什么是土坡稳定分析?

[拼音]：tupo wending fenxi

[外文]：analysis of soil slope stability

土坡在重力和其他作用下都有向下和向外移动的趋势。如果土坡内土的抗剪强度能够抵抗住这种趋势，则此土坡是稳定的，否则就会发生滑坡。滑坡（见彩图及图1）是土坡丧失原有稳定性，一部分土体对其下面土体产生滑动。土坡丧失稳定时，滑动土体将沿着一个最弱的滑动面发生滑动。破坏前土坡上部或坡顶出现拉伸裂缝，滑动土体上部下陷，并出现台阶。而其下部鼓胀，或有较大的侧向移动。下陷的上部为滑根；鼓胀的下部为滑舌。

土的抗剪强度可在室内或现场测定。总应力分析中不计及孔隙压力，采用总应力强度指标；而有效应力分析中计及孔隙压力，采用有效应力强度指标；孔隙压力由土坡内渗流状况决定，可由测压计测定或从流网（见土的渗透性）计算。此外，也可用实地滑坡数据，计算土的平均抗剪强度，作为计算指标。

土坡稳定分析方法按滑动面的形状一般有圆弧滑动分析和非圆弧滑动分析（包括折线分析），或两者联合应用。也有用对数螺旋线代替圆弧，或用圆弧或曲率半径不同的曲线和直线所组成的滑动面来修改折线滑动面。根据土坡内工程地质条件，决定可能滑动面的大致形状，从而选用不同的土坡稳定分析方法。实测表明，滑动面在粘性土中近于圆柱面，而在砂性土中近于平面。

常用条块方法，假定滑动面为圆弧，垂直于图面的长度为单位长度，滑动面以上土体划分几个等宽度b的竖向条块(条块底面长度为l)，重量W的某一条块上作用的力示于图2 (S为阻力、P为反力)。假设各条块之间的作用力E与X都为零，则由静力平衡条件得安全系数F为

(1)

式中с′与φ′为土层的有效凝聚强度与内摩擦角；u为孔隙压力；α为条块底面的斜角。 圆弧法得出的安全系数值偏小达20％，甚或更高，工程上采用较多的是考虑了条块之间的法向力E和切向力X，则由静力平衡条件得安全系数为

(2)

上式等号两侧都有F，需用试算法才能算出F值。

坡角为β的无限土坡内一条破坏平面上的滑坡作用力如图3，在此情况中任何条块两侧面上的内力，其大小相等而方向相反彼此消去。在有效应力(с′、φ′)分析中，对于逸出土坡的水平渗流，u＝γwz，式中γw为水的容重； z为滑动面距地表面的竖向高度。 对于跟土坡平行的渗流和滑动面上竖向高度mz处的地下水位，u＝γwmzcos2β；都可求得安全系数为

(3)

在总应力(φu＝0)分析中，也可求得以抗剪强度参数Cu表达的稳定安全系数为

(4)

用图解法最为方便。在图解法中，将滑体分成几个子滑体，使每个子滑体上的力平衡。分析时改变安全系数F值，使每个滑体作出的力多边形满足水平平衡条件、垂直平衡条件及边界条件。假定 δ（交界面上的力与水平面的倾角）值，采用F的初值，用此方法作出力多边形，一般力多边形不是闭合的，必须改变F值，使力多边形达到闭合。

土坡下有极软土层时，滑动面是一条组合滑动面ABCD(图 4)，AB和CD是圆弧，BC为极软土层内的平面，长度为L。土块自重 W在极软土层内引起的水平阻力为 T，断面CC′上的水平抗滑力为Pp，而断面BB′上的水平滑动力为Pa，则安全系数F为

(5)

净干砂或砂砾石边坡的坡面与水平平面之间的坡角α等于或小于砂土在疏松状态时的内摩擦角φ，则此边坡是稳定的，它与边坡高?a href='http://www.baiven.com/baike/224/296773.html' target='_blank' style='color:#136ec2'>任薰亍４吮咂碌陌踩凳?F＝tgφ/tgα。如果净干砂边坡的坡角α大于φ，则不论边坡高度多少，它都不可能存在。

渗流顺坡流动时，饱和砂或砂砾石边坡的安全系数F＝γ′tgφ/γftgα，式中γ′与 γf分别为饱和砂或砂砾石边坡的浮容重和饱和容量。故渗流作用下边坡必较为平坦，即坡角α≤(1/2)φ时才能保持边坡稳定。

土坡抗滑加固的工程措施有：截、排地表水和地下水，放缓土坡，坡顶减重，挡墙，抗滑桩，喷锚加固及改变土的性质（如灌浆）等技术，根据具体情况分别选用。