土力學質疑

——粘性土土坡穩定分析

粘性土土坡穩定分析方法

常用的粘性土土坡穩定分析方法可以分為兩種：整體圓弧滑動穩定分析法和條分法（一）分析計算方法1．假設條件：

均質簡單粘性土坡

取1延長米按二維問題計算

圓弧滑動面ORdW

滑面以上滑動土體呈剛性轉動

在滑動面上土體處于極限平衡狀態一整體圓弧法2.平衡條件（各力對O的力矩平衡）(1)滑動力矩：(3)安全系數：當=0（粘土不排水強度）時，注：（其中是未知函數）(2)抗滑力矩：ORdCBAW二、條分法1．原理注:無法求理論解，是一個邊值問題，應通過數值計算解決。一個簡化解決方法是將滑動土體分成條—條分法。實際是一種離散化計算方法整體圓弧法：n是l(x,y)的函數AORCsbB-2-101234567條分法是將滑動土體豎直分成若干土條，把土條當成剛體，分別求作用于各土條上的力對圓心的滑動力矩和抗滑力矩，然后按下式求土坡的穩定安全系數Fs：2.條分法中的和求解條件第i條土的作用力WihiPihi+1Pi+1Hi+1NiTiHiWi是已知的作用在土條體底部的力與作用點：NiTiti共3n個作用在邊界上的力及作用點：

PiHihi共3(n-1)個（兩端邊界是已知的）假設總體安全系數為Fs(且每條Fs都相等) Fs

共1個未知數合計=3n+3(n-1)+1=6n-2

共n條土的未知量數目WihiPihi+1Pi+1Hi+1NiTiHi各條：水平向靜力平衡條件：

x=0 共n個垂直向靜力平衡條件：

y=0共n個力矩平衡條件：

M0=0共n個在n個滑動面上各條處于極限平衡條件：共n個求解條件共4n個瑞典條分法

瑞典圓弧滑動面條分法，是將假定滑動面以上的土體分成n個垂直土條，對作用于各土條上的力進行力和力矩平衡分析，求出在極限平衡狀態下土體穩定的安全系數。該法由于忽略土條之間的相互作用力的影響，因此是條分法中最簡單的一種方法簡化畢肖普條分法畢肖普條分法假定滑動面為圓弧面，它考慮了土條側面的作用力，并假定各土條底部滑動面上的抗滑安全系數均相同，即等于滑動面的平均安全系數。畢肖普用了有效應力方法推導公式。楊布法楊布條分法基本可以滿足所有的靜力平衡條件，所以是嚴格方法之一，但其推力線的假定必須符合條間力的合理性要求（即條間力不產生拉力和不產生剪切破壞）。目前國內外有關邊坡穩定的電算程序，大多包含有楊布法對它們的假定條件的對比整體圓弧滑動穩定分析法，它假設的是剛性滑動體滑動面上極限平衡，條件為軟粘土不排水Pn=0瑞典條分法假設的是滑動面為圓弧面，不考慮條間力，可以減少2n-2個未知數。它的條件為一般均質土。畢肖普條分法假設的是滑動面為圓弧面，切向條間力為0，減少n-1個未知數。它的條件為一般均質土。楊布條分法假設的是滑動面為任意面，法向條間力和切向條間力之間為某函數關系，減少n-1個未知數。它的條件為任意土案例:龍門水庫滲漏事件（1）基本情況龍山水庫位于武江上游廊田河支流龍山水上。地處樂昌市東北部的廊田鎮龍山管理區龍山村。離京廣鐵路約12km。集雨面積26.2km2，水庫總庫容1124×104m3。是一宗以灌溉為主，結合發電、防洪、養殖等綜合利用的中型水庫。水庫樞紐工程是由大壩、溢洪道、輸水隧洞和壩后電站組成。大壩于1973年4月按漿砌石重力壩方案施工，于1976年改為土石混合壩，1979年2月大壩建成蓄水。壩高61.5m，壩頂高程361.5m，設計洪水位359.69m，校核洪水位360.42m，正常運用水位358.7m。壩頂寬10.2m，壩頂長155m，壩基為中下泥盤系石英砂巖，離壩軸線上游80m作了帷幕灌漿處理。壩體從高程290~315m為漿砌石砌體。壩體迎水坡防滲體為微風化的礫質粉質壤土及礫質粘土，采用碾壓法施工，設計干密度為1.5g/cm3。背水坡堆石體按反濾要求從壩基砌筑至壩頂，采用進占拋滾法施工。（2）險情回顧水庫蓄水運用后，壩頂出現多條縱向及橫向裂縫，壩頂、迎水坡和背水坡沉陷嚴重，左、右壩頭填土與壩基接觸帶、右壩頭與溢洪道之間的小山包滲漏嚴重，溢洪道也有滲漏現象。1）迎水坡粘土防滲體填土干密度未達設計標準，填土較疏松，出現裂縫、沉陷，防滲性能也較差；2）左、右壩頭填土與岸坡接觸帶填土較疏松，運用初期出現裂縫、沉陷，防滲性能更差；3）小山包及溢洪道底板的基巖受F6斷層的影響，節理裂隙發育，透水性強；4）背水坡堆石體較松動，局部存在架空等現象；5）溢洪道進口段右岸高邊坡存在較為嚴重的安全隱患，壩體左岸下游巖體有滑動的危險。（3）事故原因4補救措施1）重新運土夯實壩體，使壩體干密度達到1.5g/cm3；2）對左、右壩頭填土與接觸帶進行充填灌漿防滲處理；3）對迎水坡進行土工膜、混凝土面板覆蓋防滲；4）對右壩頭小山包及溢洪道底板基巖進行帷幕灌漿處理；5）按反濾要求重新堆砌背水坡；應該吸取的經驗教訓1在施工前要弄清當地的