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1、第七章 边坡稳定分析,7-1 概 述,边坡：指具有倾斜坡面的岩土体. （天然边坡、人工边坡） 由于边坡表面倾斜，在岩土体自重及其它外力作用下，整个岩土体都有从高处向低处滑动的趋势。 边坡丧失其原有稳定性，一部分岩土体相对另一部分岩土体发生滑动的现象称为滑坡.,新 滩 滑 坡,地点：湖北，长江,方量：3000万方,运动速度 10m/s,运动距离：80m,灾害影响：摧毁新滩古镇，毁坏房屋569间，农田780亩， 涌浪高54米，浪沉机动船13艘，木船64只,时间：85年6月12日,盐池河山崩,发生地点：湖北，鄂西,方 量：100万方,死亡人数：284人,运动速度：34米/秒,运动距离：40米,时间：
2、1980年6月3日,引起滑坡的原因,根本原因:土体内部某个面上剪应力达到 抗剪强度f ，稳定平衡遭到破坏 剪应力达到抗剪强度f 的起因: 1 剪应力增加 2 土体本身抗剪强度减小,引起滑坡的原因,引起滑坡的原因,7-2 无粘性土坡稳定分析,坡面上的土单元稳定,下滑力,阻滑力,安全系数,一、一般情况下的无粘性土土坡,整个土坡稳定,二、有渗流作用时的无粘性土土坡,下滑力,阻滑力,安全系数,7-3 粘性土坡整体圆弧滑动,粘性土土粒间存在粘聚力c，发生滑坡时是整块土体向下滑动，坡面上任一单元体的稳定条件不能代表整个土坡的稳定条件。 按平面问题考虑，将滑动面以上土体看作刚体，分析在极限平衡条件下其上各种
3、作用力，以整个滑动面上平均抗剪强度与平均剪应力之比来定义土坡的安全系数。,一、整体圆弧滑动稳定分析,u=0分析法,土的抗剪强度是随着滑动面上的法向力 的改变而变化的。 对于饱和粘土，在不排水剪条件下u=0，则有 f =cu,粘性土坡坡顶出现裂缝时的计算,二、条分法及其受力分析,假定滑坡体和滑面以下土体均为不变形的刚体，滑面为连续面，滑面上各点的法向应力采用条分法获得，分析每一土条受力，根据滑块刚体极限平衡条件，假定整个滑面上各点的安全系数相等，确定安全系数。,原 理,土条间法向作用力: Ei,土条间切向作用力:Xi,安全系数 :Fs,2n-2,n-1,1,土条自重：,土条底面切向反力：,n,条
4、分法及其受力分析,将土坡作为平面问题，对每个土条可列 两个正交方向的静力平衡方程和一个力矩平衡方程,3n个方程,常用条分法,瑞典条分法 简化的Bishop条分法 杨布条分法 不平衡推力法,7-4 瑞典条分法,假设滑动面为圆弧，不考虑条间力，减少3n-3个未知量,一、基本假设和基本公式,二、成层土和坡顶有超载时安全系数的计算,三、有地下水和稳定渗流时安全系数的计算,P2,P1,代替法,h1i,h2i,h3i,用代替法考虑渗流力对土坡稳定的影响，仅是在安全系数计算公式中，土条重量: 在浸润线以上者用天然容重， 坡外水位以下者用浮容重计算， 而对浸润线以下坡外水位以上土条的重量分子用浮容重，分母则用
5、饱和容重计算。,，,由于在考虑渗流作用时，通常都认为土体本身已在自重作用下完全固结稳定，滑动面上的超孔隙水应力全部是由渗流引起的。因此，由稳定渗流引起的土坡稳定问题应属于有效应力的分析的范畴。,7-5 Bishop条分法,假定滑动面为圆弧面，考虑了土条侧面的作用力，假定各土条底部滑动面上的抗滑安全系数相同，即等于滑动面的平均安全系数。 Bishop采用了有效应力方法推导公式，该法也可用总应力分析,一、Bishop有效应力分析,其中：,力矩平衡,简化后得：,进行双重迭代（对Fs 和Xi ）， 毕肖普已证明令Xi =0所产生的安全系数误差仅为1%,二、Bishop总应力分析,7-6 非圆弧滑动面土
6、坡稳定分析,无粘性土坡滑面一般为平面，均质粘性土坡滑面一般为圆弧面 当边坡中存在明显的软弱夹层时，或在层面倾斜的岩面上填筑土堤、挖方中遇到裂隙比较发育的岩土体或有老滑坡体等滑坡将在软弱面上发生，其破坏面将与圆柱面相差甚远。圆弧滑动分析的瑞典条分法和Bishop法不再适用 Janbu和不平衡推力传递法,一、杨布普遍条分法,假定土条间合力作用点位置为已知，这样减少了n-1个未知量。条间作用点位置对土坡稳定安全系数影响不大，一般假定其作用于土条底面以上1/3高度处，这些作用点连线称为推力线。,1 基本假设和受力分析,杨布普遍条分法基本假设和受力分析,2 杨布法计算公式,力平衡,i,杨布普遍条分法杨布
7、法计算公式,迭代计算 Fs 杨布条分法基本可以满足所有的静力平衡条件，所以是“严格”方法之一，但其推力线的假定必符合条间力的合理性要求（即土条间不产生拉力和剪切破坏）,杨布普遍条分法杨布法计算公式,其中：,二 不平衡推力传递法,山区土坡覆盖在起伏变化的基岩上，土坡失稳多沿这些界面发生，形成折线滑动面，对这类边坡稳定分析可采用不平衡推力传递法,确定了条间力的作用方向减少了n-1个未知量,2 计算公式推导,力平衡,莫尔库伦准则,不平衡推力传递法,不平衡推力传递法计算时，先假设安全系数为1，然后从坡顶的一条开始逐条向下推求Pi，直至求出最后一条的推力Pn， Pn必须为零，否则要重新假定安全系数，重新计算。 使用不平衡推力法计算时，抗剪强度指标可根据土的性质和当地经验，采用试验和滑坡反算相结合的方法确定 分条之间不能承受拉力，所以任何土条的推力如果为负，则推力不再向下传递，而对下一土条取推力为零。,复合滑动面稳定分析中最简单的一种计算方法 其抗滑安全系数可用下式表示：,其中：,填方与挖方工程土坡的稳定分析,强度指标的选用,容许安全系数,