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1、会计学1西安理工大学土质边坡的稳定性西安理工大学土质边坡的稳定性无粘性土坡的稳定性无粘性土坡的稳定性无粘性土坡的稳定性无粘性土坡的稳定性均质干坡和水下坡：没有渗透力作用表面取微单元体进行受力分析表面滑动临界坡角第1页/共32页有渗流作用的均质土坡在逸出点表面取一定体积的微单元体进行受力分析微单元体沿坡面滑动的安全系数第2页/共32页如果渗流逸出段顺坡面流动，则：与干坡或水下坡比较，当渗流逸出段顺坡面流动时，安全系数降低约一半。因此，有渗流逸出时，下游坝坡要平缓的多。第3页/共32页部分浸水土坡部分浸水土坡部分浸水土坡部分浸水土坡当水库部分蓄水时，水位以上是干坡，以下是浸水坡，由于水位上下坡体的
2、容重从干重度变为浮重度，下部的抗滑力减小，即使粗粒土坝壳，其危险滑动面也可能向坝体内深入。第4页/共32页根据力的平衡关系，只有两个方程，而未知量有三个。属于超静定问题。进一步将折线形滑体在转折处分离为两个脱离体，并假定力的作用方向。令P1 与内坡DC平行,考虑块体BCDE的平衡然后，分析块体EDA的沿AD滑动的安全性第5页/共32页粘性土坡的稳定性粘性土坡的稳定性粘性土坡的稳定性粘性土坡的稳定性 粘性土坡的抗剪强度包括粘聚力和摩擦力两项，由于粘聚力的存在，粘性土坡不像无粘性土坡一样沿表面滑动，而是深入土体内部的滑动。根据极限平衡理论分析，均质粘性土坡的滑动面为对数螺线，近似与圆柱面。实际观测
3、到的滑面亦呈圆弧面。整体圆弧滑动法：K.E.Petterson,1915下滑力矩：抗滑力矩：第6页/共32页条分法的基本概念 当摩擦角大于零时，滑动面上不同位置处土的抗剪强度不同，为了考虑抗剪强度的变化，通常采用条分法，分别考虑各个竖直线分割条块的抗剪强度。把每个条块当作刚体。每一个条块的已知量：求解量每一个条块只能建立三个平衡方程和一个极限平衡方程。第7页/共32页瑞典条分法瑞典条分法瑞典条分法瑞典条分法假定条块间的作用力大小相等，方向现方向相反，相互抵消。根据径向力的平衡关系：根据滑弧面上的极限平衡关系：重力力矩：抗力力矩：第8页/共32页根据力矩平衡关系：瑞典条分法是忽略了条间作用力的一
4、种简化方法，它只满足了力矩平衡关系，而不满足力的平衡关系。第9页/共32页毕肖普方法，毕肖普方法，毕肖普方法，毕肖普方法，A.N.Bishop,1955A.N.Bishop,1955根据竖向力平衡关系第10页/共32页根据满足安全系数的极限平衡条件第11页/共32页考虑整个滑动体的整体力矩平衡条件，各土条的作用力对于圆心的力矩之和为零。这时条间力Pi 和Hi是成对出现的，大小相等，方向相反，互相抵消，对圆心不产生力矩；滑动面上的正压力通过圆心，也不产生力矩。因此，只有重力和滑动面上的切向力产生力矩。第12页/共32页令与瑞典条分法相比较，简化毕肖普方法是在不考虑条间切向力的条件下满足了力的多边
5、形闭合条件，也就说考虑条间水平力的作用。第13页/共32页普遍条分法（简布法，普遍条分法（简布法，普遍条分法（简布法，普遍条分法（简布法，N.JanbuN.Janbu）普遍条分法的特点是假定条块间的水平作用力的位置。在这一前提下，每个条块都满足全部静力平衡条件和极限平衡条件，滑动体的整体力矩平衡条件得到了满足，而且适用于任何滑动面而不必规定滑动面是一个圆弧面。第14页/共32页根据竖向力平衡关系根据水平向力平衡关系根据极限平衡条件第15页/共32页由上式整理得到上式代入前面 计算式第16页/共32页上式与毕肖普计算公式很相似，但分母有差别。毕肖普公式是根据滑动面为圆弧面，滑动土体满足力矩平衡条
6、件推导出的。简布法则是利用力的多边形闭合条件和极限平衡条件，最后由条间水平向推力代数和为零的条件推出的。第17页/共32页根据单个条块的力矩平衡关系，推导条块间切向力增量略去高阶微分微分项整理后得依据，通过迭代法求解第18页/共32页令求解步骤第19页/共32页渗流条件下土坡的稳定分渗流条件下土坡的稳定分渗流条件下土坡的稳定分渗流条件下土坡的稳定分析析析析总应力法与有效应立法稳定渗流条件下两种分析方法方法之一：土体整体作为脱离体，滑动面为脱离体的边界面，该界面上作用有水压力，在确定滑面上的法向力时，考虑水压力的作用。方法之二：土骨架作为脱离体，孔隙中的渗流作为连续体，对于土骨架受到渗透力和浮力
7、作用，不再考虑滑动面上的水压力作用。第20页/共32页方法之一：第i个土条浸润线等势线有效法向力安全系数第21页/共32页方法之二：浸润线第i个土条渗透力安全系数第22页/共32页地震期边坡的稳定分析地震期边坡的稳定分析地震期边坡的稳定分析地震期边坡的稳定分析 地震对边坡稳定的影响有两种作用：一是使坡体随时间变化的加速运动，产生惯性力，促使边坡滑动；一是震动作用使土体趋于变密，饱和条件下会产生孔隙水压力，从而减小土的抗剪强度。对于密实的粘性土，第一种惯性力起主导作用；而对于饱和、松散的无粘性或低塑性粉质土，则第二种作用影响大。一般通过总应力分析方法考虑地震惯性力进行稳定分析拟静力法。地震惯性力
8、设计烈度水平向地震惯性力综合影响系数 1/4地震加速度分布系数第23页/共32页竖向水 平 向碾压式土坝、堆石坝地震加速度分布系数对于土石坝，地震惯性力的计算一般只计水平向地震力，但对于高烈度8、9的大型工程，还要计算竖向地震惯性力。竖向地震系数一般取水平向地震系数的2/3，同时考虑两向惯性力时，还要计耦合系数，取1/2。故竖向地震惯性力为：第24页/共32页法向力满足极限平衡条件的切线抗力滑动力矩抗滑动力矩第25页/共32页计算实例分析计算实例分析计算实例分析计算实例分析Bishop Method第26页/共32页Janbu Method第27页/共32页Bishop Method第28页/
9、共32页Janbu Method第29页/共32页Bishop Method第30页/共32页总总 结结1 1、土质边坡的稳定分析方法是基于莫尔库伦强度理论和土、土质边坡的稳定分析方法是基于莫尔库伦强度理论和土、土质边坡的稳定分析方法是基于莫尔库伦强度理论和土、土质边坡的稳定分析方法是基于莫尔库伦强度理论和土体的静力平衡条件的方法。体的静力平衡条件的方法。体的静力平衡条件的方法。体的静力平衡条件的方法。2 2、无粘性土坡的失稳滑动呈坡面表层滑动；粘性土坡的失稳、无粘性土坡的失稳滑动呈坡面表层滑动；粘性土坡的失稳、无粘性土坡的失稳滑动呈坡面表层滑动；粘性土坡的失稳、无粘性土坡的失稳滑动呈坡面表层
10、滑动；粘性土坡的失稳滑动面呈坡体内弧面滑动；天然土坡可能沿着软弱结构面滑动面呈坡体内弧面滑动；天然土坡可能沿着软弱结构面滑动面呈坡体内弧面滑动；天然土坡可能沿着软弱结构面滑动面呈坡体内弧面滑动；天然土坡可能沿着软弱结构面滑动。滑动。滑动。滑动。3 3、对于不同工作条件下的土坡，在稳定分析时考虑相应的荷、对于不同工作条件下的土坡，在稳定分析时考虑相应的荷、对于不同工作条件下的土坡，在稳定分析时考虑相应的荷、对于不同工作条件下的土坡，在稳定分析时考虑相应的荷载组合和选用相应的强度指标。载组合和选用相应的强度指标。载组合和选用相应的强度指标。载组合和选用相应的强度指标。4 4、影响土坡稳定的因素：土
11、性条件、坡形条件、荷载条件等。、影响土坡稳定的因素：土性条件、坡形条件、荷载条件等。、影响土坡稳定的因素：土性条件、坡形条件、荷载条件等。、影响土坡稳定的因素：土性条件、坡形条件、荷载条件等。5 5、增稳措施：增加抗力（坡底堆载、设置挡墙、埋设抗滑桩、增稳措施：增加抗力（坡底堆载、设置挡墙、埋设抗滑桩、增稳措施：增加抗力（坡底堆载、设置挡墙、埋设抗滑桩、增稳措施：增加抗力（坡底堆载、设置挡墙、埋设抗滑桩、增设土锚杆、固化土体），减小下滑力（削坡、坡顶减荷、增设土锚杆、固化土体），减小下滑力（削坡、坡顶减荷、增设土锚杆、固化土体），减小下滑力（削坡、坡顶减荷、增设土锚杆、固化土体），减小下滑力（削坡、坡顶减荷、降低浸润面）。降低浸润面）。降低浸润面）。降低浸润面）。第31页/共32页