邊坡穩(wěn)定性計(jì)算方法

1、一、邊坡穩(wěn)定性計(jì)算方法一、邊坡穩(wěn)定性計(jì)算方法在邊坡穩(wěn)定計(jì)算方法中，通常采用整體的極限平衡方法來進(jìn)行分析。根據(jù)邊坡不同破裂面形狀而有不同的分析模式。邊坡失穩(wěn)的破裂面形狀按土質(zhì)和成因不同而不同，粗粒土或砂性土的破裂面多呈直線形；細(xì)粒土或粘性土的破裂面多為圓弧形；滑坡的滑動(dòng)面為不規(guī)則的折線或圓弧狀。這里將主要介紹邊坡穩(wěn)定性分析的基本原理以及在某些邊界條件下邊坡穩(wěn)定的計(jì)算理論和方法。（一）直線破裂面法所謂直線破裂面是指邊坡破壞時(shí)其破裂面近似平面

2、，在斷面近似直線。為了簡(jiǎn)化計(jì)算這類邊坡穩(wěn)定性分析采用直線破裂面法。能形成直線破裂面的土類包括：均質(zhì)砂性土坡；透水的砂、礫、碎石土；主要由內(nèi)摩擦角控制強(qiáng)度的填土。圖9－1為一砂性邊坡示意圖，坡高H，坡角β，土的容重為γ，抗剪度指標(biāo)為c、φ。如果傾角α的平面AC面為土坡破壞時(shí)的滑動(dòng)面，則可分析該滑動(dòng)體的穩(wěn)定性。沿邊坡長(zhǎng)度方向截取一個(gè)單位長(zhǎng)度作為平面問題分析。已知滑體ABC重W，滑面的傾角為α，顯然，滑面AC上由滑體的重量W=γ（ΔABC）產(chǎn)

3、生的下滑力T和由土的抗剪強(qiáng)度產(chǎn)生的抗滑力Tˊ分別為：T=Wsina和則此時(shí)邊坡的穩(wěn)定程度或安全系數(shù)可用抗滑力與下滑力來表示，即為了保證土坡的穩(wěn)定性，安全系數(shù)Fs值一般不小于1.25，特殊情況下可允許減小到1.15。對(duì)于C=0的砂性土坡或是指邊坡，其安全系數(shù)表達(dá)式則變?yōu)閺纳鲜娇梢钥闯?，?dāng)α=β時(shí)，F(xiàn)s值最小，說明邊坡表面一層土最容易滑動(dòng)，這時(shí)圖91砂性邊坡受力示意圖前述圓弧滑動(dòng)法中沒有考慮滑面上摩擦力的作用，這是由于摩擦力在滑面的不同位置

4、其方向和大小都在改變。為了將圓弧滑動(dòng)法應(yīng)用于φ＞0的粘性土，在圓弧法分析粘性土坡穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，瑞典學(xué)者Fellenius提出了圓弧條分析法，也稱瑞典條分法。條會(huì)法就是將滑動(dòng)土體豎向分成若干土條，把土條當(dāng)成剛塑體，分別求作用于各土條上的力對(duì)圓心的滑動(dòng)力矩和抗滑力矩，然后按式（95）求土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。采用分條法計(jì)算邊坡的安全系數(shù)F，如圖9－4所示，將滑動(dòng)土體分成若干土條。土條的寬度越小，計(jì)算精度越高，為了避免計(jì)算過于繁瑣，并能滿足設(shè)計(jì)

5、要求，一般取寬為2～6m并應(yīng)選擇滑體外形變休和土層分界點(diǎn)作為分條的界限。于任意第i條上的作用力如下。圖94瑞典條分法(1)土條的自。其中γ為土的容得，為土條的斷面面積。將沿其斷面積的形心作用至圓弧滑面上并分解成垂直滑面的法向分力和切于滑面的切向分力，由圖9－4（b）可知：顯然，是推動(dòng)土體下滑的力。但如果第i條們于滑弧圓心鉛垂線的載側(cè)（坡腳一邊），則起抗滑作用。對(duì)于起抗滑作用的切向分力采用符號(hào)T′表示。因作用線能過滑弧圓心O點(diǎn)力矩為零，對(duì)

6、邊坡不起滑動(dòng)作用，但決定著滑面上抗剪強(qiáng)度的大小。(2)滑面上的抗滑力S，方向與滑動(dòng)方向相反。根據(jù)庫(kù)侖公式應(yīng)有S=Nitanφcli。式中l(wèi)i為第i條的滑弧長(zhǎng)。(3)土條的兩個(gè)側(cè)面存在著條塊間的作用力。作用在i條塊的力，除重力外，條塊側(cè)面ac和bd作用有法向力Pi、Pi1，切向力Hi、Hi1。如果考慮這些條間力，則由靜力平衡方程可知這是一個(gè)超靜定問題。要使問題得解，由兩個(gè)可能的途徑：一是拋棄剛體平衡的概念，把土當(dāng)做變形體，通過對(duì)土坡進(jìn)行應(yīng)

7、力變形分析，可以計(jì)算出滑動(dòng)面上的應(yīng)力分布，因此可以不必用條分法而是用有限元方法。另一途徑是仍以條分法為基礎(chǔ)，但對(duì)條塊間的作用力作一些可以接受的簡(jiǎn)化假定。Fellenius假定不計(jì)條間力的影響，就是將土條兩側(cè)的條件力的合力近似地看成大小相等、方向相反、作用在同作用面上。實(shí)際上，每一土條兩側(cè)的條間力是不平衡的，但經(jīng)驗(yàn)表明，土條寬度不大時(shí)，在土坡穩(wěn)定分析中，忽略條間力的作用對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響不顯著。將作用在各段滑弧上的力對(duì)滑動(dòng)圓心取矩，并分別將