任务任务7 7 土坡稳定性分析土坡稳定性分析1 1 概述概述2 2 无粘性土土坡的稳定分析无粘性土土坡的稳定分析3 3 粘性土土坡的稳定分析粘性土土坡的稳定分析4 4 工程实际中的边坡稳定问题工程实际中的边坡稳定问题土坡土坡由土体构由土体构成、具有倾斜坡面成、具有倾斜坡面的土体。的土体。一、一、 概述概述土坡土坡天然土坡（如山坡、江河岸坡）天然土坡（如山坡、江河岸坡）人工土坡人工土坡挖方坡（如基坑、路堑、沟渠）挖方坡（如基坑、路堑、沟渠）填方坡（如路堤）填方坡（如路堤）1天然土坡:由天然地质作用形成的土坡。如山坡、江河岸坡2、人工土坡：由人工开挖或回填形成的土坡。 挖方：沟、渠、坑、池露天矿 填方：堤、坝、路基、堆料小浪底土石坝土坡稳定性是土木工程建设中十分重要的问题，如何土坡稳定性是土木工程建设中十分重要的问题，如何进行土坡稳定性分析？在工程中该如何合理设计边坡进行土坡稳定性分析？在工程中该如何合理设计边坡才达到经济及安全的要求？才达到经济及安全的要求？若土坡中最危险滑动面上若土坡中最危险滑动面上达到达到f 土坡滑动失稳土坡滑动失稳 滑坡实质是土体发生了剪切破坏滑坡实质是土体发生了剪切破坏滑坡：滑坡：指土坡在土体自重及指土坡在土体自重及外荷载作用下，一定范围内的土外荷载作用下，一定范围内的土体整体地沿某一滑动面向下体整体地沿某一滑动面向下和向外滑动而丧失其稳定性和向外滑动而丧失其稳定性 我国是我国是滑坡灾害滑坡灾害频发的国家频发的国家云南徐村水电站溢洪道土坡滑坡唐家山堰塞湖唐家山堰塞湖是汶川大地震后形成的最大堰塞湖，地是汶川大地震后形成的最大堰塞湖，地震后山体滑坡，阻塞河道形成。震后山体滑坡，阻塞河道形成。堰塞湖一旦决口会对下游形成洪峰。伴随次生灾害的不断出现，堰塞湖的水位可能会迅速上升，有可能导致重大洪灾城市中的滑坡问题（香港，重庆）填方挖方香港香港1972 Po Shan 滑坡滑坡 ( 20,000 m3)(67 死、死、20 伤伤)Po Shan RoadPo Shan RoadConduit RoadConduit RoadNotewellNotewell Road RoadEarly 1972 Early 1972 滑坡前滑坡前滑坡前滑坡前June 1972 June 1972 滑坡后滑坡后滑坡后滑坡后造成土坡滑动失稳的原因1 1、剪应力、剪应力 加大：加大：外界荷载作用或土坡环境外界荷载作用或土坡环境变化等导致土中剪应力变化等导致土中剪应力 加大，破坏了土体内原加大，破坏了土体内原来的应力平衡状态来的应力平衡状态 。 例：例：由于在坡顶堆放材料或建造建筑物使坡顶受荷。由于在坡顶堆放材料或建造建筑物使坡顶受荷。或由于打桩、车辆行驶、爆破、地震等引起的振动改变了或由于打桩、车辆行驶、爆破、地震等引起的振动改变了原来的平衡状态；雨水作用重度增加等原来的平衡状态；雨水作用重度增加等2 2、抗剪强度、抗剪强度ff 降低：降低：外界各种因素的影响外界各种因素的影响导致土体抗剪强度导致土体抗剪强度f 降低降低 例：例：雨水渗入坡中，土质变软，抗剪强度降低。震动雨水渗入坡中，土质变软，抗剪强度降低。震动使土的抗剪强度降低。使土的抗剪强度降低。1)沿坡滑动力：（剪切力）（剪切力）2)对坡面压力：3）抗滑力 ：（抗剪切力）（抗剪切力） 4)抗滑安全系数： 二、二、 无粘性土土坡的稳定分析无粘性土土坡的稳定分析H为坡角为坡角为土的内摩擦角为土的内摩擦角分析：分析：在坡面上取一单元体M，其自重为W无粘性土坡 c=0 破坏形式：表面浅层滑坡 即坡面为最易滑动的面当当时，时，K1，土坡稳定，土坡稳定 =时，时，K =1，土坡处于极限平衡状态，土坡处于极限平衡状态 时，时，K K1 1，土坡失稳，土坡失稳无粘性土坡在自然稳定状态下的极限坡角无粘性土坡在自然稳定状态下的极限坡角称为自称为自 然休止角，其值等于内摩擦角然休止角，其值等于内摩擦角通常为保证土坡有足够的安全储备通常为保证土坡有足够的安全储备 一般取一般取K1.11.5u结论：结论：无粘性土坡的稳定性与坡高无粘性土坡的稳定性与坡高H H无关，与材料无关，与材料的重量无关。与坡角的重量无关。与坡角、内摩擦角、内摩擦角有关。有关。越小，越小，越大，越大，K K越大，土坡越稳定越大，土坡越稳定一、均质粘性土坡滑动面的形式一、均质粘性土坡滑动面的形式粘性土存在粘性土存在c c，均质粘性土坡滑动时，其滑动面常是曲面，破，均质粘性土坡滑动时，其滑动面常是曲面，破坏前，一般在坡顶首先出现张力裂缝，然后沿某一曲面产生整坏前，一般在坡顶首先出现张力裂缝，然后沿某一曲面产生整体滑动体滑动为了简化分析，通常为了简化分析，通常粘性土坡的假设滑动面为圆弧粘性土坡的假设滑动面为圆弧 滑动面滑动面n圆弧滑动面的形式一般有圆弧滑动面的形式一般有3种种坡脚圆坡脚圆坡面圆坡面圆中点圆中点圆三、三、 粘性土土坡的稳定分析粘性土土坡的稳定分析圆弧滑动面通过坡脚圆弧滑动面通过坡脚B点，称为点，称为坡脚圆坡脚圆圆弧滑动面通过坡面上圆弧滑动面通过坡面上E点，称为点，称为坡面圆坡面圆圆弧滑动面通过坡脚以外的圆弧滑动面通过坡脚以外的A点，且圆心位于点，且圆心位于 坡面中点的垂直线上，称为坡面中点的垂直线上，称为中点圆中点圆滑动面的形式与坡角滑动面的形式与坡角、c及土中硬及土中硬层的位置等的位置等 有关有关P257图图10-4n粘性土坡常用的稳定分析方法有：粘性土坡常用的稳定分析方法有：整体稳定分析法整体稳定分析法 主要主要适用于均质简单粘性土坡适用于均质简单粘性土坡整体圆弧滑动法整体圆弧滑动法稳定数法稳定数法使用方便，应掌握使用方便，应掌握如如条分法条分法 适用于非均质土坡、土坡外形复杂、土坡部分在水位适用于非均质土坡、土坡外形复杂、土坡部分在水位 下、坡上有荷载等下、坡上有荷载等较复杂土坡较复杂土坡，故应用广，故应用广瑞典条分法瑞典条分法毕肖普条分法毕肖普条分法杨布（非圆弧）条分法杨布（非圆弧）条分法如如滑动土体滑动土体4 4 工程实际中的边坡稳定问题工程实际中的边坡稳定问题一、边坡设计：一、边坡设计：边坡设计应符合下列原则：1.边坡设计应保护和整治边坡环境,边坡水系应因势利导,设置排水设施。2.建筑物的布局应依山就势，防止大挖大填。3.边坡工程的设计前，应进行详细的工程地质勘察，并应对边坡的稳定性作出准确的评价 4.边坡的支挡结构应进行排水设计。 5.支挡结构后面的填土，应选择透水性强的填料。 边坡坡度允许值边坡坡度允许值 当地质条件良好当地质条件良好, ,土质均匀且地下水不丰富时，土质均匀且地下水不丰富时，边坡开挖允许值边坡开挖允许值土的类别密实度或状态坡高在5m以内坡高在5m10m碎石土密实 中密 稍密1：0.351：0.501：0.501：0.751：0.751：1.001：0.351：.501：0.501：.751：0.751：.00粘性土坚硬硬塑1：0.751：1.001：1001：1.251：1.001：251：1.251：1.5二、二、滑坡防治滑坡防治：必须根据工程地质、水文地质条件以及施工影响等因素，认真分析滑坡可能发生或发展的主原因，可采取下列防治滑坡的处理措施：1 .1 .排水：排水：应设置排水沟以防止地面水浸入滑坡地段，必要时尚应采取防渗措施。2. 2. 支挡：支挡：根据滑坡推力的大小、方向及作用点，可选用重力式抗滑挡墙、阻滑桩及其他抗滑结构。3. 3. 卸载：卸载：在保证卸载区上方及两侧岩土稳定的情况下，可在滑体主动区卸载，但不得在滑体被动区卸载；4.反压：反压：在滑体的阻滑区段增加竖向荷载以提高滑体的阻滑安全系数。三、土坡坡顶建（构）筑物地基稳定性三、土坡坡顶建（构）筑物地基稳定性 位于稳定土坡坡顶上的建筑位于稳定土坡坡顶上的建筑，建筑地基规建筑地基规范范规定，当垂直于坡顶边缘线的基础底面边长规定，当垂直于坡顶边缘线的基础底面边长b 3m时，时，基础底面外边缘线至坡顶边缘线的水基础底面外边缘线至坡顶边缘线的水平距离平距离a 2.5m，且符合下式要求，且符合下式要求，则基础所引，则基础所引起的附加应力不影响土坡的稳定性起的附加应力不影响土坡的稳定性条形基础条形基础矩形基础矩形基础边坡有边坡有危岩、孤石、崩塌体危岩、孤石、崩塌体等不等不稳定的迹象时要先做妥善处稳定的迹象时要先做妥善处理。对软土土坡和极易风化理。对软土土坡和极易风化的软质岩石边坡，开挖后应的软质岩石边坡，开挖后应对对坡脚、坡面坡脚、坡面采取采取喷浆、抹喷浆、抹面、嵌补、砌石等保护措施面、嵌补、砌石等保护措施，并作好并作好坡顶、坡脚排水坡顶、坡脚排水。高达高达530m的边坡锚固的边坡锚固共共60页页 第第14页页2 2 土壁支护土壁支护边边坡坡支支护护补充内容 挡土墙设计一、挡土墙类型一、挡土墙类型n1.1.重力式挡土墙重力式挡土墙块石或素混凝土砌筑而成，靠自块石或素混凝土砌筑而成，靠自身重力维持稳定，墙体抗拉、抗身重力维持稳定，墙体抗拉、抗剪强度都较低。墙身截面尺寸大，剪强度都较低。墙身截面尺寸大，一般用于低挡土墙。一般用于低挡土墙。n2.2.悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙钢筋混凝土建造，立臂、墙趾悬臂和钢筋混凝土建造，立臂、墙趾悬臂和墙踵悬臂三块悬臂板组成，靠墙踵悬墙踵悬臂三块悬臂板组成，靠墙踵悬臂上的土重维持稳定，墙体内拉应力臂上的土重维持稳定，墙体内拉应力由钢筋承担，墙身截面尺寸小，充分由钢筋承担，墙身截面尺寸小，充分利用材料特性，市政工程中常用利用材料特性，市政工程中常用墙顶墙顶墙基墙基墙趾墙趾墙面墙面墙背墙背墙趾墙趾墙踵墙踵立壁立壁钢筋钢筋n3.3.扶壁式挡土墙扶壁式挡土墙针对悬臂式挡土墙立臂受力后弯针对悬臂式挡土墙立臂受力后弯矩和挠度过大缺点，增设扶壁，矩和挠度过大缺点，增设扶壁，扶壁间距（扶壁间距（0.80.81.01.0）h，墙体墙体稳定靠扶壁间填土重维持稳定靠扶壁间填土重维持n4 4. .锚定板式与锚杆式挡土墙锚定板式与锚杆式挡土墙预制钢筋混凝土面板、立柱、钢预制钢筋混凝土面板、立柱、钢拉杆和埋在土中锚定板组成，稳拉杆和埋在土中锚定板组成，稳定由拉杆和锚定板来维持定由拉杆和锚定板来维持墙趾墙趾墙踵墙踵扶壁扶壁墙板墙板锚定板锚定板基岩基岩锚杆锚杆二、挡土墙计算二、挡土墙计算n1.1.稳定性验算：抗倾覆稳定和抗滑稳定稳定性验算：抗倾覆稳定和抗滑稳定n2.2.地基承载力验算地基承载力验算挡土墙计算内容挡土墙计算内容n3.3.墙身强度验算墙身强度验算n墙后排水措施墙后排水措施挡土墙后填土由挡土墙后填土由于雨水入渗，抗于雨水入渗，抗剪强度降低，土剪强度降低，土压力增大，同时压力增大，同时产生水压力，对产生水压力，对挡土墙稳定不利，挡土墙稳定不利，因此挡土墙应设因此挡土墙应设置很好的排水措置很好的排水措施，增加其稳定施，增加其稳定性性墙后填土宜选择透水性较强的填料，例如砂土、砾石、碎石墙后填土宜选择透水性较强的填料，例如砂土、砾石、碎石等，若采用粘土，应混入一定量的块石，增大透水性和抗剪等，若采用粘土，应混入一定量的块石，增大透水性和抗剪强度，墙后填土应分层夯实强度，墙后填土应分层夯实n填土质量要求填土质量要求泄水孔泄水孔粘土夯实粘土夯实滤水层滤水层泄水孔泄水孔粘土夯实粘土夯实粘土夯实粘土夯实 截水沟截水沟上海上海“莲花河畔景苑莲花河畔景苑”在建楼房整体倒塌在建楼房整体倒塌 6 6月月2727日日6 6时左右，上海时左右，上海闵行闵行区区“莲花河畔小区莲花河畔小区”一栋在建一栋在建1313层住宅楼整体倒塌。这是建国以层住宅楼整体倒塌。这是建国以来建筑业最令人恐怖的倒楼事件。来建筑业最令人恐怖的倒楼事件。 共共60页页 第第33页页2 2 土壁支护土壁支护共共60页页 第第34页页2 2 土壁支护土壁支护共共60页页 第第35页页2 2 土壁支护土壁支护两侧压力差产两侧压力差产生的水平力超生的水平力超过了桩基的抗过了桩基的抗侧能力侧能力 骇人听闻的骇人听闻的上海倒楼事上海倒楼事件令土木人件令土木人蒙羞，开发蒙羞，开发商、承包商、商、承包商、监理工程师监理工程师和负有监管和负有监管职责的政府职责的政府官员将被钉官员将被钉在土木建设在土木建设史的耻辱柱史的耻辱柱上！上！共共60页页 第第36页页2 2 土壁支护土壁支护 边坡有边坡有危岩、孤石、危岩、孤石、崩塌体崩塌体等不稳定的迹象时要等不稳定的迹象时要先做妥善处理。对软土土坡先做妥善处理。对软土土坡和极易风化的软质岩石边坡，和极易风化的软质岩石边坡，开挖后应对开挖后应对坡脚、坡面坡脚、坡面采取采取喷浆、抹面、嵌补、砌石等喷浆、抹面、嵌补、砌石等保护措施保护措施，并作好，并作好坡顶、坡坡顶、坡脚排水脚排水。高达高达530m的边坡锚固的边坡锚固共共60页页 第第14页页2 2 土壁支护土壁支护边边坡坡支支护护 边坡有边坡有危岩、孤石、危岩、孤石、崩塌体崩塌体等不稳定的迹象时要等不稳定的迹象时要先做妥善处理。对软土土坡先做妥善处理。对软土土坡和极易风化的软质岩石边坡，和极易风化的软质岩石边坡，开挖后应对开挖后应对坡脚、坡面坡脚、坡面采取采取喷浆、抹面、嵌补、砌石等喷浆、抹面、嵌补、砌石等保护措施保护措施，并作好，并作好坡顶、坡坡顶、坡脚排水脚排水。高达高达530m的边坡锚固的边坡锚固共共60页页 第第14页页2 2 土壁支护土壁支护边边坡坡支支护护