第七章边坡稳定

第七章 压杆稳定

一、压杆稳定的基本概念

受压直杆在受到干扰后，由直线平衡形式转变为弯曲平衡形式，而且干扰撤除后，压杆仍保持为弯曲平衡形式，则称压杆丧失稳定，简称失稳或屈曲。

压杆失稳的条件是受的压力crPP。crP称为临界力。

二、学会各种约束情形下的临界力计算

压杆的临界力APcrcr，临界应力cr的计算公式与压杆的柔度il所处的范围有关。以三号钢的压杆为例：

p，称为大柔度杆，22Ecr

ps，称为中柔度杆，bacr。

s，称为小柔度杆，scr。

三、压杆的稳定计算有两种方法

1）安全系数法

stcrnPPn，stn为稳定安全系数。

2）稳定系数法

][][stAP，为稳定系数。

四、学会利用柔度公式，提出提高压杆承载能力的措施

根据il，AIi，愈大，则临界力（或临界应力）愈低。提高压杆承载能力的措施为：

1）减小杆长。

2）增强杆端约束。

3）提高截面形心主轴惯性矩I。且在各个方向的约束相同时，应使截面的两个形心主轴惯性矩相等。

4）合理选用材料。

§15-1 压杆稳定的概念

构件除了强度、刚度失效外，还可能发生稳定失效。例如，受轴向压力的细长杆，当压力超过一定数值时，压杆会由原来的直线平衡形式突然变弯（图15-1a），致使结构丧失承载能力；又如，狭长截面梁在横向载荷作用下，将发生平面弯曲，但当载荷超过一定数值时，梁的平衡形式将突然变为弯曲和扭转（图15-1b）；受均匀压力的薄圆环，当压力超过一定数值时，圆环将不能保持圆对称的平衡形式，而突然变为非圆对称的平衡形式（图15-1c）。上述各种关于平衡形式的突然变化，统称为稳定失效，简称为失稳或屈曲。工程中的柱、桁架中的压杆、薄壳结构及薄壁容器等，在有压力存在时，都可能发生失稳。

由稳定平衡转变为不稳定平衡时所受的轴向压力，称为临界载荷，或简称为临界力，用crP表示。

第七章：土坡稳定分析

名词解释

1、土坡：由于天然或地质作用形成的具有倾斜坡面的土体。

2、滑坡：土坡在一定范围内整体地沿着某一滑动面向下或向外滑动而丧失稳定性。

3、土坡稳定安全系数：抗滑力与滑动力的比值关系。

简答

1、土坡失稳的原因是什么？试例举几种失稳的原因？

答：（1）土坡作用力发生变化，如土坡上堆放材料或建造建筑物、爆破、地震改变原来的平衡状态；2）静水力的作用，如雨水或地面水流入土坡的竖向裂隙；（3）土的抗剪强度的降低，如土体中含水量增加或孔隙水压力增加。

2、研究土坡稳定的意义是什么？

答：稳定分析的目的为了保证工程建设既安全又经济，需要找到一个能够保证土坡稳定要求的最小边坡，即要研究滑动面上滑动力与土的抗剪强度之间的平衡关系，采取相应的工程措施防止土坡滑动。

3、已知一均质土坡，如何用稳定数法确定其安全系数？

答：已知坡角α，坡高H，土的物理性质指标γ、c、φ，通过α和φ查表得到相应的稳定数N，通过稳定数N（N=γHcr/c）计算出土坡极限高度Hcr，确认定边坡安全系数HHFcrs

4、土坡稳定分析的瑞典圆弧法和毕肖普法的区别？写出表达式。

答：土坡稳定分析的瑞典圆弧法忽略了土条条块间的作用力，而毕肖普法考虑了条块间的作用力。瑞典圆弧法 iiiiiiiTThbcltghbMMKsincos

毕肖普法 iiiiiiWtgXWcbmKsin)(1

第1题

解：根据题意：

干燥时 0.101.15.2122tantantansF 土坡能保持稳定

有渗流时 0.1505.05.2122tan21tantan'satsF 土坡不能保持稳定

若坡比改为1：5

干燥时 0.102.20.5122tantantansF 土坡能保持稳定

有渗流时 0.101.10.5122tan21tantan'satsF 土坡能保持稳定

第七章土坡稳定分析

土坡的稳定性是指土坡在自身重力和外部荷载作用下，能够保持不发生倾覆、滑动或坍塌的能力。土坡的稳定性分析是土坡工程设计的关键步骤之一，它的目的是确定土体的最大稳定角，以及土坡所能承受的最大荷载。

土坡稳定性分析主要包括以下几个方面：

1.荷载计算：首先需要确定土坡所受到的各种荷载，包括自重荷载、地震荷载、水压力荷载等。这些荷载将直接影响土坡的稳定性。

2.土体力学参数：土坡的稳定性分析需要确定土体的力学参数，包括土体的内摩擦角、剪胀角、孔隙比等。这些参数可以通过室内试验或现场试验来确定。

3.土体抗剪强度：土坡的稳定性分析需要确定土体的抗剪强度，包括黏聚力和内摩擦角。一般可通过室内试验或相关经验公式来确定。

4.平衡条件：土坡的稳定性分析需要确定土坡的平衡条件，即坡面上的剪切力与抗剪强度之间的平衡关系。通过平衡条件，可以计算出土坡的最大稳定角。

5.稳定性判据：土坡的稳定性分析需要选择适当的稳定性判据，以判断土坡是否稳定。常用的稳定性判据包括平衡法、极限平衡法、有限元法等。

在进行土坡稳定性分析时，需要注意以下几个问题：

1.考虑边界条件：土坡的稳定性分析需要考虑土坡周围的边界条件，包括土坡顶部的固结载荷、土坡脚部的支撑条件等。 2.考虑不同荷载组合：土坡的稳定性分析需要考虑不同荷载组合的影响，包括常规和临界荷载组合。常规荷载组合是指常规工况下土坡所承受的荷载组合，临界荷载组合是指在其中一特定条件下土坡的最不利工况下所承受的荷载组合。

3.安全系数：土坡的稳定性分析需要根据土坡的设计要求和实际情况，确定相应的安全系数。安全系数是指土坡的稳定强度与设计要求强度之间的比值，一般要求安全系数大于1

4.考虑时间因素：土坡的稳定性分析需要考虑土体的变形和固结过程。在长期静荷载作用下，土体可能发生蠕变和沉降等变形。因此，在进行土坡稳定性分析时，需要考虑时间因素的影响。

综上所述，土坡的稳定性分析是土坡工程设计中一个非常重要的环节。通过合理的荷载计算、土体力学参数确定、平衡条件分析和稳定性判据选择，可以准确评估土坡的稳定性，并确保土坡工程的安全可靠。

Chapter 7 Slope Stability Part 1 [边坡稳定]

7.1 Types of slope failure [滑坡的类型]

The most common types of slope failure [滑坡] are illustrated in Fig.7.1. Translational slide tends

to occur where an adjacent weak zone [软弱层] of soil is at a relatively shallow depth below the

surface of the slope. The failure surface tends to be plane and roughly parallel to the slope. [滑动面为平面与坡面平行]

Rotational slide is common for cohesive soil [粘性土] (e.g. clays) slope. The shape of the failure

surface in section may be a circular arc or a non-circular curve. In general circular slides are associated

with homogeneous soil conditions and non-circular slides are associated with non-homogeneous soil

conditions. [滑动面为一曲面]

7.2 Methods of slope stability analysis [边坡稳定分析方法]

The stability of a slope can be analysed using one or more of the following methods: