21建筑边坡稳定性分析.ppt

21建筑边坡稳定性分析
条分法的基本假定如下：
把滑动土体竖向分为n个土条，在其中任取1条记为i，，在该土条上作用的已知力有：土条本身重力Wi，水平作用力Qi(如地震产生的水平惯性力等)，作用于土条两侧的孔隙水压力Ui该圆心为原点，再细分小区域网络，按前述方法再进行计算，类似可找出该小区域网络中最小的Fs。
§ Bishop条分法
§ Janbu条分法
§
简布(Janbu)法又称普遍条分法，它适用于任意形状的滑裂面。，坡面是任意的，坡面上作用有各种荷载，在坡体的两侧作用有侧向推力Ea和Eb，剪力Ta和Tb，滑裂面也是任意的。土条间作用力的合力作用点连线称为推力线。在土坡断面中任取一土条，其上作用有集中荷载△P，△Q及均布荷载q，△Wr为土条自重力，土条两侧作用有土条条间力E、T及E+△E，T+△T，滑裂面上的作用力△S和△N。。
为了求出一般情况下土坡稳定安全系数以及滑裂面上的应力分布,简布做了如下假定：
(1)假定边坡稳定为平面应变问题。(2)假定整个滑裂面上的稳定安全系数是一样的,可用式()表达。(3)假定土条上所有垂直荷载的合力△W:△Wr+q△x+△P,其作用线和滑裂面的交点与△N的作用点为同一点。(4)假定已知推力线的位置,即简单地假定土条侧面推力成直线分布,如果坡面有超载, 推力成梯形分布,推力线应通过梯形的形心;如果无超载，推力线应选在土条下三分点附近,对非粘性土(c′=0)可在三分点处,对粘性土(c′>0),可选在三分点以上(被动情况)或选在三分点以下(主动情况)。
§
在滑体中取第i块土条，，假定第i-1块土条传来的推力Pi-1的方向平行于第i-1块土条的底滑面，而第i块土条传送给第i+1块土条的推力Pi平行于第i块土条的底滑面。即是说，假定每一分界上推力的方向平行于上一土条的底滑面，。将各作用力投影到底滑面上，其平衡方程如下：
式()中第1项表示本土条的下滑力，第2项表示土条的抗滑力，第3项表示上一土条传下来的不平衡下滑力的影响，称为传递系数。在进行计算分析时，需利用式()进行试算。即假定一个Fs值，从边坡顶部第1块土条算起求出它的不平衡下滑力P1(求P1时，式中右端第3项为零)，即为第l和第2块土条之间的推力。再计算第2块土条在原有荷载和P1作用下的不平衡下滑力P2，作为第2块土条与第3块土条之间的推力。
依此计算到第n块(最后一块)，如果该块土条在原有荷载及推力Pn-1作用下，求得的推力Pn刚好为零，则所设的Fs即为所求的安全系数。如Pn不为零，则重新设定Fs值，按上述步骤重新计算，直到满足Pn=0的条件为止。一般可取3个Fs同时试算，求出对应的3个Pn值，作出Pn～Fs曲线，从曲线上找出Pn=0时的Fs值，该Fs值即为所求。
为了使计算工作更加简化，在工程单位常采用快捷的简化方法：即对每一块土条用下式计算不平衡下滑力：
不平衡下滑力=下滑力×Fs－抗滑力。由此，式()可改写为：
求解Fs的条件仍是Pn=0。由此可得出一个含Fs的一次方程，故可以直接算出Fs而不用试算。所得结果与前述复杂的试算方法有时相差不大，但计算却大为简化了。如果采用总应力法，式()中可略去uili项，c、φ值可根据土的性质及当地经验，采用勘测试验和滑坡反算相结合的方法来确定。Fs值可根据滑坡现状及其对工程的影响等因素确定，～。另外，要注意土条之间不能承受拉力，当任何土条的推力Pi如果出现负值，则意味着Pi不再向下传递，而在计算下一块土条时，上一块土条对其的推力取Pi-1=0。
传递系数法能够计及土条界面上剪力的影响，计算也不繁杂，具有适用而又方便的优点，在我衡，对力矩平衡没有考虑，这存在不足。但因其计算简捷，在很多实际工程问题中，Fs的计算结果比较贴近实际，满足工程设计需求。所以，该方法还是为广大工程技术人员所乐于采用。
计算方法
所满足的平衡条件
滑面形式
条块法向与切向力的关系
整体力矩
条块力矩
垂直力
水平力
Push
×
×
√
√
任意
假定条块间力的方向
Sarma
√
√
√
√
任意
满足莫尔-库仑准则
瑞典圆弧法
√
×
×
×
圆弧
无条间力
Bishop
√
×
√
×
圆弧
仅考虑水平力
Janbu
√
√
√
√
任意
假定条块间作用力的位置
Spencer
√