四、土坡的穩定性分析

　　土坡分為天然土坡和人工土坡。由于地質作用而自然形成的土質邊坡，稱為天然土坡，如山坡、江河的岸坡等;人們在修建各種工程時，在天然土體中開挖或地面上用土填筑而形成的土質邊坡，稱為人工土坡，如渠道、土壩、基坑的邊坡等。邊坡如圖12-5–23所示，由坡頂、坡面、坡腳和坡角構成。

　　圖12-5–23 邊坡各部位名稱

　　一般土坡的長度(垂直于紙面)遠較其寬度為大，故分析土坡穩定性時，可按平面問題來考慮，即沿長度方向取單位長度來計算。在工程實踐中，分析土坡穩定性的目的，在于驗算土坡斷面是否穩定、合理，或根據土坡預定高度、土的性質等已知條件，設計出合理的土坡斷面。

　　(一)無粘性土邊坡的穩定性分析

　　圖12-5–24 無粘性土坡的穩定性

　　由砂、卵礫石及風化礫石等無粘性土組成的邊坡，其滑動面近似于平面，故常用直線滑動法分析其穩定性。無粘性土顆粒間無粘聚力，對全干或全部淹沒的均質土坡來說，前者如修筑時期的土壩邊坡、地下水位以上的開挖邊坡;后者如蓄水時期土壩的上游邊坡、水下的開挖邊坡。只要坡面的土顆粒能夠保持穩定，那么，整個土坡便將是穩定的。圖5.3–2為一均質無粘性土坡，坡角為，現從坡面任取一小塊土體，并把它看作是剛體來分析其穩定條件。設土塊的重力為W，它在坡面方向的分力是下滑力，在坡面法線方向的分力;阻止該土塊下滑的力是小塊土體與坡面間的摩擦力，式中為土的內摩擦角。

　　在穩定狀態時，阻止土塊滑動的抗滑力必須大于土塊的滑動力。故用抗滑力與滑動力之比作為評價土坡穩定的安全度。這個比值常稱為土坡穩定的安全系數。即

　　(12-5–31)

　　設計均質無粘性土邊坡時，為了保證土坡穩定，必須使安全系數 大于1。但太大又不符合經濟原則， 一般取1.1~1.5。

　　由式(12-5–24)可見，對于均質無粘性土坡，只要坡角小于土的內摩擦角，無論坡的高度為多少，邊坡材料的重力如何，土坡總是穩定的。=1時，土坡處于極限平衡狀態。此時土坡的極限坡角按式(12-5–24)就等于無粘性土的內摩擦角 ，常稱為靜止角或休止角，故工程實踐中，多用靜止角或休止角來簡便確定無粘性土的內摩擦角。

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