土质边坡稳定分析原理方法.ppt

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1、边坡稳定分析方法和程序边坡稳定分析方法和程序水利水电工程滑坡案例分析和加固方法的新进展岩土材料的抗剪强度理论和设计指标土质边坡稳定分析的原理和方法岩质边坡稳定分析的原理和方法边坡稳定分析程序使用方法简介Bishop法Morgenstern-Price法传递系数法Sarma法能量法楔体稳定分析法土质边坡稳定分析的土质边坡稳定分析的极限平衡分析方法极限平衡分析方法严格方法严格方法简化方法简化方法 圆弧滑裂面圆弧滑裂面-Fellemnius,Bishop 任意形状滑裂面任意形状滑裂面 工程师团法工程师团法,Lowe-Karafiath,简化简化Janbu法法,传递系数法传递系数法 边坡稳定极限平衡法

2、（垂直条分法边坡稳定极限平衡法（垂直条分法)Conditions of Physical AdmissibilityForce Equilibrium AnalysisMoment Equilibrium AnalysisSolutions to the Force and Moment Equilibrium EquationsChen&Morgenstern,1983Iteration by the Newton-Raphson MethodSpencer 法基本假定力平衡力平衡力矩平衡力矩平衡Example:The Clay Deposit of the Zipingpu Reservo

3、irSweden MethodBishops simplified method圆弧滑裂面的简化方法圆弧滑裂面的简化方法Corps of Engineers MethodLowe&Karafiath MethodSolutions任意形状滑裂面的简化方法任意形状滑裂面的简化方法传递系数法隐式隐式显式显式有关问题的讨论有关问题的讨论关于稳定分析中考虑渗透力的问题坡外有水情况的处理;上、下游水位的处理稳定渗流条件下孔隙水压力的简化处理拉力缝关于稳定分析中考虑渗透力的问题关于稳定分析中考虑渗透力的问题关于研究对象的讨论 在进行边坡稳定分析时，首先需要解决一个研在进行边坡稳定分析时，首先需要解决一个研

4、究对象问题。即当分析一个土体或土条的力学究对象问题。即当分析一个土体或土条的力学平衡时，是把土和水的混合体当作研究对象，平衡时，是把土和水的混合体当作研究对象，还是把土骨架作为分析对象。近代土力学的回还是把土骨架作为分析对象。近代土力学的回答是可以把土骨架作为分析对象，也可以把包答是可以把土骨架作为分析对象，也可以把包括水在内的浸水土体作为研究对象。许多学者括水在内的浸水土体作为研究对象。许多学者（TaylorTaylor，19481948；中濑敏男，；中濑敏男，19721972）把浸水土体当作研究对象D把土骨架当作研究对象D计算渗透力的公式D计算渗透力的公式将土骨架作为研究对象将土骨架作为研

5、究对象将水、土混合体作为研究对象将水、土混合体作为研究对象有关问题的讨论有关问题的讨论关于稳定分析中考虑渗透力的问题坡外有水情况的处理;上、下游水位的处理稳定渗流条件下孔隙水压力的简化处理拉力缝坡外有水时的处理坡外有水时的处理坡外有水时的处理坡外有水时的处理有关问题的讨论有关问题的讨论关于稳定分析中考虑渗透力的问题坡外有水情况的处理;上、下游水位的处理稳定渗流条件下孔隙水压力的简化处理拉力缝稳定渗流条件下孔隙水压力的简化处理上、下游水位的处理有关问题的讨论有关问题的讨论关于稳定分析中考虑渗透力的问题坡外有水情况的处理;上、下游水位的处理稳定渗流条件下孔隙水压力的简化处理拉力缝关于拉力缝的处理关

6、于拉力缝的处理State of the art:Limit equilibrium and finite element analysis of slopes.Duncan,J.M.Journal of Geotechnical Engineering.1996.Vol.122,No.7,July.577-596.关于极限平衡方法的适用范围的讨论关于极限平衡方法的适用范围的讨论传传统统的的瑞瑞典典法法在在平平缓缓边边坡坡高高孔孔隙隙水水压压情情况况下下进进行行有有效效应应力力法法分分析析时时是是非非常常不不准准确确的的。该该法法的的安安全全系系数数在在“=0”=0”分分析析中中是是完完全全精精

7、确确的的，对对于于园园弧弧滑滑裂裂面面的的总总应应力力法法可可得得出出基基本本正正确确的的结结果果。此此法法的的数值分析不存在问题。数值分析不存在问题。Bishop简化法在所有情况下都是精确的(除了遇到数值分析困难情况外)，其局限性表现在仅适用于园弧滑裂面以及有时会遇到数值分析问题，如果使用 Bishop简化法计算获得的安全系数反而比瑞典法小，那么可以认为Bishop法中存在数值分析问题。在这种情况下，瑞典法的结果比 Bishop法好。基于这个原因，同时计算瑞典法和 Bishop法，比较其结果，也许是一个好主意。仅使用静力平衡的方法的结果对所假定的条间力方向极为敏感，条间力假定不合适将导致安全

8、系数严重偏离正确值。与其它考虑条间作用力方向的方法一样，这个方法也存在数值分析问题。满足全部平衡条件的方法满足全部平衡条件的方法(如如JanbuJanbu法，法，SpencerSpencer法法)在任何情况下都是精确的在任何情况下都是精确的(除除非遇到数值分析问题非遇到数值分析问题)。这些方法计算的。这些方法计算的成果相互误差不超过成果相互误差不超过12%12%，相对于一般可，相对于一般可认为是正确的答案的误差不会超过认为是正确的答案的误差不会超过6%6%，所有这些方法都有数值分析问题。所有这些方法都有数值分析问题。金河土堤的稳定分析金河土堤的稳定分析 采用不同处理方案的安全系数采用不同处理方

9、案的安全系数说明简化方法误差的一个算例说明简化方法误差的一个算例 相应不同孔压系数和圆弧中心角的安全系数相应不同孔压系数和圆弧中心角的安全系数NOTE：Bishop 法法,Sweden法法,(a)ru=0.0;(b)ru=0.2;(c)ru=0.4;(d)ru=0.6;(a)(b)(c)(d)泰安抽水蓄能上池面板坝泰安抽水蓄能上池面板坝 F FS S=l.44,=l.44,F FB B=1.10,=1.10,Relative difference=24%Relative difference=24%。葛孝椿，1999,怀洪新河某堤段滑坡前的稳定分析与滑坡后的验证,岩土工程学报，21卷,1期，1

10、15-118Comparisons of factors of safety-Xiaolangdi Dam临界滑裂面：临界滑裂面：1.1.毕肖普法，毕肖普法，F F=1.046=1.046；2.2.瑞典法瑞典法,F F=0.786=0.786花桥水库大坝加固下游坝坡稳定分析花桥水库大坝加固下游坝坡稳定分析仅满足静力平衡条件的简化法仅满足静力平衡条件的简化法对传递系数法的讨论1.当滑面较陡时土条侧向力倾角不合理2.滑裂面转折时土条侧向力倾角发生突变考察传递系数法误差的一个算例考察传递系数法误差的一个算例 不同方法计算小浪底左岸出口边坡 不同方法计算小浪底左岸出口边坡 我国规定使用传递系数法的规范搜索临界滑裂面的最优化方法1 Broken line mode,Fm=1.489;2 Smooth curve mode,Fo=1.364使用光滑曲线模拟滑裂面搜索临界滑裂面的最优化方法搜索临界滑裂面的最优化方法 模式搜索法模式搜索法牛顿法牛顿法随机搜索法随机搜索法确定临界滑裂面的随机搜索法确定临界滑裂面的随机搜索法临界滑裂面 Fm=1.364