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边坡稳定性分析


均质粘性土土坡, 假设滑动面为圆弧面AC, 圆心为O,半径为R, 先将滑动土体ABC 分为若干条,取其中 任一条(第i条) 进行受力分析。
⑴ 第i土条圆弧面上受力情况:
不考虑土条间的作用力
① 土条自重
在滑弧面上引起W法i 向分bi力hi
Wi
Ni
在N滑i 弧W面上i c引o起s切i向分力bihi cosi
一、边坡的变形与破坏
边坡的变形与破坏是应力状态调整的结果 ——推动边坡演变内在原因。
边坡的变形与破坏又是各种自然营力和人 类工程活动造成边坡外形、内部结构及应力状 态变化的结果 ——推动边坡演变外部原因。
(一)边坡变形与破坏的基本类型
1.边坡变形: ⑴ 松动:边坡中经卸载回弹而松驰。 ⑵ 蠕变:在坡体应力(主要是自重应力)长期作用下发生 的一种持续缓增的变形。
边坡稳定性分析
边坡类型:按形成机制分有以下两种: 1)自然边坡:在自然地质作用下形成的斜坡。
如:山体斜坡、河谷斜坡、海岸陡崖。 2)人工边坡:人类工程活动形成的规模不同、 陡缓不等的斜坡。
如:水利水电工程中的土石坝、运河渠道、 船闸、溢洪道边坡;道路工程中的路基边坡;房 屋桥梁工程建筑中的基坑边坡;露天矿边坡等。
(二)滑坡的工程地质分析 1. 滑坡的形态特征
从图上看 滑坡形态特征的要素
2. 滑坡分类 ⑴ 按滑体岩性分类 ①堆积层滑坡:滑体由堆积物组成,滑面在堆 积层内或沿基岩面滑动。 ② 粘性土滑坡:滑体由粘性土组成,滑面在粘 土层内或沿下卧岩面滑动。 ③基岩滑坡:由岩体组成滑体沿结构面滑动。 ④黄土滑坡:滑体由黄土组成,滑面在黄土层 内或下卧岩面滑动。
小于有关规范的要求。
ks min
ks min
2. 条分法 对于外形比较复杂的土坡,特别是土坡由多种 土构成(或有些特殊外力,如渗透力、地震力等 作)时,整个滑动土体上力的分析比较复杂,确 定滑动土体的重量和中心位置比较困难,滑弧面 上各点抗剪强度也因各点的法向应力不同呈不均 匀分布。为此,将滑动土体分成若干垂直土条, 求出各土条对底面的剪切力和抗剪力,将各土条 对底面滑弧圆的抗滑力矩和滑动力矩分别总和起 来,求出其土坡的稳定安全系数——这就是常用 的条分法。
①当土的内摩擦角 =0时,最危险圆弧滑动面
为一通过坡脚的圆弧,其圆心为D点。
②当土的 内摩擦角 时,最危险圆弧
滑动面也为 0
一通过坡脚的圆弧, 其圆心在ED的延长线上。
(二)岩质边坡的稳定性计算
1. 滑面为圆弧面 对于均匀岩体边坡及节理发育的岩体或弃石堆积的边坡,易发 生旋转破坏,滑动面为圆弧面。 采用总应力法和有效应力法计算
Wi
Ti
Ti Wi sin i bihi sin i
② 滑弧面上抗剪力
Ti
⑵T确i 定所N有i 土tan条抗滑力cl矩i 和滑b动ih力i c矩osi tan cli
对滑弧圆心O取矩
抗滑ห้องสมุดไป่ตู้矩
滑动力矩
M R TiR (bihi cosi tan cli )R
⑴按总应力法计算

⑵按有效应k力s 法 计滑 抗算动 滑力 力
1. 瑞典圆弧法
一简单均质粘性土土坡
土坡稳定安全系数
ks
抗滑力矩 土坡稳定ks,必滑须动力大于矩1.0
MR MS
f LR
W d
相应需的要土假坡设稳多定个安不全同系的数滑动k数s面值,,经其计中算最求小出多个
值所对应的圆弧——最危险的滑动圆弧。
评价土坡稳定,应是最小稳定k安s 全系数
4. 滑坡形成的机制及边界条件 ⑴ 形成的机制 滑动面的形成及其特征对滑坡的产生和发展 起决定性作用 ①滑动面受最大剪应力控制(滑坡发生在不 存在软弱结构面的均质岩土体中)。 ②滑动面受已有结构面控制(滑坡发生在有 软弱结构面存在的岩质边坡中)。
⑵ 边界条件 岩土体滑动时必须具备滑动面、切割面及临 空面。 滑动面(滑面)—— :通常由岩土体中的 最大剪应力面或已有结构面构成。是控制边坡 稳定起决定作用的一个重要边界条件。 切割面:滑体与后缘及两侧稳定岩土体的 分界面。切割面使滑体成为一个分离体。 临空面:位于滑体前缘的自由面。临空面 的存在,使滑体沿滑动方向有了变形空间。
二、影响边坡稳定性的因素
(一)内在因素: ——对边坡稳定性起控制作用的因素
1. 组成边坡的地貌特征 2. 岩土体的性质 3. 地质构造与岩土体结构 4. 岩体初始应力
(二)外部因素:
——对边坡稳定性起诱发破坏作用
1. 水的作用
2. 地震
3. 岩体风化程度
4. 工程荷载及人为因素
三、边坡稳定性分析与评价
2.边坡破坏:
⑴崩塌:小规模块石的坠落、倾倒块体的翻倒 和大规模的山(岩)崩。
崩塌体通常破裂成碎块堆积于坡脚,形成具有 一定天然休止角的岩堆。在一定条件下,可在继 续运动过程中,发展成碎屑流。
⑵ 滑坡:边坡岩土体在重力作用下,沿贯通的 剪切破坏面或带整体滑动破坏的现象。
滑坡滑面按滑动面形态分两种类型: 圆弧型滑面 平面型滑面
分析与评价的目的:一是对与工程有关的天然边坡 的稳定性作出定性和定量的分析。二是要为合理地设计 人工边坡和边坡变形破坏的防治措施提供依据。
分析评价的方法主要有: 1.地质分析法(历史成因分析法) 2.力学计算法 3.工程地质类比法 4.过程机制分析法 5.理论分析法
常规力学计算法: (一)土坡边坡的稳定性计算
⑵ 按滑面与岩层面的关系分类 : ①顺层滑坡: 滑体沿层面或 不整合面发生的滑 动。
②切层滑坡: 滑面切穿层面, 滑体沿断层或裂 隙与层面组合成 折线状滑面滑动。
③均质滑坡: 发生在层面不明显的 均质粘性土或黄土中滑动现象。 滑面多为圆弧状
3. 滑坡判断的标志
⑴地形地貌及地物标志 ⑵岩土结构特征 ⑶水文地质标志 ⑷ 滑坡边界与滑坡床标志
M s Ti R bihi sin i R
⑶ 土坡稳定安全系数
ks
ks

抗滑力矩 滑动力矩

(bihi cosi tan bihi sin i

cli
)
需要假设若干个滑弧,求出相应的安全系 数,从而得出最小安全系数,评价土坡的稳定 性。
⑷ 最危险圆弧滑动面圆心的确定
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