邊坡穩(wěn)定
土坡穩(wěn)定分析是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題,目前理論分析只限于較簡(jiǎn)單的情況。采用理論分
析與現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)相結(jié)合的方法比較切實(shí)可行又比較可靠。本節(jié)主要介紹簡(jiǎn)單土坡的穩(wěn)定分析。
所謂簡(jiǎn)單土坡是指土坡的頂面和底面都是水平面,并伸至無(wú)窮遠(yuǎn),土坡由均質(zhì)土組成。
一、土坡失穩(wěn)的主要原因
(1)土坡作用力發(fā)生變化,如人工開(kāi)挖坡腳、坡頂增加荷載;蛴捎诖驑、車(chē)輛行駛、爆破、
地震等引起的振動(dòng)改變了原來(lái)的平衡狀態(tài)。
(2)土的抗剪強(qiáng)度降低,如土體中含水率或超靜水壓力的增加。
(3)靜水力的作用,如土體中由剪切或張拉產(chǎn)生垂直的裂隙,雨水或地面水流入縫隙,土坡
產(chǎn)生側(cè)向推力而促使土坡的滑動(dòng)。
(4)地下水的滲流作用,當(dāng)土坡中有地下水滲流且動(dòng)水壓力與滑動(dòng)方向相同時(shí),也會(huì)促使
土坡滑動(dòng)。
二、無(wú)黏性土土坡穩(wěn)定分析
設(shè)一坡角為盧的無(wú)粘膜性土土坡,土坡及地基為均質(zhì)的同一種土,且不考慮滲流的影響。
純凈的干砂類(lèi)土坡,其穩(wěn)定性條件可由如圖18-35所示的力系來(lái)說(shuō)明。
三、黏性土土坡穩(wěn)定分析
土坡失穩(wěn)前一般在坡頂產(chǎn)生張拉裂縫。繼而沿著某一曲面產(chǎn)生整體滑動(dòng),同時(shí)伴隨著變形。在垂直于紙面方向,滑坡將延伸至一定范圍,也是曲面。為了簡(jiǎn)化,在穩(wěn)定分析中通常作為平面問(wèn)題處理
以下介紹黏性土土坡穩(wěn)定分析的條分法和穩(wěn)定數(shù)法。
條分法首先為瑞典工程師W.費(fèi)蘭紐斯( Fellenious,1922)所提出,這個(gè)方法具有較普遍的意義,它不僅可以分析簡(jiǎn)單土坡,還可以用來(lái)分析非簡(jiǎn)單土坡,例如土質(zhì)不均勻的、坡上或坡頂作用有荷載的土坡。
條分法的基本原理是,滑動(dòng)土體重連同頂面上的荷載W在滑動(dòng)面上的分力為滑動(dòng)力,而
沿滑動(dòng)面上由土的抗剪強(qiáng)度產(chǎn)生的力為抗滑力;瑒(dòng)力與抗滑力對(duì)圓心取矩。若總抗滑力矩
大于滑動(dòng)力矩,則土坡穩(wěn)定。因滑動(dòng)面為曲面,為簡(jiǎn)化計(jì)算,分析時(shí)將滑動(dòng)土體沿橫向分成若干小土條,每條的滑動(dòng)面近似取為平面。逐條計(jì)算滑動(dòng)力矩和抗滑力矩,最后疊加,即得總的抗滑力矩和滑動(dòng)力矩,兩者之比稱(chēng)為安全系數(shù)K。根據(jù)建筑等級(jí)、土的性質(zhì)及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)等因素綜合考慮,K取1. 1~1,5。注意選擇滑弧應(yīng)在危險(xiǎn)滑動(dòng)面的區(qū)域內(nèi)以減少工作量。按經(jīng)驗(yàn)危險(xiǎn)滑弧面的兩端點(diǎn)距坡頂和坡角點(diǎn)各0. InH(n為坡度、H為坡高),其滑弧中心在此兩點(diǎn)連線的垂直平分線上,故可在此線上取若干點(diǎn)作為滑弧圓心,按上述方法分別計(jì)算相應(yīng)的穩(wěn)定安全系數(shù),就可求得最小的安全系數(shù)了!
工程中要求最小安全系數(shù)Kmin≥1. 1~1.5,視工程重要性而定。
(二)穩(wěn)定數(shù)法
黏性土土坡的穩(wěn)定坡角β與土坡坡高h(yuǎn)和土的c、ψ、γ有關(guān)。泰勒(Taylor,1937)根據(jù)大量計(jì)算結(jié)果,繪制成如圖18-37所示的圖,應(yīng)用此圖可以很簡(jiǎn)便地分析簡(jiǎn)單土坡的穩(wěn)定。
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