土力学-第七章

1东南大学土木工程土土力力学学第7章主讲教师童小东2第7章土坡稳定性第1节概述第2节均质无黏性土坡的稳定性第3节黏性土坡的稳定性第4节复杂条件下的土坡稳定性（了解）3第1节概述※土坡：是指地表一切具有侧向临空面的土体。它包括天然土坡和人工土坡两种。47-1概述天然土坡57-1概述天然土坡67-1概述人工土坡77-1概述人工土坡87-1概述人工土坡9※简单土坡：土坡的顶面和底面都是水平的，并伸至无穷远，土坡由均质土组成。坡底坡脚坡面坡肩坡顶坡高简单土坡坡角7-1概述简单土坡10※滑坡（Landslide）：是指土坡在一定范围内整体地沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其稳定性的现象。7-1概述滑坡11地震引发的滑坡7-1概述滑坡12紫坪铺水库2号泄洪洞出口滑坡7-1概述滑坡13云南徐村水电站溢洪道土坡滑坡7-1概述滑坡14PoShanRoadPoShanRoadConduitRoadConduitRoadNotewellNotewellRoadRoad港岛港岛19721972PoShanPoShan滑坡滑坡(~20,000(~20,000mm33)(67)(67死、死、2020伤伤))7-1概述滑坡15Early1972Early1972滑坡前滑坡前June1972June1972滑坡后滑坡后16土坡的失稳往往存在外在和内在两方面的因素。的因素造成土坡失稳内在因素：土体自身抗剪强度的降低外在因素：剪应力的增加7-1概述滑坡17滑动面的形状无黏性土：近似为一平面黏性土：光滑的曲面（均质）；复合滑动面（非均质）7-1概述滑坡18滑动面的位置软弱层（存在明显软弱层时）难以确定（不存在明显软弱层时）7-1概述滑坡19第2节无黏性简单土坡的稳定性假设有一坡角为α的均质无黏性土坡，坡体和地基都是同一种土，无黏性土的内摩擦角为ϕ。由于无黏性土的颗粒之间没有黏聚力，只有摩擦力，只要坡面不滑动，土坡就能保持稳定。20α无黏性简单土坡的稳定性分析MWNTα7-2均质无黏性土坡的稳定性无渗流情况下21抗滑力：ftancostanTNWϕαϕ==抗滑力与滑动力之比称为稳定安全系数FsfstantanTFTϕα==滑动力：sinTWα=一般要求Fs≥1.0。无渗流情况下7-2均质无黏性土坡的稳定性22αMWNTαJ有渗流情况下无黏性简单土坡的稳定性分析7-2均质无黏性土坡的稳定性23抗滑力：fcostancostanTWVαϕγαϕ′=′′=Δ稳定安全系数FssatfstantanTFTγγϕα′=′=滑动力：satwwsinsinsinsinWViVTVVαγαγααγγ′Δ==ΔΔ=++Δ有渗流情况下7-2均质无黏性土坡的稳定性24第3节黏性土坡的稳定性黏性土坡由于剪切破坏而产生的滑动面多数为曲面，一般在破坏前，坡顶先产生张裂缝，继而沿某一曲面产生整体滑动。25滑动体在纵向也有一定范围，并且也是曲面。为了简化，稳定分析中常假设滑动面为圆筒面，并按平面问题进行分析。黏性土坡的稳定性分析常采用圆弧滑动法和条分法来进行分析。7-3黏性土坡的稳定性26Wd•二维•均质•圆弧滑动•滑动土体呈刚性转动•在滑动面上处于极限平衡条件假设条件一、圆弧滑动法fsFττ=fsFLRWdτ=××一、圆弧滑动法7-3黏性土坡的稳定性27二、条分法源起圆弧滑动法：σn是l(x,y)的函数n0tandLlσϕ⋅∫思路离散化分条条分法ORdCBAWθORAθibB-2-101234567C二、条分法7-3黏性土坡的稳定性28ORdCBAWθORAθibB-2-101234567C安全系数定义s(tan)iiiiiiiTclFTTσϕ+==二、条分法iNiT7-3黏性土坡的稳定性29未知数：方程数：4n6n-2未知数－方程数＝2n-2二、条分法EiXiθihi+1WiEi+1Xi+1hiiNiT7-3黏性土坡的稳定性条块间力＋作用点位置2(n-1)+(n-1)＝3n-3滑动面上的力＋作用点位置3n安全系数F1静力平衡＋力矩平衡3n滑动面上极限平衡条件n301.瑞典条分法（简单条分法）忽略所有条间作用力：2(n-1)+(n-1)＝3n-3未知数:3n+1方程数:4n假定：圆弧滑动面；不考虑条间力二、条分法EiXiθihi+1WiEi+1Xi+1hiiNiT7-3黏性土坡的稳定性312.毕肖普（Bishop）法忽略条间切向力：n-12n-1假定滑动面上作用点位置：n未知数:4n-1方程数:4n假定：圆弧滑动面；条间力切向力=0二、条分法EiXiθihi+1WiEi+1Xi+1hiiNiT7-3黏性土坡的稳定性323.简布（Janbu）法条间法向力的作用点位置：n-12n-2未知数:4n方程数:4n假定：假定各土条间推力作用点连线为光滑连续曲线↔“推力作用线”，即假定了条块间力的作用点位置二、条分法EiXiθihi+1WiEi+1Xi+1hiiNiT忽略条间侧向力：n-17-3黏性土坡的稳定性33第7章重点内容1.无黏性土坡的稳定性分析2.各种条分法的分析原理