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1、2015小鱼儿注岩精英群土力学讨论总结（第七章 土坡稳定性分析）小鱼儿注岩精英群2015年3月25日30简要介绍此次讨论：由于清华第2版土力学教材大家提出了不少疑问，正文部分和习题都有不少，咱们就先讨论教材正文部分以及与教材相关的疑问，然后讨论课后习题，最后讨论其他问题。大家可以先带着问题看教材，深入掌握教材，后面讨论可以避免一些无谓的争论。以下提到“土力学”、“教材”均指“清华第2版土力学教材”如觉得看图吃力，请准备纸质书，或到群里下载电子版。讨论内容分为三部分：疑问 1-13 与教材内容相关的问题或知识点疑问 14-20 教材课后习题疑问 21-36 其他问题现初步给出回答，如有错误，请指
2、出。谢谢！* 华 丽 的 分 割 线 *疑问1【97A新小拇指】土力学 P259图中画线部分说当土坡不是无限土坡时，由于坡脚处应力状态的影响，土坡深处的滑动面不会平行于坡面，对于平行于坡面的滑动，公式7-1和7-4（无粘性土坡安全系数公式和有渗流的均质土坡的安全系数公式）不再适用。这里意思是离开坡面一定距离后由于其滑动面已经不平行于坡面，所以公式不再适用。还是即使离开坡面一定距离后仅仅只是对于平行于坡面的滑动不再适用（此处“对于平行于坡面的滑动，公式不再适用”）。这里公式不再适用的情况，安全系数应该怎么求？*这里意思是“离开坡面一定距离后由于其滑动面已经不平行于坡面，所以公式不再适用”书中前面
3、已经指明“用圆弧滑动法”*疑问2【97A新小拇指】土力学 P275图中画线部分讲的稳定数，在高大钊版土力学和四校合编版土力学中给出的公式有两种。一种是N=c/(重度H)，另一种是N= (重度H) /c。这种情况考试中用哪一个？*这种差别考试一般给出方法限制，或者给的题干会隐含；就是没给出，阅卷者也会根据你的答题步骤考虑的，只要解答是正确的，就会给分的。*疑问3【80B-甘-小明】土力学（第二版）7.2.2 (第258页)有渗流的均质土坡，土单元的下滑力：坡面正压力：1）重力W的沿滑面、垂直滑面方向的分力、为什么要用有效重度而不采用水土总重（即用饱和重度）计算，是因为取土骨架为研究对象的原因吗？
4、如果取水土整体分析，计算过程是什么样子？2）既然重力分量用有效重度，稳定安全系数Fs的计算公式中，内摩擦角为什么不用有效内摩擦角？应该是*是的，就是取隔离体的差别；关于取水土整体分析，计算过程详7.4.2节（土力学第278页）“方法一”注意此处分析的是坡面上的土微元，孔隙水压力为0，内摩擦角和有效内摩擦角是相等的（为什么相等？请比较198页式5-25,5-26，令uf=0）；如果取的分析微元在坡面下一定深度，则应取有效内摩擦角，详279页。拓展：278页7.4.2节中的条分法，就采用了有效内摩擦角，此部分内容同前面的条分法一样，不需要深究，要了解基本原理，如果还会一个土条的计算，就完全足够了。
5、*疑问4【80B-甘-小明】李广信土力学（第二版）259页， “对于无粘性土坡为图7-7(b)形式时，由于坡脚处应力状态的影响，土坡深度处的滑面不会平行于坡面，对于平行于坡面的滑动，式（7-1）和式（7-4）将不再实用。”1） 这句话的意思是“图7-7(b)形式的无粘性土坡，即使是平行于坡面的滑动，式（7-1）和式（7-4）也不再适用”，还是“图7-7(b)形式的无粘性土坡，其滑面不平行于坡面，所以式（7-1）和式（7-4）不再适用”？与“疑问1”相同2）“由于坡脚处应力状态的影响”，是怎么样影响的？那深度的滑面形状又是什么样子的？教材中已经说明是采用圆弧滑动法验算深层滑动，则滑面形状基本应为
6、“圆弧滑动面”疑问5【80B-甘-小明】教材 259页 【例题7-1】 1）上左图中，无粘性土，如果地下水位沿着坡表面渗流，基岩面上孔隙水压力是多少？有效法向应力是多少？抗滑安全系数是多少？2）上左图，如果是黏性土，粘聚力C0，假定还是平行坡面滑动，抗滑安全系数是多少？3）如果沿坡面方向取单位长度为1,第二个图，上面第1）、2）问的结果有何不同？*1） 孔隙水压力：坡面为0，基岩面为w*H；有效法向应力：N-u*（b/cos）=W*cos-u*（b/cos），其中：u为孔隙水压力，取平均值0.5w*H，W=H*b*sat摩擦阻力R=（ W*cos-u*b/cos）tan，下滑力T=W*sin抗
7、滑安全系数Fs=R/T=（ W*cos-u*b/cos）tan/ W*sin注：推导过程类似土力学279页式（7-35）的推导，需要注意的不同之处在于本题土体完全在浸润线下且粘聚力为02） 推导过程类似土力学279页式（7-35）的推导，需要注意的不同之处在于本题土体完全在浸润线下Fs=R/T=（ W*cos-u*b/cos）tan+c*b/cos/ W*sin3） 没有区别，可将W=H*b*sat带入以上推导的Fs计算式，容易知，b为可约去的公因子，即b取1或任意值均不改变计算式的结果。*疑问6【80B-甘-小明】 我在一篇文章上看来的，也有这个疑惑，在此供大家讨论：瑞典条分法公式： （1）
8、根据李广信老师的土力学第二版7.4.2，当土坡存在孔隙水压力时，采用有效应力应力法分析时，按照CU有效抗剪强度指标，作用在滑面的总法向力为，有效法向力，圆弧稳定安全系数为： （2）土条宽度与滑面长度、倾角的关系为：式（2）可以写为下面形式： （3）式(2)的思路是先将土条总竖向力分解为法向力之后再减去滑面上的总孔压，从而求土条滑面上总有效法向力。松岗元土力学也是这种思路。问题：式（2）中的为总重力，已经包含了水压力，其实不是有效法向应力，而且式（3）感觉也解释不通“有效应力原理情况下，滑动面上整个土条在底面处用同一个孔隙水压力”。为什么不能将土条总竖向力先减去滑面的总孔隙水压力，然后再分解到滑
9、面法向上，求总有效法向力？即如下式所示（卢廷浩的土力学就是这么写的）： （4）根据有效应力原理，滑动面土条中点抗剪强度为：其中，为法向有效应力，。瑞典条分法中的摩擦分项在有效应力情况下可以写为：为竖向有效应力，为滑面上总有效应力。这样的思路就是先求竖向有效应力，然后再分解。*W为总重力，不是包含水压力，是包含水重力，对土体而言，孔隙水压力是垂直界面的，故“就是有效法向应力”，按此思路，疑惑可解矣！建议：仅针对考试而言，不必深究，请按清华版土力学。*疑问7【80B-甘-小明】清华土力学第二版 7.4.1（第277页）问题：有效应力法的摩擦阻力：总应力法的摩擦阻力：同一种情况下，这两个式子能相等？
10、是总重力，是有效法向应力，是有效内摩擦角，是总应力状态的内摩擦角，与会相差那么大，以至于?如果总应力法用UU试验指标，那，又如何解释？*注意：tan/ tan /，而且两个比值相差较大，故是可以成立的。“如果总应力法用UU试验指标，那”，首先，规范建议在计算被动土压力时才采用UU指标；其次，如采用，则与均为0，等式成立。*疑问8【80B-甘-小明】 李广信老师的土力学第二版 279页 式（7-36）的分母第二项有误，应该是*此勘误无疑问。*疑问9【68B-鲁-铁蛋】如何解答如下简答题？*7-7 基本要点：简布法适用于任意滑动面（优点）。特别适用于不均匀土体。简布法假设条间力的作用位置均在土条侧
11、面的1/3高处，通过满足各土条的精力平衡条件进而满足整体平衡（特点）。简布法需要迭代求解，相对于一般圆弧条分法，比较麻烦（缺点）7-8 条分法中对土条进行受力分析时：计算摩阻力时扣除孔隙水压力的分析方法，称为有效应力法，适用于孔隙水压力比较容易计算出来的情况，比如土坡规则且全部处于浸润线下；不扣除孔隙水压力的分析方法，称为总应力法，适用于孔隙水压力难以准确计算的情况。7-9 7-10边坡土体已经完全固结和排水时，土体内没有超静孔隙水压力（此为关键），应该采用直剪试验的慢剪、三轴试验的排水剪，即有效强度指标。饱和黏土施工期的稳定分析，土体内存在较大孔隙水水压力且来不及消失（此为关键），用总应力法
12、时，抗剪强度指标采用直剪试验的快剪或三轴试验的不排水剪指标（总应力强度指标）*疑问10【68B-鲁-铁蛋】*这个问题主要考查对计算方法的理解和定性分析能力。注意仔细读题，“安全系数最大”和“安全性最大”不是一回事。对同一土坡，采用不用算法得出的安全系数越小者，说明该方法越保守，反之亦然。答案为C*疑问11【68B-鲁-铁蛋】*选(B)详土力学7.2.4，值得一提的是，教材并未给出折线夹角的大致取值范围，（B）(D)均有可能性，故此题答案仅供参考。*疑问12【68B-鲁-铁蛋】*(B)两个极端情况进行定性分析：c=0、=某个非0角度；c（或cu）=某值、=0c=0、=某个非0角度时：相对于水上部
13、分，水下部分土重取浮重度，小于天然重度，滑弧面有效法向应力小（相应的，摩擦力也小）而下滑切向力相等，故水位上升，水下部分越多，越不安全c（或cu）=某值、=0：相对于水上部分，水下部分土重取浮重度，小于天然重度，滑弧面有效法向应力小但摩擦力确实定值0，而下滑切向力相等，故水位上升，水下部分越多，越不安全*疑问13【61A-黔-阳春白雪】教材中的毕肖普法、普遍条分法、无限元法需要掌握吗？个人觉得都牵涉到迭代计算，计算繁琐，只需要了解即可。*了解基本分析方法即可*疑问14*按土力学式（7-2）计算，式中取0*疑问15疑问：这题安全系数用粘聚力、摩擦角怎么取值呢？用哪个计算？*对这种基岩倾斜、坡面平
14、行基岩面的土坡，要考虑两个方面，一是极限平衡有土体与基岩接触面处控制，二是由土体内部控制（也在基岩面处，相当于基岩挂住了薄薄的一层土，厚度几乎为0）计算时，可先做简单定性分析，有时可以减少计算量：（1）看土题与基岩摩擦角是否大于或等于？如果是，则土岩接触面可承受的土体为“无限高”，因为不需要土岩接触处的粘聚力，摩擦角就足够满足“自锁效应”的条件了，只需要计算土体自身能承受的土坡高度。如果不是，则要用和土与基岩间粘聚力计算。（2）同理，看土体内摩擦角是否大于或等于？如果是，则土体可承受的土体为“无限高”，不需要土内部粘聚力，内摩擦角就足够满足“自锁效应”的条件；如果不是，则要用内摩擦角和土题内部
15、粘聚力计算。（3）以上两个步骤不区分先后，如果两者都小于，计算得到相应的“H”，去小值控制。以上给出的步骤比较通用。而对于此题，由于“,c=15c=10”即存在明显的大小关系，直接判断由基岩面处控制，单独取“=15, c=10”计算即可。综上，类似题目不是固定说“参数用哪个？”，要根据题目给出的条件判断。 以下给出此题解答供参考疑问16*参考土力学【例题7-2】分析计算，但此题要考虑粘聚力。*疑问17疑问：1.这题计算安全系数什么思路呢？沿B向上作垂线用不平衡推力传递法（折线滑动）吗？2.如何理解折线面的安全系数？（该题从B 点引出垂线，分块计算，量太大。）*1，是的2，计算量大也不得已啊。按
16、边坡规范附录A.0.3计算，注意104页的“注”*疑问18考试出现这种题是用276页洛巴索夫稳定计算图还是用Fs等于1计算呢？*建议按规范考虑安全系数。考试时应该不会出现这种模棱两可的提问，会说“按xx规范”；或者类似于土力学276页【例题7-4】，在题干中说明“安全系数已包括在强度指标中”。*疑问19*作图题，抱歉，我放弃求解了。*疑问20*取单位宽度，对O点取矩，力矩平衡有（b*cu）*b=（qu*b）*0.5b得qu=2cu=2*3.1416*30=188.50kPa/m*疑问21【68B-鲁-铁蛋】1、 如何掌握工程地质手册上一些不在考纲，但又常考的内容呢？如下题：*大家看到好题目时，
17、都发消息到群里，指出相应的要点在哪可以找到，如此，则可以覆盖大部分矣。也不可能为了把每个偏门考点都涵盖而把复习面撒得太宽，还是要以教材和规范为根本。参考解答：*疑问22【68B-鲁-铁蛋】在第69题中，是如何理解扣除浮力的思路的？*水下部分扣除浮力后的重力，会传递到水上部分，所有下滑力全部由水上部分的节理面承担。参考解答：*疑问23【68B-鲁-铁蛋】题干中要求用传递系数法，可是现存的解答是以第二块的稳定性分析的，如何体现安全系数法？*此题为一本通416页题目，请参考注意解答后面的【注】；采用隐式解时，按边坡附录A.0.3*疑问24【73B-黔-胜霸】分级(三级或以上)土坡如何计算土压力？分级
18、三级或以上岩质边坡如何计算岩石侧压力？*【胜霸此提问主要针对实际状况的复杂性，就目前了解，尚不能简单论述清楚，如谁有较好的案例或论文等，可单独针对此问题作专题性总结。】考试如考到此类题，一般会给出可能的滑裂面及相关数据，只要掌握基本受力分析能力，应该不会太难，如涉及复杂计算，纳入选做题。*疑问25【73B-黔-胜霸】采用抗滑桩支挡时，计算土压力时合力作用点位置为1/3悬臂桩长处，计算岩石侧压力时合力作用点位置为1/2悬臂桩长处，那么，请问如何计算岩土混合边坡或挖填混合边坡的侧向岩土压力和如何确定合力作用点位置？(最终作用点选择直接影响桩身抵抗弯矩计算，从而影响抗滑桩的配筋)疑问26（84A-浙
19、-石头）存在以下2个疑问：（1） 像这种滑动面是两土层分界面时，用哪层土的参数计算稳定系数呢？参考答案是取滑裂面上侧黏土的C、计算安全系数，为何不取滑裂面下侧砂土的参数计算呢？如果取砂土的参数计算的话，Ks= =tan35/tan30=1.2，此安全系数比参考答案中的1.5小；（2）假设图中=40，大于砂土的内摩擦角35，安全系数的计算方法和前述相同吗？*（1） 你的思路是对的，应该对二者分别计算并进行比较，参考答案有误（2） 相同，沿用（1）的思路。如果题目仅要求判定是否安全，则由“=40，大于砂土的内摩擦角35”可直接判定为不安全，因为大于天然休止角的砂土坡上是无法负重的。*疑问27【93
20、B-云-杰】基坑规范5.2.5条，li的说明中，指出了直线滑动面与水平面的夹角，并还给出了个计算公式，这样计算li需要好几个步骤，很容易错，有没有一个公式可以直接计算li的？*一般考试不会那么复杂，注意要会算坡角；考试也是算一根，要不然没法做*疑问29【93B-云-杰】下题的这2个公式是来自哪里？*公式来源于不在考纲内的一本铁路规范，不再赘述。如需参考解法2，参一本通372页*疑问30【93B-云-杰】能解释下等值梁法的计算方法吗，看不懂。*主要思想就是把主动压力和被动土压力相等点当作反弯点。参一本通387页。*疑问31【93B-云-杰】基坑支护规程里面，ba的说明是结构计算宽度，但为何这里b
21、a取1m而不是基坑开挖的宽度20m？*注意审题，题干“取单位米宽度”*疑问32【85A-苏-心火】抗滑力矩滑动力矩疑问：这题要考虑渗流吧？，*要考虑。简单条分法，按瑞典条分法。参考土力学式（7-14）、式（7-15），注意要增加渗透力项，掌握基本受力分析，详细阅读7.4节。由于题中未提及Fs取值或某规范，应看做基本原理题式Fs取1.0*疑问33【81A-川-静】清华大学土力学第二版P272页（2）简化毕肖甫法计算中，根据瑞典条分法计算Fs=1.33，又有毕肖甫法计算的安全系数一般高于瑞典条分法大约10%，即1.331.1=1.463，为何试算初始值Fs1书中采用1.5试算？在没有先采用瑞典条分
22、法计算安全系数时，采用毕肖甫法计算安全系数，Fs1的选取是否有规律性？*取1.5已很接近，如取1.4，又有何大区别呢，无论如何，估算是无法猜准的呀。采用毕肖甫法计算安全系数，建议参考土力学教材，取初始Fs=1.0即可。*疑问34【81A-川-静】粘性土土坡稳定性的分析中，工程上常用的计算安全系数的方法包括瑞典条分法、毕肖甫法、简布法等，什么情况下选择哪种方法怎么判断？*一般考题会指明或暗示，因此，平时做题应注意总结读题，比如：提到“简单条分法”，一般都是指瑞典条分法*疑问35【81A-川-静】条分法讲解中多以单一均质土层为例，实际工程中如何考虑成层土和超载对土坡稳定的影响？*从考试角度看，成层土一般相当于多了可能的滑动面，考直线滑动面的可能性大；层数不会超过3。*疑问36【80B-甘-小明】无限长黏性土土坡，C0，假定平行于坡面滑动，能保持抗滑稳定的的临界深度z是多少？有平行于坡面的渗流时，临界深度又是多少？无渗流有渗流*无渗流时，详参地质手册877页，或参土力学教材；有渗流时，只需在受力分析中考虑渗透力，题目的讨论题中有涉及。*2015年3月5日 （星期三）