土坡稳定分析的几个问题

6.3.1 坡顶开裂时的土坡稳定计算

在黏性土路堤的坡顶附近，可能因土的收缩及张力作用而发生裂缝，如图6-6所示。地表水渗入裂缝后，将产生静水压力Pw，它是促使土坡滑动的作用力，故在土坡稳定分析中应该考虑进去。

已知土的重度为γ，黏聚力为c，内摩擦角为φ，则坡顶裂缝的开展深度h0可按下式确定：

图6-6 坡顶开裂时稳定计算

裂缝内因积水产生的静水压力Pw=（γw为水的重度），它对最危险滑动面的圆心O的力臂z。在按前述各种方法分析土坡稳定时，应考虑Pw引起的滑动力矩，同时土坡滑动面的弧长也将由BD减短为BF。

坡顶出现裂缝对土坡的稳定是不利的，在工程中应当避免这种情况出现。例如，对于暴露时间较长、雨水较多的基坑边坡，应在土坡滑动范围外边设置水沟拦截水流，在土坡滑动范围内的坡面上采用水泥砂浆或塑料布铺面防水，如果坡顶出现裂缝，则应立即采用水泥砂浆嵌缝，以防止水流入土坡内而造成对土坡的损害。

6.3.2 有水渗流时土坡稳定的计算

当基坑土坡采用明排水或堤岸内的水位急剧下降时，土坡内的水将向外渗流。土坡内会因此产生动水压力D，其方向指向路堤边坡（图6-7），它对路堤的稳定是不利的。

图6-7 水渗流时的土坡稳定计算

如图6-7所示土坡，由于水位骤降，路堤内水向外渗流。已知浸润线（渗流水位线）为efg，滑动土体在浸润线以下部分（fg Bf）的面积为A，作用在这一部分土体上的动水力合力为D。用条分法分析土坡稳定时，土条i的重力Wi计算，在浸润线以下部分应考虑水的浮力作用，采用有效重度。动水力D可按式（6-8）计算：

D=γwIA（6-8）

式中 γw——水的重度，k N/m3；

A——滑动土体在浸润线以下部分（fg Bf）的面积，m2；

I——在面积（fg Bf）范围内的水头梯度平均值，可近似地假设I等于浸润线两端fg连线的坡度。

动水力D的作用点在面积（fg Bf）的形心，其作用方向假定与fg线平行，D对滑动面圆心O的力臂为r。

这样考虑动水力后，若采用费伦纽斯条分法分析均质土坡稳定安全系数，式（6-4）可以写为

式中，R为滑动面圆弧半径，m。

6.3.3 按有效应力法分析土坡稳定

前面所介绍的土坡稳定安全系数计算公式都是属于总应力法，采用的抗剪强度指标也是总应力指标。若土坡是用饱和黏土填筑，因填土或施加的荷载速度较快，土中孔隙水来不及排出，将产生孔隙水压力，使土的有效应力减小，增加了土坡滑动的危险。这时，土坡稳定分析应该考虑孔隙水压力的影响，采用有效应力方法计算。其稳定安全系数计算公式，可将前述总应力方法公式修正后即得。如费伦纽斯条分法的式（6-4）可改写为

式中 c′——土的有效黏聚力，k Pa；

φ′——土的有效内摩擦角，（°）；

ui——作用在土条i滑动面上的平均孔隙水压力，k Pa。

其他符号意义同前。

简化毕肖普法的式（6-5）、式（6-6）可改写成：

其中