北京矿大土力学课件Chap7

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1、第七章土坡稳定性一、概述（教材§7・1）1.土坡具有倾斜坡面的土体。图7・1土坡各部位的名称1.滑坡靠近土坡坡面的一部分土体相对于另一部分土体滑动的现象。2.滑坡的特点粗粒土中的滑坡，深度浅而形状接近于平面，或者是由两个以上的平面所组成的折线形滑动面；粘性土中的滑坡则深入坡体内，均质粘性土坡滑动面的形状接近于圆弧面。二、无粘性土坡的稳定分析（教材§7-2）•由粗粒土所堆筑的土坡称为无粘性土坡。1.均质干坡和水下坡•均质干坡和水下坡指由一种土组成，完全在水位以上或完全在水位以下，没有渗透水流作用的无粘性土坡。这两种情况只要坡面保持稳定,整个土坡就会处于稳定状态。图7・2

2、无粘性土坡稳定性分析•现从坡面上取一小块土体来分析它的稳定条件。设小土体的重量为W,W可以产生沿坡面的下滑力T=w-sina和垂直于坡面的正压力N=W-cosao正压力又会产生摩擦阻力，阻止土体下滑，称抗滑力其值为R=N•览(p二W-cosa-tg^o抗滑力与滑动力之比称为土坡的稳定安全系数为：•K=R/T=(W・cosoc・tg0)/(W・sincc)=tg^/tga(7-3)•显然，当0L二0,K=l,相应的0C称为天然休止角，它是土坡稳定的极限坡角。如果是经过压密后的无粘性土，内摩擦角增大，稳定坡角也随之增大。1.有渗透水流的均质土坡•挡水土坝内形成渗流场，如果

3、浸润线在下游坡面逸出，这时在浸润线以下的下游土坡内，土体不仅受重力的作用，还受渗透力的作用，因而会降低下游边坡的稳定性。图7・3渗透水流逸出的土坡•T=yrVsina+y』Vcos((x-0)•N=Vcosa-ywiVsm(a-0)•K‘=N・taa(p/T=[yrcosa-ywrsin(a-0)]tan^/[Yrsina+Y/cosCa.e)](7-4)•若水流在逸出段顺坡面流动，即e=a。这时，流经途径ds的水头损失为故有：i=sinao•Kf=(Y’cosatan0)/(y'sina+YwSinoc)，即：K=K=(y7ysat)(taiKp/tana)=(y

4、7ysat)^(7-5)•当渗透水流沿水平方向逸出坡面时，^=0,i=tana。•a7=[(yr-YjaiPa)/®'+yw)](tan(p/tana)•=t(Yywtan2a)/ysat](tan(p/tana)

5、所示。图7-4渗透水流未逸出的土坡•设置排水棱体后，下游坡面上虽然没有浸润线逸岀，但下游坡内，浸润线以下的土体仍然受渗透力的作用,它将降低从浸润线以下通过的滑动面的稳定性。这时深层滑动面的稳定性可能比下游坡面的稳定性差，因此，不但要验算坡面的稳定性，还要用圆弧滑动法验算深层滑动面的稳定性。有关圆弧滑动法的计算原理,我们马上在“粘性土坡的稳定分析”屮讲解。1.部分浸水土坡图7-5部分浸水土坡•由于浸水面上下炉相等，整个坡面土体的稳定性相同。•对于深入坡内的滑动面，由于滑动土体上部的容重大，滑动;6大，下部葩容重小，抗滑为小，显然稳定性比干坡或完全水下坡差，也就是说，危险

6、滑动面可能向坡内发展。这种情况必需同时验算表面滑动和深层滑动。•作业：教材p244页7・门(教材§7-3,§7-5)三、粘性土坡的稳定分析•粘性土的抗剪强度包括摩擦强度和粘聚强度两个组成部分。由于粘聚力的存在，粘性土坡不会像无粘性土坡一样沿坡面滑动。危险的滑动面必定深入土体内部，并且一般呈圆弧形。因此，在工程设计中常假定滑动面为圆弧面。相应的稳定分析方法称为圆弧滑动法。•1915年瑞典彼得森(K.E.Petterson)首先提出并运用圆弧滑动法分析了边坡的稳定性，故称为瑞典圆弧法。•瑞典圆弧法假设均质粘性土坡滑动时的滑动面是圆弧形状，滑动土体为刚体，只适用于0=0的情

7、况，启来就诞生亍多神条分法。1.条分法的基本概念•为了将圆弧滑动法应用于0>0的粘性土，通常采用条分法。条分法就是将滑动土体分成若干土条，把每个土条都当成刚祐，先分别求解推用于各土条上的力对圆心的滑动矩和抗滑力矩,然启求解整个土號俞稳定安空索数。•条分法是一种试算法，知各土坡剖面按比例画由，如下页的图7-6(a)所不。图7-6粘性土坡的稳定性分析(a)土坡剖面；(b)作用于i土条上的力•然后任选一圆心0,以7?为半径作圆弧"，并以此为假定滑动面，将滑动面以上土体分成任意〃个宽度相等的土条。我们现在来分析(b)图所示的第2•个土条的受力。(5个未知数，