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7.2.1土坡稳定性基本概念.PPT - test

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土坡稳定分析ppt课件

土坡稳定分析ppt课件

陈祖煜(通用)条分法
陈祖煜对Morgentern法作了改进。 结合更一般工程实际，如地震力、坡面 载荷等，从土条的静力平衡得到的微分 方程出发，结合相应的边界条件，推导 出带有普遍意义的极限平衡方程式
陈祖煜(通用)条分法
土坡与土条示意图
x y
坡面线y=z(x)
G
β
Δx
滑裂面y(x)
a
b
Y+ΔY
Z+ΔZ
摩根斯坦（Morgenstern－ Price ）法
根据安全系数的定义及摩尔—库伦准则 ， 同时引用关于孔隙应力比的定义，分别得 ：
dT 1c'dsxecdN 't g '
Fs
dUsudW sec
摩根斯坦（Morgenstern－ Price ）法
综合以上各式，消去dT及dN′，得到每 一土条满足力的平衡的微分方程为 ：
E ( y y t) ( d 2 ) y ( E d E ) ( y d ) ( y y t d y t) ( d 2 ) y
X d 2 ( X x d ) d 2 X U x ( y h ) ( d 2 ( y U d ) ( y U d ) ( y h d )h
摩根斯坦（Morgenstern－ Price ）法
c 已知：方程中的
dW dx
、dU
dx
以求出，同时土质指标
dy
及 dx 都可
、tg 及孔隙
、
压力比ru也是给定的 ；
未知：E′、X及函数y=y′t(x)，还有安全
系数Fs
摩根斯坦（Morgenstern－ Price ）法

粘性土土坡的稳定分析-PPT

粘性土土坡的稳定分析-PPT

大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
太沙基公式
• 基本假定: 1)土条两侧得推力Pi、Pi+1和摩擦力Hi、Hi+1得合
力大小相等、方向相反; 2)且她们得作用线重合。
• 受力分析: 1)土条得重力Wi 2)土条得径向反力Ni 3)侧向反力Ti
太沙基公式
• 抗转动稳定安全系数: 滑动力矩:
影响土坡稳定得因素
• 地震作用:
影响土坡稳定得因素
• 地震惯性力: 水平向地震惯性力为:
Qi K H CziWi
1)KH就是水平向地震系数,为地面水平最大加速 度得统计平均值与重力加速度之比;
2)Cz就是综合影响系数,一般取0、25; 3)Wi就是土条得自重; 4)i就是地震加速度分布系数。 • 一般只考虑水平向地震作用,但设计烈度9度以 上,应同时考虑水平向和垂直向地震作用。
抗剪强度只发挥了一部分,与侧向力相平衡;
Ti
cili Fs
Nitgi
Fs
3)当整个滑动土体处于平衡状态时,各土条对园 心得力矩之和为0,条间推力为内力,将相互抵消。
• 计算简图:
毕肖普公式
毕肖普公式
• 抗转动稳定安全系数:
Fs
cili [(Wi Hi Hi1) cosi (Pi1 Pi ) sini ]tgi
所有土条自重引起得切向力对园心得力矩。
抗滑力矩:
所有土条底部得抗剪强度对园心得力矩。
则抗转动稳定安全系数为抗滑力矩与滑动力矩之
比:
Fs
MR Ms
(cili Wi cositgi ) Wi sin i
毕肖普公式
• 基本假定: 1)考虑土条两侧得推力; 2)当土坡处于稳定状态时,任一土条内滑弧面上得

7.2.2土坡稳定及其影响因素.PPT - test

7.2.2土坡稳定及其影响因素.PPT - test
在坡顶堆载，修建建筑物或堆放建筑材料时，可能使原来 稳定的土坡产生滑动，应根据标准规范确定安全距离以防 止土坡滑动；
建筑物
有缘学习更多驾卫星ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）
土力学 Soil Mechanics
人工填筑的土坝、路堤、路基、切坡等要采用合适的边 坡坡度。由于这些工程长度很大，边坡稍为改陡一点， 往往可以节省很大工程量。但是理想的边坡需多大，才 能既安全又经济，需结合标准规范研究与计算。
土体内部切应力 土的抗剪强度f
土力学 Soil Mechanics
另一方面是外界各因素 的影响使土的抗剪强度 降低。大量的事实也证 明了，滑坡及边坡坍塌 往往发生在雨季或暴雨 之后。使土体的强度降 低，加剧潜在滑动面的 破坏。
气候等自然条件的变化 土体收缩膨胀 土体冻结融化 雨水入渗使土湿化 土体松软强度降低 土坡附近施工引起的振动 打桩 爆破 车辆行驶 地震引发的土体液化等
在基坑开挖时，对于不同的土质、不同的基础埋深， 要采用不同的开挖方式。垂直开挖易产生基坑失稳破 坏，而边坡太缓，则工程量大，在密集建筑区进行基 坑开挖，可能会影响邻近建筑物的安全。因此，不同 土质不同基坑深度下的边坡设计与施工需要结合规范 进行研究计算，才能既安全又经济。
土力学 Soil Mechanics
土力学 Soil Mechanics
在山坡整体稳定的条件下，土质边坡的开挖坡度允许 值，应依照标准规范的规定，根据当地经验，参照同 类土层的稳定坡度进行确定。
7.2.2 土坡稳定性影响因素
土坡稳定性影响因素
通常土坡失稳是在外界的不利因素影响下触发和加剧的~外因。
一方面是外界力的作用 破坏了土体内原来的应 力平衡状态。使土体自 身的重力发生改变，影 响土体内原有的应力平 衡状态。

土的稳定分析—土坡稳定性分析(土工技术课件)

土的稳定分析—土坡稳定性分析(土工技术课件)
（2）土的抗剪强度由于受到外界各种因素 的影响而降低，促使土坡失稳破坏。如自然条 件的变化，土时干时湿、收缩膨胀、冻结、融 化等，从而使土变松，强度降低；土坡内因雨 水的浸入使土湿化，强度降低；土坡附近因打 桩、爆破或地震力的作用将引起土的液化或触 变，使土的强度降低。
2. 简单无粘性土坡稳定性分析
干坡或完全浸水情况
T
顺坡出流情况 T
T N
W
tan tan 0.481
Fs
25.7
JT N
W
tan tan 0.241 sat Fs
13.5
渗流作用的土坡稳定比无渗流作用的土坡稳定，坡角要小得多
无粘性土坡稳定性分析
目录
1
土坡概念与滑坡机理
2
简单无粘性土坡稳定性分析
3
顺坡渗流无粘性土坡稳定分析
4
例题
1. 土坡概念与滑坡机理
由于地质作用而 自然形成的土坡 在天然土体中开挖 或填筑而成的土坡
坡底
坡脚
天然土坡 人工土坡
坡顶
山坡、江河岸坡 路基、堤坝
坡角
坡高
2. 土坡概念与滑坡机理
滑坡的机理
（l）外界力的作用破坏了土内原来的应力平衡状态。如基坑的开挖、路堤的填 筑、土坡顶面上作用外荷载、土体内水的渗流、地震力等。
砂土的内摩擦角 （自然休止角）
抗滑力与滑动力 的比值
安全系数
1.1～1.5
Fs
T T
W
cos tan W sin
tan tan
Fs 1
3. 顺t;T+J 顺坡出流情况:
N
T Fs T J
J w sin
/ sat≈1/2，坡面有 顺坡渗流作用时，无 粘性土土坡稳定安全 系数将近降低一半

土力学与地基基础——土压力及土坡稳定ppt文档

土力学与地基基础——土压力及土坡稳定ppt文档

列表计算 li Wi i
1.挡土墙背垂直、光滑 说明：土压力强度分布图只代表强度大小，不代表作用方向
库仑偏大可达几倍;
粘性土被动土压力强度包括两部分
2.填土表面水平 一部分土体在外因作用下，相对于另一部分土体滑动
挡土结构物上的土压力
莫尔－库仑破坏准则
3.墙体为刚性体 第三节 朗肯土压力理论 一、基本假定
h
z
三、被动土压力
z(σ3)
pp(σ1)
三 挡土墙在外力作用下，挤压墙背后土
体，产生位移，竖向应力保持不变，
、 水平应力逐渐增大，位移增大到△p，
墙后土体处于朗肯被动状态时，墙后
被 土体出现一组滑裂面，它与小主应力
面夹角45o－/2，水平应力增大到最
大极限值
动
45o－/2
土
极限平衡条件
1
3
tan2 45o＋
v=z
13
31
45-f/2
被动极限平衡应力状态
K0v
v=z
1f
f
伸展
45o-/2
pa K0z
z
45o＋/2 压缩
pp
主动极限平 水平方向均匀伸展 衡状态
土体处于弹 水平方向均匀压缩 性平衡状态
被动极限平 衡状态
主动朗肯状 态
处于主动朗肯状态，σ1方向竖直，剪切破坏面与竖直
面夹角为45o-/2
五、几种常见情况下土压力计算
1.填土表面有均布荷载
pa zK a 2c K a
pp zK p 2c K p
1.填土表面有均布荷载（以无粘性土为例）
q
填土表面深度z处竖向应力为(q+z)
h
z

精品课件- 土坡稳定性分析

精品课件- 土坡稳定性分析

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、和小的土坡更安全。 （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。 （6）人类活动和生态环境的影响。
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。
• 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：
•
W=பைடு நூலகம்×（△ABC）
• 则沿滑动面向下的滑动力为：
•
T=Wsin α
• 抗滑力为摩擦力，即：
•
T`=Ntanφ=Wcosαtanφ
• 土坡滑动稳定安全系数为：
• 当α=β时，滑动稳定安全系数最小，即
•
§3 粘性土坡稳定分析
• 一、粘性土坡滑动面的形式
• 根据一些实测的资料，粘性土坡的滑动面常常为曲面。土坡滑动前一般在坡顶先产 生张力裂缝，继而沿某一曲面产生整体滑动。为便于理论分析，可以近似地假设滑 动面为一圆弧面。
• 圆弧滑动面的形式一般有下述三种：

土坡稳定性精品PPT课件


方程数：
静力平衡＋力矩平衡＝3n 滑动面上极限平衡条件＝n
未知数－方程数＝2n-2
32
因而出现了不同的假设条件，对应不同计算方法 力作用点位置、条间力的假设
1 整体圆弧滑动法 2 瑞典条分法 3 毕肖普法 4 Janbu法 5 陈祖煜的通用条分法
33
3. 瑞典条分法理论（简单条分法）
假定： 圆弧滑裂面；不考虑条间力
sat
意味着原来稳定的土坡，有沿坡渗流时可能破坏
19
7.3 粘性土土坡稳定分析
粘性土由于土粒间存在粘聚力，发生 滑坡时是整块土体向下滑动，其危险滑裂 面位置在土坡深处。
O
对于均匀土坡，
R
在平面应变条件下，
其滑动面可用一圆弧
（圆柱面）近似。
20
粘性土土坡稳定分析方法有：
1 整体圆弧滑动法（瑞典Petterson） 2 瑞典条分法（瑞典Fellenius） 3 毕肖普条分法（ Bishop） 4 泰勒图表法
7
8
9
10
7.1 土坡滑动的原因
一、土坡滑动的原因 根本原因在于土体内部某个面上的剪
应力达到了它的抗剪强度，稳定平衡遭到 破坏。剪应力达到抗剪强度的起因有二:
（1）剪应力增加； （2）土体本身抗剪强度减小。
11
二、安全系数的定义
K Tf T
K Mf M
T、M—滑动力、滑动力矩； Tf、Mf—抗滑力、抗滑力矩；
土坡稳定性分析
1
本章作业 P181：7-4 交作业时间：第 周星期四
2
第七章 土坡稳定性分析
一、土坡滑动的原因 二、无粘性土土坡稳定分析 三、粘性土土坡稳定分析 四、 五、
3
土坡：具有倾斜面的土体

土压力、地基承载力和土坡稳定性(PPT112页)


) )
在上式中，除了滑动面与水平面的倾角
外，其余量都是已知的常量。
假定不同的滑动面可以得到不同的倾角，
从而得到一系列相应的土压力E。
53
可以看出E是的函数。
E的最大值Emax即为墙背的 主动土压力。其所对应的滑动面即为土楔最 危险的滑动面。
为求得Emax ，可采用微分学中求极值的方 法求E的极大值，可令
2.破坏面上的反力R； 3.墙背对土楔体的反力E； 土楔体在上述三个力的作用下处于静力平 衡状态，必然构成一个闭合的力矢三角形， 由正弦定律便可得到E的值。
E W sin( ) sin( )
52
与E大小相等、方向相反的 作用力就是墙背上的土压力。
E
1 H
2
2
cos( ) cos( ) sin( cos2 sin( ) sin(
（称为被动朗肯状态）。此时，x达到最高 限值p，p是大主应力，z是小主应力，莫
尔圆与抗剪强度包线（破坏包线）相切。剪 切破坏面与竖直面的夹角为 45 。
2
22
f c tg
0
K0 z
z
p
被动朗肯状态时的莫尔圆
23
f c tg
0
a K0 z
z
p
三种状态时的莫尔圆
24
朗肯将上述原理应用于 挡土墙的土压力计算中，设 想用墙背直立的挡土墙代替半空间左边的土。 如果墙背与土的接触面上满足剪应力为零的 边界应力条件以及产生主动或被动朗肯状态 的边界变形条件，由此可推导出主动和被动 土压力计算公式。而如果挡土墙静止不动， 则墙后土体的应力状态不变。
h q
43
hq q
H Ea
(h H )Ka
填土面有均布荷载的土压力计算 44

土力学完整课件---7.第7章 土坡稳定分析.


Fs

F T

W
cos tan W sin

tan tan
Fs=1时，β=β0=φ， 称β0为天然休止角。
二、有渗流作用时的无黏性土土坡分析
以渗流为顺坡方向为例，如下图：
F
JT N
W
稳定条件：F>T+J
F Fs T J
顺坡出流情况: J V w sin
V—滑块体积
第七章 土坡稳定分析
§7.1 概 述 §7.2 无黏性土土坡稳定分析 §7.2 黏性土土坡稳定分析 §7.3 边坡稳定分析的总应力法和有效应力
法
§7.1 概 述
土坡：具有倾斜坡面的土体。 边坡：具有倾斜坡面的岩土体。 土坡种类：天然土坡、人工土坡。
坡肩 坡顶坡底坡面来自坡脚 无黏性土: 平面
滑动面形状：
均质黏性土: 光滑曲面，圆弧 非均质黏性土: 复合滑动面.
Slope in cohesionless soil
Rupture plane
无黏性土坡
非均质土坡
坡面圆
坡脚圆
中点圆
黏性土坡滑弧类型
坡面圆: 滑弧通过坡面。 坡脚圆：滑弧通过坡脚。 中点圆：滑弧圆心位于过坡面中点的铅垂线上。
Fs是任意假定某个滑动面 的抗滑安全系数，实际要 求的是与最危险滑动面相 对应的最小安全系数
假定若干 滑动面
最小安全 系数
最危险滑弧的寻找
手工计算，工作量大； 可编程用计算机计算。
步骤:
1、确定最危险滑弧圆心的可能范围（如费伦纽斯法）： 2、对每个假定的滑弧，计算相应的安全系数； 3、确定最小安全系数，此即为边坡的真正安全系数。
固未造成人员伤亡

土坡稳定性分析培训讲义PPT(32页)

范》规定，当垂直于坡顶边缘线的基础底面边长 b ≤3m时，基础底面外边缘线至坡顶边缘线的水 平距离a ≥2.5m，且符合下式要求，则基础所引 起的附加应力不影响土坡的稳定性
条形基础 a 3.5b d
tan
矩形基础 a 2.5b d
tan
边坡有危岩、孤石、崩塌体等 不稳定的迹象时要先做妥善 处理。对软土土坡和极易风 化的软质岩石边坡，开挖后 应对坡脚、坡面采取喷浆、 抹面、嵌补、砌石等保护措 施，并作好坡顶、坡脚排水。
必要时尚应采取防渗措施。
▪ 2. 支挡：根据滑坡推力的大小、方向及作用点，可选
用重力式抗滑挡墙、阻滑桩及其他抗滑结构。
▪ 3. 卸载：在保证卸载区上方及两侧岩土稳定的情况下，
可在滑体主动区卸载，但不得在滑体被动区卸载；
4. 反压：在滑体的阻滑区段增加竖向荷载以提高滑体
的阻滑安全系数。
三、土坡坡顶建（构）筑物地基稳定性 位于稳定土坡坡顶上的建筑，《建筑地基规
2、人工土坡：由人工开挖或回填形成的土坡。
¤ 挖方：沟、渠、坑、池
露 天 矿
¤填方：堤、坝、路基、堆料 小浪底土石坝
土坡稳定性是土木工程建设中十分重要的问题，如何 进行土坡稳定性分析？在工程中该如何合理设计边坡 才达到经济及安全的要求？
滑坡：指土坡在土体自重及
外荷载作用下，一定范围内的土 体整体地沿某一滑动面向下 和向外滑动而丧失其稳定性
粘性土
坚硬
1：0.75~1：1.00 1：1.00~1：25
硬塑
1：100~1：1.25 1：1.25~1：1.5
▪
二、滑坡防治：
▪ 必须根据工程地质、水文地质条件以及施工影响等因素， 认真分析滑坡可能发生或发展的主原因，可采取下列防治 滑坡的处理措施：
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小型滑移
这些破坏有小型滑移，也有大 规模的滑动；有缓慢的、间歇 性的，也有骤然的。因而，如 果治理不当，不仅影响工程进 度，而且造成交通中断、河流 堵塞，造成人民生命财产的重 大损失。
土力学 Soil Mechanics
大规模滑动
土力学 Soil Mechanics
交通中断
河流堵塞
土力学 Soil Mechanics
10 6
5 711 1滑坡体 Nhomakorabea2滑动面
4滑坡床
5-滑坡后壁；6-滑坡台地；7-封闭洼地；8-滑坡舌；9-张拉裂隙； 10-剪切裂隙；11-鼓张裂隙；12-扇形张裂隙
土力学 Soil Mechanics
在工程实践中，土坡的稳定安全度是用稳定安全系数K来 衡量的，它表明土坡在预计的最不利条件下具有的安全保障。
为了确保边坡工程建设的安全，就要进行 边坡稳定性分析和验算。选择合理的边坡断面， 设计合理的挡土构筑物等，这是工程建设中一 项必不可少的工作，也是土坡设计安全经济的 重要环节。
边坡的基本特征
边坡的基本特征
边坡各部位名称示意图
滑坡体的形态特征
通常滑坡的发生，是当土体在自重及外力作用下，坡体内产生的 切应力大于土的抗剪强度时，即产生剪切破坏。如果剪切破坏面 积相当大，导致一部分土体相对于另一部分土体发生滑动，则将 这种现象称为滑坡。
土力学 Soil Mechanics
土体在发生滑动之前，一般在坡顶产生明显的下沉，并 出现裂缝。坡脚附近的地面，有较大的侧向位移并微微 隆起。 随着坡顶裂缝的展开和坡脚侧向位移的增加，剪 切破坏面扩大，部分土体突然沿着某一个滑动面急剧下 滑产生滑坡。
滑坡形态和结构示意图
12 8滑坡舌
3滑坡周界
9张拉裂隙
7.2 土坡稳定及其影响因素
7.2.1 土坡稳定性基本概念
土坡稳定性基本概念
土坡
基本概念 土坡：具有倾斜表面和临空面的
土体。 天然土坡：由于地质作用自然形
成的土坡，如山坡、江河的岸坡 等。 人工边坡：挖开及填土工程边坡 和人工支护边坡，如基坑开挖、 填土路堤、支护边坡等。
天然土坡
天然山坡
江河岸坡
人工边坡
基坑开挖 路堤边坡
支护边坡
边坡失稳
边坡失稳
在土木建筑、道路交 通，以及桥梁和水利 工程中，常常会遇到 天然土坡或人工填筑 的边坡、路基发生失 稳破坏。
土力学 Soil Mechanics
道路边坡失稳
意大利瓦伊昂大坝库区滑坡
土力学 Soil Mechanics
路基失稳
土力学 Soil Mechanics
K值定义
抗滑力（抗滑力矩）
K 滑动力（滑动力矩） >1
当滑动面确定后，可通过边坡稳定分析方法求得相应的 K值，以此判别边坡的稳定性。 设计时，为了确保土坡、路 堤等边坡的稳定性，稳定安全系数K值必须大于1。
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K值取值
要根据建筑物的等级、地基情况、土的强度参数， 以及计算方法、地区经验等因素进行综合考虑，详细 取值可查阅相关的国家和地方标准、规范进行确定。 并按不小于规定的稳定安全系数进行设计。如果不能 满足，则必须重新设计或采取适当的加固措施。