边坡稳定性计算方法.docx

一、边坡稳定性计算方法
在边坡稳定计算方法中，通常采用整体的极限平衡方法来进行分析。根据边坡不同破裂面形状而有不同的分析模式。边坡失稳的破裂面形状按土 质和成因不同而不同，粗粒土或砂性土的破裂面多呈直线形；细粒土或粘性土的破裂面多为圆弧形琐，并能满足设计要求，一般取宽为2〜6m并应选择滑体外形变休和土层分界点作为分条的界限。于任意第i条上的作用力如下。
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图9-4瑞典条分法
土条的自帘一广电。其中丫为土的容得，织为土条的断面面积。将：沿其断面积的形心作用至圆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•，由图9 — 4 ( b )可知：
显然，•是推动土体下滑的力。但如果第i条们于滑弧圆心铅垂线的载侧(坡脚一边)，则,起抗滑作用。对于起抗滑作用的切向分力采用 符号T'表示。因,作用线能过滑弧圆心O点力矩为零，对边坡不起滑动作用，但,决定着滑面上抗剪强度的大小。
滑面上的抗滑力S，方向与滑动方向相反。根据库仑公式应有S=N itan^cl i。式中l i为第i条的滑弧长。
土条的两个侧面存在着条块间的作用力。作用在i条块的力，除重力；外卜，条块侧面ac和bd作用有法向力P i、P i+1，切向力H i、H i+1。如果考虑这些条间力，则由静力平衡方程可知这是一个超静定问题。要使问题得解，由两个可能的途径：一是抛弃刚体平衡的概念， 把土当做变形体，通过对土坡进行应力变形分析，可以计算出滑动面上的应力分布，因此可以不必用条分法而是用有限元方法。另一途径是仍以 条分法为基础，但对条块间的作用力作一些可以接受的简化假定。
Fellenius假定不计条间力的影响，就是将土条两侧的条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。实际上，每一土条 两侧的条间力是不平衡的，但经验表明，土条宽度不大时，在土坡稳定分析中，忽略条间力的作用对计算结果的影响不显著。
将作用在各段滑弧上的力对滑动圆心取矩，并分别将抗滑作用、下滑作用的力矩相加得出用在整个滑弧上的抗滑力矩以及滑动力矩的总和，即
将抗滑力矩与下滑力矩之比定义为土坡的稳定安全系数，即
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这就是瑞典条分法稳定分析的计算公式。该法应用的时间很长，积累了丰富的工程经验，一般得到的安全系数偏低，即偏于安全，故目前仍然 是工程上常用的方法。
(三)毕肖普法
从前述瑞典条分法可以看出，该方法的假定不是非常精确的，它是将不平衡的问题按极限平衡的方法来考虑并且未能考虑有效应力下的强度问题。 随着土力学学科的不断发展，不少学者致力于条分法的改进。一是着重探索最危险滑位置的规律，二是对基本假定作些修改和补充。但直到毕肖普
()于1955年担出了安全系数新定义，条分法这五方法才发生了质的飞跃。毕肖普将边坡稳定安全系数定义为滑动面上土的抗剪强度 Tf与实际产生的剪应力T之比，即
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这一安全系数定义的核心在于一是能够充分考虑有 效应力下的抗剪总是；二是充分考虑了土坡稳定分析中土的抗 剪强度部分发挥的实际情况。这一概念不公使其物理意义更加 明确，而且使用范围更广泛，为以后非圆弧滑动分析及土条分 界面上条间力的各种考虑方式提供了有得条件。
由图9 - 5所