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1、土坡稳定分析中的几个问题,殷宗泽 （河海大学）,1. 关于孔隙水压力,瑞典条分法,总应力法,用总应力强度指标，容重为,土重看成饱和重，再减去滑面上的水压力；,土重看成浮重，不减水压力,有效应力法,用有效应力强度指标 理应可超静孔隙水压力，也可总水压力，只要重量配套,后者对。 瑞典法，u 必须是指超静孔隙水压力； 不能看作总水压力，用饱和重。这是瑞典法存在问题。,简化毕肖普公式,饱和重，减水压力,浮重，不减水压力,毕肖普法：可以将孔压理解为超静水压力，也可以理解为总水压力， 只要重力计算与之配套，都能得出正确的滑面有效法向应力。,有渗流时 瑞典法，孔压理解为超静孔隙水压力,下水位作为静水位,上水
2、位作为静水位,瑞典法，以静水位来定超静水压力存在两个问题： 有上下两个水位，解不唯一； 对稳定渗流情况仍存在超静水压力，与用固结排水剪强度不一致。,总应力法,建议：有渗流情况，超静水压力理解为超稳定水压力 “静”，流动状态下的静。 稳定渗流的浸润线与静水面等同，固结完成，超静水压力为0。 总应力有效应力 用固结排水剪强度指标。 安全系数公式中，滑面法向应力要用固结应力，土条重为有效重,2. 渗流对土坡的稳定的影响,影响： （1）能引起滑动力（矩） （2）会影响抗滑力（矩） 两类分析方法： （1）渗透力法取土骨架为脱离体，土重取浮容重 （2）边界水压力法取土骨架和水的共同体为脱离体， 土重取饱和
3、容重，考虑滑动体边界上的水压力。,渗透力法,边界水压力法,坡外水位以上水重引起力矩 渗透力对圆心的力矩,忽略渗透力对抗滑力影响,替代容重法,超稳定水压力的概念,实际水压力为， 土条的有效重为,超静水压力=0。,在 作用下已稳定,3. 拟静力法的存在问题,瑞典法,（1）水平地震力对抗滑力矩的影响,Q是体积力，会影响滑面法向力 它作用在土条形心 不能向下移置于该土条的底面 只能沿着水平线作用到滑面上,安全系数偏大。,简化毕肖普,毕肖普,水平地震力Q 会影响X 影响T和N 不可令X0,（2）坡外动水压力的影响,水平地震力Q与土条重成正比，坡外水位以下用饱和重还是浮重？ 浮重？ 孔隙中的水是被土骨架带
4、着一起振动的，当然也受地震力。 饱和重？ 水库中有水与没有水，地震反应一个样。 仍然有待研究,虎跳峡 h265m,（3）地基中的水平地震力的影响,摩擦角较小时 滑弧取得愈深，滑动力矩愈大，安全系数愈小,容重11.0 kN/m3，c10kPa，,只要R24.2m，即滑弧深大于12.1m，弓形体就要滑出地面，而且画的滑弧愈大，滑出的可能性愈大。,9度地震（地震系数0.4） 综合影响系数.025,设,设,4. 拟静力法的改进,A. 水平地震力对抗滑力矩影响,土坡高5m，坡比1:1.5，容重11.0 kN/m3，c20kPa，,地震烈度为9度。,土坡高5m，坡比1:1,容重11.0 kN/m3 c10
5、kPa,容重11.0 kN/m3,c10kPa，,地震烈度为8度。,提出以下可能的改进方法： （1）假定地基弓形体上的地震力不引起危险滑面的改变 （2）假定地基弓形体上的地震力对土坡稳定性无影响 （3）假定地基土的综合影响系数随土的强度减小而减小,B. 弓形体上的地震力,5. 有限元法土坡稳定分析,有限元法用于土坡稳定分析的优点： 滑动面上的计算应力比较真实 可考虑应力应变的非线性和弹塑性。拟静力条分法，存在不少问题，用有限元法计算滑面应力能合理解决。 将稳定和位移的发展联系起来 现场测出位移的发展，可估计安全系数，这对施工中检测和控制边坡的稳定性是十分重要的。 浸水时会发生变形对边坡稳定性影
6、响 膨胀土和黄土边坡，滑面上下变形不均就会剪应力。,滑面有限元应力分析法,有限元土坡稳定分析方法,有限元强度折减法,圆弧滑面,安全系数定义,非圆弧滑面,动态规划法,模式搜索法,F,=,(,c,+,tan,),K,s,f,t,D,D,L,L,现状,应力水平法,直接方法,（1）应力水平法,应力水平法误差较大,现状,（2）滑面有限元应力法,现状,圆弧滑面,B,“n+1“,A,Y,“i“,“1“,Ri,i,i+1,k,j,Si,j,k,.i,i+1.,动态规划法,非圆弧滑面,现状,直接算出滑面上的应力,有限元圆弧滑动法,圆弧滑面,（殷宗泽，吕擎峰）,F,=,(,c,+,tan,),K,s,f,t,D,
7、D,L,L,局部滑动带细化,给定圆心坐标(x0,y0),网格剖分,有限元计算,计算局部最 小安全系数,搜索全局最 小安全系数,计算过程,Bishop法的最小安全系数为1.85,最小安全系数为1.86,土层的双曲线模型参数,算例,长河坝 h240m,算例,（4）强度折减法,令,试算，令 从1.0开始逐步增大，算得的位移逐步增大，破坏单元逐步增多，乃至最后达到整体失稳。这时的 就是真正的安全系数,关键用什么标准来判别整体失稳 （1）最大节点水平位移达到某值 （2）作迭代计算时达到不收敛,仍然有待研究,6. 安全系数的定义,毕肖普定义,刚体,整体及每一个分体 强度发挥程度一致,平均意味着各土条 强度发挥程度不一致,为什么各土条的剪应力正好等于,谢 谢,