圓弧分析法

圓弧分析法，是指假設地基土的滑動面呈圓弧形，在圓弧滑動面上，總剪下力記為T，總抗剪力記為S。則沿該圓弧滑動面發生滑動破壞的安全係數K為總剪下力與總抗剪力之比。取不同的圓弧面，可得到不同的安全係數值，通過試算可以找到最危險的圓弧滑動面，並可確定最小的安全係數值。

基本介紹

• 中文名：圓弧分析法
• 外文名：circular arc analysis
• 學科：地基處理
• 目的：確定最小的安全係數值
• 套用：土坡穩定分析
• 領域：建築工程

簡介

土壩、路堤、河岸、挖坡以及山坡有可能因穩定性問題而產生滑坡。大片土體從上面滑下堆積於坡腳前。滑動也可能影響到深層，上部土體大幅度下滑而坡腳向上隆起，向外擠出， 整個滑動體呈轉動狀。通過對現場土坡滑坡、失穩示例的調查表明，實際滑動面與圓弧面相似，因此，工程設計中常把滑動面假定為圓弧面來進行穩定分析，即圓弧分析法，常見有整體圓弧滑動法、條分法、瑞典條分法、畢肖甫法。通過圓弧分析法既可根據要求的安全係數計算地基承載力，也可確定的荷載計算地基的在該荷載作用下的安全係數。

有關術語

條分法

條分法是建立在摩爾一庫侖強度準則、安全係數的定義和靜力平衡條件基礎上的。

安全係數

安全係數通常有兩種定義方法一種是通過加大外力以達到極限平衡狀態，具有超載係數的性質另一種是通過降低材料的強度達到極限平衡狀態，具有強度儲備係數的性質。Bishop定義了如下的安全係數具有強度儲備的性質,即安全係數為整個滑動面上的抗剪強度與達到平衡所須的剪應力之比

邊坡的穩定分析

邊坡的穩定分析是岩土工程或土木工程中的重要研究課題之一。近一百年來，許多研究者致力於這一工作，因此邊坡穩定分析的內容十分豐富。總體上來說，邊坡穩定分析有定性分析的方法和定量分析的方法。定性分析方法主要是通過工程地質勘察，對影響邊坡穩定性的主要因素、可能的變形破壞方式及失穩的力學機制等的分析，對已變形地質體的成因及其演化史進行分析，從而給出被評價邊坡一個穩定性狀況及其可能發展趨勢的定性的說明和解釋。定性分析的優點是能綜合考慮影響邊坡穩定性的多種因素，快速地對邊坡的穩定狀況及其發展趨勢作出評價。然而，人們更關心的是如何定量的表示邊坡的穩定性，即邊坡穩定分析的計算方法。邊坡穩定分析的計算方法有很多，如條分法、數值分析方法、塑性極限方法、可靠度方法和模糊數學方法等。對於土質邊坡來說，為人們所熟知和廣泛討論的方法有條分法和有限元方法。條分法因為其力學模型簡單適用，可對邊坡進行定量的評價，經過長期的工程實踐和不斷的完善和補充，已經成為邊坡穩定分析的成熟方法。近年來隨著數值分析方法在工程領域套用技術的成熟，同時為彌補條分法假設上的不足，有限元方法正成為邊坡穩定分析的熱點。

土坡滑坡誘發因素及其防治措施

土坡就是具有傾斜表面的斜坡。由於地質作用自然形成的土坡，如山坡、河岸、湖邊等，稱為天然土坡。土坡是經過人工開挖，填土工程和建造物如基坑、路堤、土坡等的邊坡，通常稱為人工邊坡。由於土坡表面傾斜，在土體自重及外力作用下，坡體內將產生切向應力，當切應力大於土的抗剪強度時，就會產生剪下破壞，如果靠坡面處剪下破壞的面積很大，則將產生一部分土體相對於另一部分土體滑動的現象，稱為滑坡或塌方。一般在坡頂首先開始明顯下降並出現裂縫，坡腳附近的地面則有較大的側向的位移並微微隆 - 1 - 起。隨著坡頂裂縫的開展和坡腳側向位移的增加，部分土體突然沿著某一個滑動面而急劇下 滑，造成滑坡。土建工程中經常遇到土坡穩定問題，如果處理不當，土坡失穩產生滑動，不 僅影響工程進展，可能導致工程事故甚至危及生命安全，應當引起重視。如：

（1）基坑開挖，一般粘性土淺基礎，土質較好，基礎埋深 d=1~2m，可以豎直開挖，也可 採用機械施工以加快施工進度。若 d>5m，兩層以上的箱基和深基，垂直開挖會產生滑坡。 如邊坡緩，則工程量太大，在密集建築區進行基坑開挖，有可能影響到鄰近建築物的安全。 （2）經過漫長時間形成的天然土坡原本是穩定的，如在土坡上建造房屋，增加了坡上荷 載，有可能引起土坡的滑動；如在坡腳建房，為增加平地面積，往往將坡腳的緩坡削平，則 土坡更容易失穩發生滑動。

（3）人工填築的土堤、土壩、路基等，形成地面以上新的土坡。由於這些工程的長度很 大，邊坡稍微改陡一點，往往可以節省工程量。

由此可見，土坡穩定在工程上具有很重要的意義，影響土坡穩定的因素很多，包括土坡 的邊界條件、土質條件和外界條件。具體因素如下：（1）邊坡坡角θ，坡角θ越小就越安全但不經濟；坡角θ太大，則經濟而不安全。

（2）坡高 H，試驗研究表明，其它條件相同的土坡，坡高 H 越小，土坡越穩定。

（3）土的性質，土的性質越好，土坡越穩定。例如，土的重度γ和抗剪強度指標 c、φ 值大的土坡，比γ、c、φ小的土坡更安全。

（4）地下水的滲透力，當土坡中存在與滑動方向一致的滲透力時，對土坡不利。如水庫 土壩下游土坡就可能發生這種情況。

（5）震動作用如強烈地震、工程爆破和車輛震動等，會使土的強度降低，對土坡穩定性 產生不利影響。

（6）施工不合理，對坡角的不合理開挖或超挖，將使坡體的被動抗力減小。這在平整場 地過程中經常遇到。不適當的工程措施引起古滑坡的復活等，均需預先對坡體的穩定性作出 估計。

（7）人類活動和生態環境的影響。 由此可見，邊坡失穩，將會影響工程的順利進行和施工安全，對相鄰建築物構成威脅， 甚至危及人民的生命安全。

因此，在工程建設中，必須根據場地的工程地質和水文地質條件 進行調查與評價，排除潛在的威脅以及直接有危害的整體不穩定山坡地帶，並對周圍環境以 及施工影響等因素進行分析，判斷其是否存在失穩的可能性，採取相應的預防措施。 通常防止邊坡滑動的措施有：

（1）加強岩土工程勘查，查明邊坡地區工程地質、水文地質條件，儘量避開滑坡區或古 滑坡區，掩埋的古河道、沖溝口等不良地質。

（2）根據當地經驗，參照同類土（岩）體的穩定情況，選擇適宜的坡型和坡角。

（3）對於土質邊坡或易於軟化的岩質邊坡，在開挖時採取相應的排水和坡角。

（4）開挖土石方時，宜從上到下依次進行，並防止超挖；挖、填土宜求平衡，儘量分散 處理棄土，如必須在坡頂或山腰大量棄土時，應進行坡體穩定性驗算。

（5）若邊坡穩定性不足時，可採取放緩坡角、設定減載平台、分級載入及設定相應的支 擋結構等措施。

（6）對軟土，特別是靈敏度較高的軟土，應注意防止對土的擾動，控制載入速率。

（7）為防止振動等對土坡的影響，樁基施工宜採取壓樁、人工挖孔或重錘低擊、低頻錘擊等施工方式。