土坡的土坡稳定分析

在均质粘性土土坡中往往沿着圆弧面发生旋转式滑动;在无粘性土和粘性土的复合土坡中，大都沿着折面发生以水平向移动为主的滑坡。凡是土坡中的部分土体沿着滑动面滑动，即属于整体剪切破坏，它不同于蠕动。蠕动是土坡的表面土层在气温变化和冻融作用等影响下，以非常缓慢的速率沿坡面向下移动，并无一明显的滑动面。为保证河岸、渠道、堤坝等免于滑坡，需进行土坡稳定分析，保证它们具有足够的安全系数，即潜在滑动面上的抗剪强度与剪应力之比。因此，稳定分析工作需确定土体在静力或动力作用下的抗剪强度，和进行力学计算以确定滑动面上的应力。显然这些稳定分析方法只适用于整体剪切破坏，不适用于蠕动。

土体的抗剪强度取决于法向压力和抗剪强度指标，前者由力学计算来确定，后者由试验室测定。抗剪强度理论及试验方法见土的强度。由于土的强度指标会因测定方法和仪器的不同而有较大差别，所以测定方法必须选择得当，试验成果才切合实际情况。在选择试验方法时，既应考虑到工程类别和校核时期，又需照顾到所采用的计算强度的方法是总应力法还是有效应力法。总应力法是把孔隙压力的影响包括在总强度指标中，而有效应力法是把孔隙压力的影响反映在法向有效应力中，而不是反映在有效强度指标中。不管土坡中的土属于那类，是天然土坡还是人工填筑或开挖的土坡，都可用有效应力法来确定土体的强度。有效应力法需估算土体中的孔隙压力，但已有的有关估算方法的可靠性并不高。因此，一般要求在现场实测孔隙压力，以校核设计和监视土坡的稳定。总应力法比较简便，它只适用于确定粘性土坡在施工期、地震期或坡前水位降落期的抗剪强度。它的缺点是不够严谨，其可靠性在很大程度上取决于工程师的经验。

常用的力学计算方法是极限平衡法，最早由瑞典彼得森(K.E.Petterson)在196年建议的。这种方法的主要步骤是，先假定一个滑动面，然后把滑动土体分成若干垂直条块，作用在某一条块上的力表示在图中。由于所需求得的未知数多于求解的方程，因此，属于静不定问题，必须作出相应的假定才能求得作用在条块底面上的法向力和切向力，从而算出安全系数。早期广泛采用的瑞典圆弧法假定条块之间的作用力为零。在实际工程中较多采用的是简化毕肖普法，它假定条块之间作用力的合力为水平的。

不论是那种力学计算方法，都需试算若干个滑动面，从中找到安全系数最小的面，就是最危险或潜在滑动面。不过，实际出现的滑动面位置往往并不是算出的最危险滑动面，这从一个方面说明现有的分析方法带有一定经验的性质。此外，在根据试验室成果选取能符合现场情况的强度指标时，也带有经验性质。为了留有余地，安全系数，一般采用1.2～1.5。

土体的重力、地震力和土中水流引起的渗透力或孔隙压力是引起滑坡的主要因素。利用砂井、砂垫层或平洞等排水设施减少土体中的孔隙压力是保证土坡稳定的有效补强措施。此外，放缓坡度降低土坡中的剪应力，也是经常采用的一种土坡补强措施。