土坡在重力和其他作用下都有向下和向外移動的趨勢。如果土坡內土的抗剪強度能夠抵抗住這種趨勢,則此土坡是穩定的,否則就會發生滑坡。滑坡(見彩圖及圖1)是土坡喪失原有穩定性,一部分土體對其下面土體產生滑動。土坡喪失穩定時,滑動土體將沿著一個最弱的滑動面發生滑動。破壞前土坡上部或坡頂出現拉伸裂縫,滑動土體上部下陷,並出現臺階。而其下部鼓脹,或有較大的側向移動。下陷的上部為滑根;鼓脹的下部為滑舌。

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黃土大滑坡

  土的抗剪強度可在室內或現場測定。總應力分析中不計及孔隙壓力,采用總應力強度指標;而有效應力分析中計及孔隙壓力,采用有效應力強度指標;孔隙壓力由土坡內滲流狀況決定,可由測壓計測定或從流網(見土的滲透性)計算。此外,也可用實地滑坡數據,計算土的平均抗剪強度,作為計算指標。

  土坡穩定分析方法按滑動面的形狀一般有圓弧滑動分析和非圓弧滑動分析(包括折線分析),或兩者聯合應用。也有用對數螺旋線代替圓弧,或用圓弧或曲率半徑不同的曲線和直線所組成的滑動面來修改折線滑動面。根據土坡內工程地質條件,決定可能滑動面的大致形狀,從而選用不同的土坡穩定分析方法。實測表明,滑動面在粘性土中近於圓柱面,而在砂性土中近於平面。

  圓弧滑動分析 常用條塊方法,假定滑動面為圓弧,垂直於圖面的長度為單位長度,滑動面以上土體劃分幾個等寬度b的豎向條塊(條塊底面長度為l),重量W的某一條塊上作用的力示於圖2(S為阻力、P為反力)。假設各條塊之間的作用力EX都為零,則由靜力平衡條件得安全系數F

    (1)

式中 с′與 φ′為土層的有效凝聚強度與內摩擦角; u為孔隙壓力; α為條塊底面的斜角。圓弧法得出的安全系數值偏小達20%,甚或更高,工程上采用較多的是考慮瞭條塊之間的法向力 E和切向力 X,則由靜力平衡條件得安全系數為

  (2)

上式等號兩側都有F,需用試算法才能算出F值。

  無限土坡內平面滑坡分析 坡角為β的無限土坡內一條破壞平面上的滑坡作用力如圖3,在此情況中任何條塊兩側面上的內力,其大小相等而方向相反彼此消去。在有效應力(с′、φ′)分析中,對於逸出土坡的水平滲流,uγwz,式中γw為水的容重;z為滑動面距地表面的豎向高度。對於跟土坡平行的滲流和滑動面上豎向高度mz處的地下水位,uγwmzcos2β;都可求得安全系數為

      (3)

  在總應力(φu=0)分析中,也可求得以抗剪強度參數Cu表達的穩定安全系數為

      (4)

  折線分析 用圖解法最為方便。在圖解法中,將滑體分成幾個子滑體,使每個子滑體上的力平衡。分析時改變安全系數F值,使每個滑體作出的力多邊形滿足水平平衡條件、垂直平衡條件及邊界條件。假定δ(交界面上的力與水平面的傾角)值,采用F的初值,用此方法作出力多邊形,一般力多邊形不是閉合的,必須改變F值,使力多邊形達到閉合。

  組合滑動面穩定分析 土坡下有極軟土層時,滑動面是一條組合滑動面ABCD(圖4),ABCD是圓弧,BC為極軟土層內的平面,長度為L。土塊自重W在極軟土層內引起的水平阻力為T,斷面CC′上的水平抗滑力為Pp,而斷面BB′上的水平滑動力為Pa,則安全系數F

         (5)

  凈幹砂或砂礫石邊坡的坡面與水平平面之間的坡角α等於或小於砂土在疏松狀態時的內摩擦角φ,則此邊坡是穩定的,它與邊坡高度無關。此邊坡的安全系數Ftgφ/tgα。如果凈幹砂邊坡的坡角α大於φ,則不論邊坡高度多少,它都不可能存在。

  滲流順坡流動時,飽和砂或砂礫石邊坡的安全系數Fγtgφ/γftgα,式中γ′與γf分別為飽和砂或砂礫石邊坡的浮容重和飽和容量。故滲流作用下邊坡必較為平坦,即坡角α≤(1/2)φ時才能保持邊坡穩定。

  土坡抗滑加固的工程措施有:截、排地表水和地下水,放緩土坡,坡頂減重,擋墻,抗滑樁,噴錨加固及改變土的性質(如灌漿)等技術,根據具體情況分別選用。