土坡稳定性
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土坡各参数对土坡稳定性的影响研究土坡的稳定性受到多种因素的影响,下面就从土坡外形、土坡材料和土坡力学参数三个方面,具体总结土坡影响土坡稳定性的各个因素。
一、土坡外形1、坡度:坡度是指土坡仰角,是影响土坡稳定性的重要因素,坡度过大将影响土坡的动力稳定性;2、坡面形状:坡面太复杂或过分的平直,也会影响土坡的稳定性;3、坡脚和顶点:坡脚是土坡的基础,坡脚的质量将影响土坡的稳定性;而坡顶点是土坡上方重力作用的origination point,位置不当还会影响土坡的稳定性。
二、土坡材料1、土壤本身性能:土坡的稳定性受土壤材料本身性能的影响,土壤结构良好,有足够粘性,分散性好,抗拉强度足够高,不容易发生滑动等因素会略有增大土坡的稳定性;2、土壤粒度:土壤的粒度也会影响土坡的稳定性,土壤粒度细致,孔隙小,有利于土坡的稳定性;3、含水量:土壤的含水量也会影响土坡的稳定性,含水量不足的土坡比较不稳定,过度的含水量又会降低土壤要求。
三、土坡力学参数1、坡体强度参数:抗拉强度,剪切强度,抗压强度和摩擦角等参数会影响土坡的稳定性;2、内力结构:土坡的内部力结构包括土体抗拉、抗剪、抗压、摩擦力等,它们能够抵抗外力带来的压力以及侧向作用;3、稳定指数:在计算土坡稳定性时,稳定指数是十分重要的参数,稳定指数小于1则为不稳定;4、斜坡重力: 土坡的重力也是影响土坡稳定性的重要因素,坡度越大,土坡重力作用可能会影响土坡的稳定性。
从上述对土坡各参数影响土坡稳定性的分析可以得出结论,土坡稳定性受到多种因素的影响,稳定性高低跟坡度、坡体材料的质量、力学参数和内力结构等都有关系,坡度过大、坡面太复杂或过分的平直,以及土坡材料质量差,力学参数和内力结构不符合要求都会影响土坡的稳定性。
因此,在建设和维护土坡时,应特别注意这些影响因素,及时采取有效措施,以保证土坡的安全性。
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14.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。
第七章土坡稳定性分析第一节概述土坡就是由土体构成、具有倾斜坡面的土体,它的简单外形如图7-1所示。
一般而言,土坡有两种类型。
由自然地质作用所形成的土坡称为天然土坡,如山坡、江河岸坡等;由人工开挖或回填而形成的土坡称为人工土(边)坡,如基坑、土坝、路堤等的边坡。
土坡在各种内力和外力的共同作用下,有可能产生剪图7-1 土坡各部位名称切破坏和土体的移动。
如果靠坡面处剪切破坏的面积很大,则将产生一部分土体相对于另一部分土体滑动的现象,称为滑坡。
土体的滑动一般系指土坡在一定范围内整体地沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其稳定性。
除设计或施工不当可能导致土坡的失稳外,外界的不利因素影响也触发和加剧了土坡的失稳,一般有以下几种原因:1.土坡所受的作用力发生变化:例如,由于在土坡顶部堆放材料或建造建筑物而使坡顶受荷。
或由于打桩振动,车辆行驶、爆破、地震等引起的振动而改变了土坡原来的平衡状态;2.土体抗剪强度的降低:例如,土体中含水量或超静水压力的增加;3.静水压力的作用:例如,雨水或地面水流入土坡中的竖向裂缝,对土坡产生侧向压力,从而促进土坡产生滑动。
因此,粘性土坡发生裂缝常常是土坡稳定性的不利因素,也是滑坡的预兆之一。
在土木工程建筑中,如果土坡失去稳定造成塌方,不仅影响工程进度,有时还会危及人的生命安全,造成工程失事和巨大的经济损失。
因此,土坡稳定问题在工程设计和施工中应引起足够的重视。
天然的斜坡、填筑的堤坝以及基坑放坡开挖等问题,都要演算斜坡的稳定性,亦既比较可能滑动面上的剪应力与抗剪强度。
这种工作称为稳定性分析。
土坡稳定性分析是土力学中重要的稳定分析问题。
土坡失稳的类型比较复杂,大多是土体的塑性破坏。
而土体塑性破坏的分析方法有极限平衡法、极限分析法和有限元法等。
在边坡稳定性分析中,极限分析法和有限元法都还不够成熟。
因此,目前工程实践中基本上都是采用极限平衡法。
极限平衡方法分析的一般步骤是:假定斜坡破坏是沿着土体内某一确定的滑裂面滑动,根据滑裂土体的静力平衡条件和莫尔—库伦强度理论,可以计算出沿该滑裂面滑动的可能性,即土坡稳定安全系数的大小或破坏概率的高低,然后,再系统地选取许多个可能的滑动面,用同样的方法计算其稳定安全系数或破坏概率。
土力学第7章土坡稳定分析土力学是研究土的力学性质和土体力学行为的科学,其应用范围广泛,其中土坡稳定分析是土力学的重要内容之一。
本文将介绍土力学第7章土坡稳定分析的相关知识。
一、引言土坡稳定分析是土木工程领域中常见的问题,主要涉及到土体的坡面稳定性,通过合理的土坡稳定分析,可以有效预防土体的滑坡和坍塌等不稳定现象的发生,保障工程的安全运行。
二、土坡的稳定性分析方法1. 极限平衡法极限平衡法是土坡稳定性分析中常用的一种方法,主要通过确定土体内部的抗剪强度参数和荷载作用下的地下水位来评估土坡的稳定性。
该方法的基本原理是在土体发生滑动时,抗剪强度趋向于零,并以它为基础,推导出坡面上的切线力和压住力相平衡的几何关系。
2. 推移滑坡法推移滑坡法也是一种常用的土坡稳定性分析方法,它是通过计算土体受力平衡的状态下,坡面上产生滑动的可能性来进行稳定性评估。
在该方法中,通过施加水平力和重力对土坡进行计算,计算过程中考虑土体的切线力、压实力和滑动力等因素,以确定滑动的可能性。
3. 数值模拟法数值模拟法是近年来发展起来的一种土坡稳定性分析方法,它基于计算机技术和数值计算方法,通过建立数学模型对土坡进行力学分析。
数值模拟法可以更精确地描述土体的变形、滑动过程,并且可以考虑更多的影响因素,如土体的非线性行为和边界条件等,从而提高了分析的准确性和可靠性。
三、土坡稳定分析的应用案例1. 坡度较陡的公路土方工程对于坡度较陡的公路土方工程,土坡稳定性分析显得尤为重要。
在该案例中,可以采用极限平衡法来评估土坡的稳定性,并结合现场勘察数据和实验结果对土体的参数进行调整,从而得出最终的稳定性评估结果。
2. 水土保持工程水土保持工程中的护坡设计也需要进行土坡稳定性分析。
通过采用推移滑坡法,可以对护坡结构进行设计和评估,确保其能够承受地表径流和土壤侵蚀的作用,保持坡面的稳定性。
3. 基坑开挖工程在基坑开挖工程中,经常需要进行土坡稳定性分析,以确保土坡在开挖和施工过程中的稳定性。
土坡稳定性1、静止土压力earth pressure at rest1.土体处于天然状态的土压力;2.挡土结构物在土的作用下不发生任何方向的移动或转动,保持静止状态时,土作用在挡土结构物上的压力。
2、主动土压力active earth pressure挡土结构物在土的作用下背离土体或转动,土体达到极限平衡时,作用于挡土结构物上的最小侧向土压力。
3、被动土压力passive earth pressure挡土结构物在接近于水平的外力作用下向土体移动或转动,土体达极限平衡时,作用于挡土结构物上的最大侧向土压力。
4、朗肯土压力理论Rankine`s earth pressure theory朗肯于1857年提出的古典土压力理论,用以计算土体作用于挡土墙上的主动或被动土压力。
它假设:1.墙背为光滑的,水平面及竖直面上均无剪应力,即该两面均为主应力作用面;2.土体内各点都处于极限平衡状态。
当土体处于主动状态时,最大主应力作用面为水平面;当土体处于被动状态时,最大主应力面为竖直面。
5、库仑土压力理论Coulomb`s earth pressure theory库仑提出的古典土压力理论。
当挡土墙背离土体或向土体移动时,假设墙后土体沿水平面成一定倾角的平面发生破坏,分析滑动土块体力的极限平衡,计算墙背土压力。
试算一系列不同滑动面墙背的土压力,确定最危险的土压力,即得墙背主动土压力或被动土压力。
6、斜坡稳定性slope stability斜坡上一定范围内岩土体的稳定程度。
经多个可能滑动面的抗滑验算,其中最危险的滑动面的抗滑安全系数可用以表示斜坡的稳定性。
7、稳定系数stability number反映粘性土内聚力和边坡稳定高度关系的系数。
为土坡的稳定高度和土的重度的乘积与土的内聚力的比值。
8、条分法method of slices计算倾斜岩土体滑动危险性的方法。
一般沿验算滑动的方向将土体划分为一系列的垂直条带。
由各条带的土重和各条带间的相互作用力(在某些简化计算法中,常略去各条带间的相互作用力),利用静力平衡原理,计算各条带滑动面上的滑动力和抗滑力的总和的平衡关系,即能分析计算出边坡的抗滑安全系数的方法。
9、极限平衡法limit equilibrium method岩土体稳定性分析方法之一。
可在岩土体中假定一破坏面(直线、圆弧、对数螺旋或其它不规则面)并划出脱离体,根据作用在脱离体上的已知力计算出为维持脱离体平衡在破坏面上所需要的土的抗剪强度,并与破坏面实际所能提供的土的抗剪强度比较,求得岩土体稳定性的安全系数。
10.砂土的自然体止角砂土堆积成的土坡,在自然稳定状态下,的极限坡角,称为自然体止角,砂土的自然止角数值等于或接近其内摩擦角,人工临时堆放的砂土,常比较疏松,其自然体休止角略小于同一级配砂土的内摩擦角。
二、填空题1.作用在墙背上的土压力有三种:、、,在相同的墙高和填土条件下,三种土压力的关系为。
(静止土压力主动土压力被动土压力主动土压力小于静止土压力小于被动土压力)2.朗肯压力理论的基本假定是、、。
(墙背是垂直的光滑的墙后填土表面水平)3.库伦土压力理论的基本假定为、。
(墙后填土是均匀的散粒土滑动破裂面为通过墙踵的平面)4.挡土墙按结构型式分有很多种,常见四种型式是、、、。
(重力式挡土墙悬臂式挡土墙锚杆挡土墙加筋土挡土墙)5.重力式挡土墙依靠维持稳定,根据墙背的倾角不同,重力式挡土墙可分为、和三种。
作用在墙背的主动土压力,以最小,居中,最大。
式的墙后填土较困难,常用于开挖边坡时设置的挡土墙。
(墙身自重仰斜式直立式俯斜式仰斜式直立式俯斜式仰斜式)6.挡墙应每隔m设置伸缩缝一道,缝宽可取 mm左右。
(10-20 20) 7.挡土墙的稳定验算包括和,前者要满足要求,后者要满足要求。
(抗倾覆稳定验算抗滑移稳定验算大于 1.5 大于1.3)8.为了施工的方便,仰斜式墙背的坡度不宜缓于,墙面与墙背平行,竖直式的墙面坡度不宜缓于,以减少墙身材料,墙体在地面以下部分可做成,以增加墙体抗倾覆的稳定性。
为了增大墙底的抗滑能力,基底可做成。
(1:0.25 1:0.4 台阶形逆坡)9.已知某地下室外墙,墙高3.0m,墙后填土为坚硬的粉质土,侧压力系数为0.33,该粉质粘土的重度16.8kN/m3 ,则在墙底处,由填土所产生的侧压力大小为 ,在1m墙长范围内填土所产生的土压力大小为,该土压力作用在距墙底m处。
(16.632kPa 24.948kN 1m)10.有一挡土墙,高6m,墙背竖直光滑,墙后填土面水平,填土为粘性土,其重度17kN/m3 ,内摩擦角20度,内聚力9kPa,则作用在该挡土墙上的主动土压力大小为,主动土压力的作用点离墙底的距离为m。
(90.4kN/m 1.55m)11.某挡土墙,高5m,墙背竖直、光滑,墙后填土面水平,填土分两层:第一层: 厚2m,重度16.5kN/m3 ,内擦角30度,粘聚力0kPa.第二层:厚3m,重度18.6kN/m3,内摩擦角25度,粘聚力10kPa.则在第一层与第二层交界面处上表面的被动土压力强度为 ,该处下表面的主动土压力强度为 ,作用在整个挡土墙上的主动土压力为 ,被动土压力的作用点距墙底的距离为m.(11kPa 0.653kPa 46.93kN/m 1.65m)12.某挡土墙高5m,墙背竖直、光滑;墙后填土土面水平,地下水位在填土面下3m处,若墙后填土为砂土,地下水位以上土重度为18kN/m3,地下水位以下土的重度20kN/m3,内摩擦角30度,则地下水位面处的土压力强度为 ,墙底的土压力强度为 ,作用在挡土墙上的总主动土压力为 .墙底处的水压力强度为 ,作用在挡土墙上的总静水压力为 ,总侧压力为。
(18kPa 24.7kPa 69.67kN/m 20kPa 20kN/m 89.67kN/m)13.已知某挡土墙,墙背竖直、光滑,墙后填土表面水平,墙后填土为粘性土,且内摩擦角为36度,则主动土压力系数为。
(0.26)14.某挡土墙高4.5m,墙背倾角 10度(俯斜),填土坡角15度,填土为砂土,容重17kN/m3 ,内摩擦角30度,填土与墙背的外摩擦角20度,侧作用在墙背上的主动土压力为 ,土压力作用点距墙底的距离为。
(85.1kN/m 1.5m)三、项选择1.设计重力式挡土墙时,下列哪项计算是不需要的( A )。
A.挡土墙墙体的弯曲抗拉强度计算B.挡土墙基础底面的地基承载力验算C.挡土墙的抗倾覆、抗滑移稳定性验算D.挡土墙基底下有软弱下卧层时,要进行软弱下卧层的承载力验算和地基稳定性验算2.防治滑坡的处理措施中,下列哪项叙述不正确( D )。
A.在滑体主动区卸载或在滑体阻滑区段增加竖向荷载B.设置排水沟以防止地面水进入滑坡地段C.采用重力式抗滑挡墙,墙的基础度面埋置于滑动面以下的稳定土层或岩层中D.对滑体采用深层搅拌法处理3.挡土墙后填土处于主动极限平衡状态时,则挡土墙( C)A.被土压力推动而偏离墙背土体B.在外荷载作用下推挤墙背后土体C.在外荷载作用下偏离墙背后土体D.被土体限制而处于原来位置4.用库伦土压力理论计算挡土墙的压力时,下面哪种情况的主动土压力最小( D )。
A.土的内摩擦角较大,墙背外摩擦角较小B.土的内摩角较小,墙背外摩擦角较大C.土的内擦角和墙背外摩擦角都较小D.土的内摩擦角较大,墙背外摩擦角较大5.无粘性土坡的稳定性,( B )。
A.与坡高无关,与坡角无关B.与坡高无关,与坡角有关C.与坡高有关,与坡角有关D.与坡高有关,与坡角无关6.挡土墙的抗倾覆安全系数应满足( A )。
A.大于等于1.5 B. 大于等于1.3 C. 大于等于1.0 D. 大于等于1.17.在相同的条件下,土压力最大的是( B )。
A.主动土压力B.被动土压力C.静止土压力D.不确定8.地下室外墙所受的土压力可以视为( C )。
A.主动土压力B.被动土压力C.静止土压力D.都有可能9.设计仅起挡土作用的重力式挡土墙时,土压力应按( A )计算。
A.主动土压力B.被动土压力C.静止土压力 D视情况而定10.产生被动土压力所需的位移量与产生主动土压力所需的位移量之间的关系为( B )。
A.被动土压力所需的位移量小于主动土压力所需的位移量B.被动土压力所需的位移量大于主动土压力所需的位移量C.被动土压力所需的位移量等于主动土压力所需的位移量D.不能确定11.挡土墙的稳定性验算应满足( A )。
A.抗倾覆稳定系数小于等于1.5,抗滑移稳定系数小于等于1.3B.抗倾覆稳定系数小于等于1.5,抗滑移稳定系数小于等于1.1C.抗倾覆稳定系数小于等于1.3,抗滑移稳定系数小于等于1.5D.抗倾覆稳定系数小于等于1.1,抗滑移稳定系数小于等于1.312.挡土墙后有地下水时对墙的稳定性安全系数的影响是( A )。
A.减小 B.增大 C.无变化 D.不定13.设计重力式挡土墙时,土压力应按( A )计算。
A.标准值B.设计值C.既可采用标准值,也可采用设计值14.静止土压力的特点是( B )。
A.墙后填土处于极限平衡B.挡土墙无任何方向的移动或转动C.土压分布图只表示大小,不表示方向D.土压力的方向与墙背法线有一角度15.计算重力式挡土墙时,荷载应按( A )计算。
A.基本组合,其分项系数均为1.0B.基本组合,其分项系数均为1.2C.基本组合,其分项系数为1.2或1.4D.长期效应组合,其分项系数均为1.016.大堤护岸边坡,当河水高水位骤降到低水位时,边坡稳定性有何影响?(A)(A)边坡稳定性降低;(B)边坡稳定性无影响;(C)边坡稳定性有提高17.挖方边坡的瞬时稳定性与长期稳定性安全度有何不同?(A)(A)F瞬>F长;(B)F瞬=F长;(C)F瞬<F长18.在C=15kPa,φ=10°,γ=18.2kN/m3的粘性土中,开挖6m的基坑,要求边坡的安全系数为F=1.5,试问边坡的坡角β应为多少?(已知φ=10°时,β=15°,Ns=43.48,β=30°,Ns=12.58,β=45°,Ns=9.26)(A)(A)≤35°;(B)≤37.5°;(C)≤45°四、多项选择题1.设计重力式挡土墙时,对荷载的取用和基底反力的偏心距控制,下面说法中正确的是( BD )。
A.验算抗滑移,抗倾覆稳定性时,土压力和自重力压力均乘以荷载分项系数1.2B.验算抗滑移,抗倾覆稳定性时,土压力和自重压力均乘以荷载分项系数1.0C.基底的反力偏心距应小于或等于b/6(b为基础宽度)D.基底的反力偏心距允许大于b/6(b为基础宽度)2.下面可以作为挡土墙后填土的是( ABC )。
A.无粘性土B.掺入适量块石的粘性土C.碎石、砾石、粗砂D.粘土3.挡土墙的稳定性验算,要满足(AB )。