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第八章土坡稳定性分析§8.1 概述一、土坡原因在于土体内的剪应力在某时刻大于土的抗剪强度。
土中剪应力和土体的抗剪强度随时间是变化的。
1．促使剪应力增加的原因有：172（1）土坡变陡；（2）渗透水流的动水压力过大；（3）坡顶有超载作用；（4）打桩、爆破、地震、火车、汽车等动荷载作用均会增加剪应力。
2．造成土抗剪强度降低的原因有：（1）冻胀再融化；（2）振动液化；（3）浸水后土的结构崩解；（4）土中含水量增加等。
土坡失稳一般多发生在雨天，因为水渗入土中一方面使土中剪应力增加了；另一方面又使土的抗剪强度降低了，特别是坡顶出现竖向大裂缝时，水进入竖向裂缝对土坡产生侧向压力，从而导致土坡失稳。
因此，土坡产生竖向裂缝常常是土坡失稳的预兆之一。
四、影响土坡稳定性的主要因素（1）边坡坡角β。
坡角β越小愈安全，但是采用较小的坡角β，在工程中会增加挖填方量，不经济。
（2）坡高H。
H越大越不安全。
（3）土的性质。
γ、ϕ和c大的土坡比γ、ϕ和c小的土坡更安全。
（4）地下水的渗透力。
当边坡中有地下水渗透时，渗透力与滑动方向相反时，土坡则更安全；如两者方向相同时，土坡稳定性就会下降。
（5）震动作用的影响。
如地震、工程爆破、车辆震动等。
173174（6）人类活动和生态环境的影响。
§8.2 无粘性土坡稳定分析由粗颗粒土（c =0）所堆筑的土坡称为无粘性土坡。
无粘性土坡的稳定分析比较简单，下面分两种情况进行讨论。
一、无渗流作用时的无粘性土坡在分析无粘性土的土坡稳定时，根据实际观测结果，通常均假设滑动面为平面。
上图为一简单土坡，土坡高为H ，坡角为β，土的重度为γ，土的抗剪强度ϕστtan =f 。
若假定滑动面是通过坡角A 的平面AC ，AC 的倾角为α，并沿土坡长度方向截取单位长度进行分析，则其滑动土楔体ABC 的重力为：()ABC W ∆⨯=γ则沿滑动面向下的滑动力为：αsin W T =抗滑力为摩擦力，即：tan cos tan T N W ϕαϕ'==土坡滑动稳定安全系数为：αϕαϕαtan tan sin tan cos =='==W W T T F s 滑动力抗滑力175当βα=时，滑动稳定安全系数最小，即βϕtan tan min =S F 由上式可得如下结论：（1）当坡角ϕβ=，S 1F =，即土坡处于极限平衡状态，此时β称为天然休止角；（2）只要坡角ϕβ<（S 1F >），土坡就稳定，而且与坡高无关； （3）为了保证土坡有足够的安全储备，一般要求S 1.3~1.5F >。
土坡稳定分析概述自然环境的影响对地表构成的坡体，工程活动的需要形成的边坡，在内因条件和外因条件的共同影响下，使得坡体在一定的应力和土体强度条件下保持着平衡稳定，当稳定所对应的外部条件发生了改变时，其所对应的应力状态也将发生改变，当应力的改变并同时影响着坡面土体强度变化或超出了坡体强度所对应的范围后，旧的平衡被打破，新的平衡必将去取代原有的平衡状态，因此出现了滑坡。
为了对坡体进行安全性评价，就建立了各种土坡稳定分析的方法和评价机制。
值得注意的是，工程中的坡体稳定分析的方法大都建立在使用静态参数的基础上，稳定分析计算的结果是使用安全系数去度量的，因而计算的结果是静态的反映。
然而，土坡的安全性却是相对是动态的、变化的，应当建立与其动态相适应的评价机制，可以这样说，对于土坡的真正安全可靠性评价还没有实现。
目前在工程应用实际中，评价坡体稳定的方法依然是安全系数的度量——相对是静态的方法。
从十九世纪二十年代所提出的瑞典圆弧分析法，到当前各类的数值计算方法，应用土体的强度参数大多在某一确定强度条件下，建立坡体稳定分析的方法，求得土坡稳定的安全系数评价，并作为工程具体应用的依据。
分析土坡稳定所采用的具体计算方法时，一般将土坡安全系数Fs定义为抗滑力矩和滑动力矩之比或抗剪强度（能力）和剪应力（能力）之比，通常假定不同的滑裂面，求得不同的安全系数，经试算得到最小的安全系数值，作为土坡稳定的安全系数和相应的滑裂面。
而采用的分条——将假设滑动土体划分为土条作为分析单元——从单元土条受力角度出发，考虑其边界受力条件，寻求必要的平衡方程，经过假定条件处理，以减少待定的未知量，应用极限平衡的原理，建立坡体整体评价的安全系数的过程计算方法成为不少学者致力改进的方向，为土坡坡体稳定分析建立评价的具体参数。
土坡稳定分析的研究发展大体分为：在十九世纪六十年代以前，以减少计算工作量、寻找滑动中心和滑裂面的规律是研究的主要目标；随着计算技术和计算机的出现和应用，对基本假定进行修改和补充、使之更符合实际的普遍条分法并借和计算机程序设计提出新的分析方法数值计算的现代阶段。
