中国矿大北京单院长土力学课件 Chap7.ppt

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1、第七章土坡稳定性8/13/20211一、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8/13/202122.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。3.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。8/13/202131.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

2、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无粘性土坡稳定性分析8/13/20214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·sin和垂直于坡面的正压力N=W·cos。正压力又会产生摩擦阻力，阻止土体下滑，称抗滑力R，其值为R=N·tg=W·cos·tg。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·cos·tg)/(W·sin)=tg/tg(7-3)显然，当=，K=

3、1，相应的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。8/13/202152.有渗透水流的均质土坡挡水土坝内形成渗流场，如果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8/13/20216T=Vsin+wiVcos(-)N=Vcos-wiVsin(-)K'=N·tan/T=[cos-wisin(-)]tan/[sin

4、+wicos(-)](7-4)若水流在逸出段顺坡面流动，即=。这时，流经途径ds的水头损失为dh，故有：i=sin。K'=(costan)/(sin+wsin)，即：K'=K'1=(/sat)(tan/tan)=(/sat)K(7-5)8/13/20217当渗透水流沿水平方向逸出坡面时，=0，i=tan。K'2=[(-wtan2)/(+w)](tan/tan)=[(-wtan2)/sat](tan/tan)

5、出处出现顺坡渗流时，安全系数降低到/sat，通常/sat约为0.5，即安全系数降低一半。当渗透水流沿水平方向逸出坡面时，安全系数降低更多。因此，有渗流逸出时的土坡要有与均质干坡或均质水下坡同样的安全度，坡角必须平缓得多。为了经济合理，工程上一般要在下游坝址处设置排水棱体，使渗透水流不直接从下游坡面逸出，如下图7-12所示。8/13/20218设置排水棱体后，下游坡面上虽然没有浸润线逸出，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

6、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”中讲解。图7-4渗透水流未逸出的土坡8/13/202193.部分浸水土坡由于浸水面上下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，滑动力大，下部的容重小，抗滑力小，显然稳定性比干坡或完全水下坡差，也就是说，危险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。图7-5部分浸水土坡8/13/202110作业：教材p244页7-11

7、8/13/202111三、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。(教材§7-3，§7-5)8/13/202112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的情况

8、，后来就诞生了多种条分法。1.条分法的基本概念为了将圆弧滑动法应用于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体，先分别求解作用于各土条上的力对圆心的滑动矩和抗滑力矩，然后求解整个土坡的稳定安全系数。条分法是一种试算法，先将土坡剖面按比例画出，如下页的图7-6(a)所示。8/13/2021