基于平衡法的边坡稳定性浅析.ppt

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1、基于平衡法的边坡稳定性浅析姓名：***建筑与土木工程专业学号：***概述方法及原理概念滑坡的危害滑坡的原因整体圆弧滑动法条分法目录一：概述土坡分为天然土坡和人工土坡两类。天然土坡如山坡、江河湖海岸坡等，其性质由工程地质、水文地质条件而定；人工土坡如基坑、土坝、路堤等受人类影响比较大，故性质比较复杂。由于土坡表面倾斜，在各种内利合外力作用下，整个土体都有从高处向低处滑动的趋势，土坡丧失其原有的稳定性，便会出现一部分土体相对与另一部分土体滑动的现象，成为滑坡。2014年09月27日早6时左右，湖北宣恩县老车站附近三栋四层砖混民房因山体滑坡垮塌，12人被

2、埋困。引起滑坡的原因1、外界力的作用破坏了土体内原来的应力平衡状态。如路堑或基坑的开挖是因为土自身重力发生变化，从而改变土原来的应力状态平衡状态。2、土的抗剪强度由于受到外界各种因素的影响而降低，促使土坡失稳而破坏。土坡稳定性分析方法及原理土坡失稳的类型比较复杂，大多是土体的塑形破坏，土体塑形破坏的分析方法有极限平衡法、极限分析法、有限元法等等。在边坡稳定分析中，目前工程实际中大都采用极限平衡法。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摩尔--库伦理论，可以计算出该滑裂面滑动的可能性，

3、即土坡稳定全系数的大小或破坏概率的高低。然后在系统的选取多个可能滑动的面，用同样的方法计算稳定安全系数或破坏概率。稳定安全系数最低或者破坏概率最高的滑动面就是可能性最大的滑动面。土坡稳定性分析方法及原理极限平衡计算原理：分析岩体和土体稳定性时假定一破坏面,取破坏面内土体,为脱离体计算出作用于脱离体上的力系达到静力平衡时所需的岩土的抗力或抗剪强度,与破坏面实际所能提供的岩土的抗力或抗剪强度相比较,以求得稳定性安全系数。安全系数根据定义可表示为土坡稳定性分析方法及原理方法一：整体圆弧滑动法粘性土由于土粒间存在黏聚力，发生滑坡时是整块土体沿着滑动面向下滑

4、动，坡上任意单元的土体稳定条件不能代表整个土坡的稳定条件。若按平面应变问题考虑，将滑动面以上土体看做刚体，并以它为脱离体，分析在极限平衡条件下其上的各种作用力，而以整个滑动面上的平均抗剪强度与平均剪应力之比来定义土坡的稳定安全系数，即：对于均质简单黏性土土坡其滑动面可以假设为一圆弧面，其安全系数也可以用滑动面上最大抗滑力矩与滑动力矩之比来定义，其结果完全相同。如图表示一均质的黏性土土坡，它可能沿圆弧面AC滑动。土坡失去稳定就是滑动土体绕圆心O发生转动。土体重力W为动力，绕O旋转，滑动力矩M=Wd，抗滑力矩Mr是抗剪抗剪强度提供的，包括两部分：滑动

5、面AC上年距离产生的抗滑力矩，值为cLR（L为弧长）滑动土体的重力W在滑动面上的反力所产生的抗滑力矩。这时，可以定义黏性土坡的稳定安全系数：从上式可以看出，反力的大小和方向与土的内摩擦角有关，当φ=0时，滑动面是一个光滑曲面，反力方向必定垂直于滑动面，即通过圆心O，它不产生力矩所以抗滑力矩只有前一项cLR。注意：只有在φ=0时才可以采用整体圆弧滑动法。如果φ不等于0,我们可以用条分法来解决。土坡稳定性分析方法及原理方法二：条分法条分法又分为瑞典条分法、毕肖普（A.N.Bishop）条分法、杨布（Janbu）条分法等等。首先介绍一下瑞典条分法。瑞典

6、条分法是条分法中最古老而又最简单的方法。其假定滑动面为圆弧面、滑动土体为不变形的刚体、不考虑土条两侧面上的作用力。土条重力Wi其值为将Wi引致滑动面上并分解得到和弧线相切的剪切力Ti、法向应力Ni。则有：作用在土条底面上的法向反力，与Ni大小相等方向相反。作用在土条底面上的抗剪力，根据极限平衡条件有：按照滑动土体的整体力矩平衡条件，外力对圆心力矩之和为零。在土条的三个作用力中，法向应力通过圆心不产生力矩。滑动土体的整体力矩平衡,即:,则有：在整个滑动面上各土条的总抗滑力产生的滑动力矩为：结合上面两个式子，我们很容易就得到安全系数K的就算式毕肖普法工

7、程上最常用到的条分法是毕肖普法，这种方法就是在瑞典条分法的基础上，给各个土条加上了侧面的应力，包括法向应力和切向应力。其推导过程和瑞典法是相似的，都是运用极限平衡条件和对圆心力矩相等推出。根据竖向应力平很条件再由力矩平衡条件得：化简得到K的值通过比较瑞典法和毕肖普法，我们可以看出其两者之间的区别就是在于有没有考虑土条侧面上的应力问题。因此我们也可以运用简化的毕肖普法。下面是一种简化的毕肖普法的运用。Bishop（毕肖普）简化计算方法简化的Bishop法假设滑移面的形状为圆弧形，土条之间只有水平推力，条间剪力为零即：实际证明简化的毕肖普法对安全系数的

8、影响仅在1%左右，满足工程精度，因此得到广泛的应用。这种方法与瑞典条分法相比其特点是：（1）满足整体力矩平衡条件（2）满足