圆弧滑动面条分法.doc上课讲义
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精品文档 1． 圆弧滑动面条分法
条分法常用于基坑边坡土方整体滑动的稳定验算。
(1) 基本原理
瑞典圆弧滑动面条分法，是将假定滑动面以上的土体分成n个垂直土条，对作用于各土条上的力进行力和力矩平衡分析，求出在极限平衡状态下土体稳定的安全系数。该法由于忽略土条之间的相互作用力的影响，因此是条分法中最简单的一种方法。
边坡破坏时，土坡滑动面的形状取决于土质，对于粘土，多为圆柱面或碗形；对于砂土，则近似平面。阻止滑动的抗滑力矩与促使滑动的滑动力矩之比，即为边坡稳定安全系数K，可得：
式中： ——滑动圆弧的长度；
——滑动面上的平均抗剪强度；
R——以滑动圆心O为圆心的滑动圆弧的半径；
W——滑动土体的重量； 坡角 坡底角 坡顶角 坡角 坡底角 坡顶角
90°
75°
60°
45°
33°47′ 33°
32°
29°
28°
26° 40°
40°
40°
38°
35° 30°
26°34′
15°
11°19′
26°
25°
24°
25°
36°
35°
37°
37°
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精品文档 d——W作用线对滑动圆心O的距离；
A——滑动面积。
如K>1.0表示边坡稳定；K=1.0边坡处于极限平衡状态；K<1.0则边坡不稳定。
按上述原理进行计算，首先要确定最危险滑动圆弧的形状，即首先要找出最危险滑动圆弧的滑动圆心O，然后找坡角圆即可画出最危险滑动圆弧。欲找出K值最小的最危险滑动圆弧，可根据不同的土质采用不同的方法：
a.内摩擦角 的高塑性粘土
这种土的最危险滑动圆弧为坡脚圆，可按下述步骤求其最危险滑动圆弧的滑动圆心。
(a)
由此表，根据坡角 查出坡底角 和坡顶角 。
(b) 在坡底和坡顶分别画出坡底角和坡顶角，两线的交点O，即最危险滑动圆弧的滑动圆心。
b．内摩擦角 的土
这类土的最危险滑动圆弧的滑动圆心的确定，如下图所示，按下述步骤进行：
(a)按上述步骤求出O点； 精品文档
精品文档 (b)由A点垂直向下量一高度，该高度等于边坡的高度H，得C点，由C点水平向右量一距离，使其等于4.5倍H而得D点，连接DO；
(c)在DO延长线上找若干点，作为滑动圆心，画出坡脚圆，试算K值，找出K值较小的E点；
(d)于E点画DO延长线的垂线，再于此垂线上找若干点作为滑动圆心，试算K值，直至找出K值最小的O′点，则O′点即最危险滑动圆弧的滑动圆心。
用上述方法计算，需要经过多次试算才能达到目的。目前，已可用电子计算机迅速地找出滑动圆心。
(2) 圆弧滑动面条分法计算方法
当边坡由成层土组成时，则土的重力密度γ和抗剪强度τ都不同，需分别进行计算。
按条分法计算时，先找出滑动圆心O画出滑动圆弧，然后将滑动圆弧分成若干条，每条的宽度 ，R为滑动半径。任一分条的自重Wi，可分解为平行圆弧方向的切力Ti，和垂直圆弧的法向力Ni。同时，在滑动圆弧面上还存在土的内聚力c。Ti即滑动力，Ti与滑动半径R的乘积，即滑动力矩。内聚力c和摩阻力 （ 为土的内摩擦角）即抗滑力，c和 与滑动半径R的乘积cR和 R即抗滑力矩。因此，边坡稳定安全系数可按下式计算：
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条分法
式中 ——分条的内聚力； ——分条的圆弧长度； ——分条土的内摩擦角； ——分条土的重力密度； ——分条宽度；
——分条高度(可取平均值)； ——分条的坡角。
如果土质相同，分条宽度又相同时，则：
如果有地下水，则需考虑孔隙水压力u的影响，则按下式计算边坡稳定安全系数：
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精品文档 果存在地下水，则分子的值要减小，因而易使边坡失去稳定。
