土坡

具有傾斜坡面的土體。可分為二大類，一類為自然形成的，稱為天然土坡，或自然土坡，一類由挖方或填方形成的土坡，稱為人工土坡。

土坡穩定分析是土力學的重要課題之一。評價土坡是否穩定， 在土力學中套用滑動楔的概念進行分析， 即看土坡內潛在滑動面上的剪應力是否超過土的抗剪強度， 一旦超過， 則土坡中的部分土體會沿著滑動面發生滑動。出現在某土坡中的滑動面形狀決定於該土坡的斷面構造和土的性質， 可假定為圓弧面、若干個平面組成的折面，或任意形狀的曲面。

基本介紹

• 中文名：土坡
• 外文名：earth slope
• 解釋：具有傾斜坡面的土體
• 可分為：天然土坡和人工土坡

定義

土坡（earth slope）是指具有傾斜坡面的土體。通常可分為天然土坡（由於地質作用自然形成的土坡，如山坡、江河岸坡等）和人工土坡（經人工挖、填的土工建築物邊坡，如基坑、渠道、土壩、路堤等）。當土坡的頂面的底面都是水平的，並延伸至無窮遠，且由均質土組成時，則稱為簡單土坡。

土坡上的部分岩體或土體在自然或人為因素的影響下沿某一明顯界面發生剪下破壞向坡下運動的現象稱為滑坡（slide）或邊坡破壞（slope failure）。

土坡穩定分析

在均質粘性土土坡中往往沿著圓弧面發生旋轉式滑動;在無粘性土和粘性土的複合土坡中，大都沿著折面發生以水平向移動為主的滑坡。凡是土坡中的部分土體沿著滑動面滑動，即屬於整體剪下破壞，它不同於蠕動。蠕動是土坡的表面土層在氣溫變化和凍融作用等影響下，以非常緩慢的速率沿坡面向下移動，並無一明顯的滑動面。為保證河岸、渠道、堤壩等免於滑坡，需進行土坡穩定分析，保證它們具有足夠的安全係數，即潛在滑動面上的抗剪強度與剪應力之比。因此，穩定分析工作需確定土體在靜力或動力作用下的抗剪強度，和進行力學計算以確定滑動面上的應力。顯然這些穩定分析方法只適用於整體剪下破壞，不適用於蠕動。

土體的抗剪強度取決於法向壓力和抗剪強度指標，前者由力學計算來確定，後者由試驗室測定。抗剪強度理論及試驗方法見土的強度。由於土的強度指標會因測定方法和儀器的不同而有較大差別，所以測定方法必須選擇得當，試驗成果才切合實際情況。在選擇試驗方法時，既應考慮到工程類別和校核時期，又需照顧到所採用的計算強度的方法是總應力法還是有效應力法。總應力法是把孔隙壓力的影響包括在總強度指標中，而有效應力法是把孔隙壓力的影響反映在法向有效應力中，而不是反映在有效強度指標中。不管土坡中的土屬於那類，是天然土坡還是人工填築或開挖的土坡，都可用有效應力法來確定土體的強度。有效應力法需估算土體中的孔隙壓力，但已有的有關估算方法的可靠性並不高。因此，一般要求在現場實測孔隙壓力，以校核設計和監視土坡的穩定。總應力法比較簡便，它只適用於確定粘性土坡在施工期、地震期或坡前水位降落期的抗剪強度。它的缺點是不夠嚴謹，其可靠性在很大程度上取決於工程師的經驗。

常用的力學計算方法是極限平衡法，最早由瑞典彼得森(K.E.Petterson)在196年建議的。這種方法的主要步驟是，先假定一個滑動面，然後把滑動土體分成若干垂直條塊，作用在某一條塊上的力表示在圖中。由於所需求得的未知數多於求解的方程，因此，屬於靜不定問題，必須作出相應的假定才能求得作用在條塊底面上的法向力和切向力，從而算出安全係數。早期廣泛採用的瑞典圓弧法假定條塊之間的作用力為零。在實際工程中較多採用的是簡化畢肖普法，它假定條塊之間作用力的合力為水平的。

不論是那種力學計算方法，都需試算若干個滑動面，從中找到安全係數最小的面，就是最危險或潛在滑動面。不過，實際出現的滑動面位置往往並不是算出的最危險滑動面，這從一個方面說明現有的分析方法帶有一定經驗的性質。此外，在根據試驗室成果選取能符合現場情況的強度指標時，也帶有經驗性質。為了留有餘地，安全係數，一般採用1.2～1.5。

土體的重力、地震力和土中水流引起的滲透力或孔隙壓力是引起滑坡的主要因素。利用砂井、砂墊層或平洞等排水設施減少土體中的孔隙壓力是保證土坡穩定的有效補強措施。此外，放緩坡度降低土坡中的剪應力，也是經常採用的一種土坡補強措施。

土坡滑動失穩的原因

影響土坡滑動的因素複雜多變，但其根本原因在於土體內部某個滑動面上的剪應力達到了它的抗剪強度，使穩定平衡遭到破壞。因此，導致土坡滑動失穩的原因可有以下兩種：

（1）外界荷載作用或土坡環境變化等導致土體內部剪應力加大。例如路塹或基坑的開挖，堤壩施工中上部填土荷重的增加，降雨導致土體飽和增加重度，土體內部水的滲透力，坡頂荷載過量或由於地震、打樁等引起的動力荷載等；

（2）由於外界各種因素影響導致土體抗剪強度降低，促使土坡失穩破壞，例如孔隙水應力的升高，氣候變化產生的乾裂、凍融，黏土夾層因雨水等侵入而軟化以及黏性土蠕變導致的土體強度降低等。