得出不正確的結果二、關于圓弧滑動條分法計算中引入的計算假定： 滑動面為圓弧 不考慮條間力作用 安全系數用滑裂面上全部抗滑力矩

9、與滑動力矩之比來定義三、土的抗剪強度指標值的選用 土的抗剪強度指標值選用應合理： 指標值過高，有發生滑坡的可能 指標值過低，沒有充分發揮土的強度，就工程而言，不經濟 實際工程中，應結合邊坡的實際加荷情況，填料的性質和排水條件等，合理的選用土的抗剪強度指標。 如果能準確知道土中孔隙水壓力分布，采用有效應力法比較合理。重要的工程應采用有效強度指標進行核算。對于控制土坡穩定的各個時期，應分別采用不同試驗方法的強度指標四、安全系數的選用 影響安全系數的因素很多，如抗剪強度指標的選用，計算方法和計算條件的選擇等。工程等級愈高，所需要的安全系數愈大。 目前，對于土坡穩定的安全系數，各個部門有不同的規定。同一邊坡穩定分析，選用不同的