如何确定土体中滑动面导致的失稳和坍滑问题？

为了保证建筑工程的安全与正常使用，除了要防止地基的有害变形外，还须确保地基的强度足以承受上部结构的荷载。这要求地基必须同时满足下列两个技术条件：

（1）地基变形条件：包括地基的沉降量、沉降差、倾斜等，都不能超过国家规范规定的地基变形允许值。

（2）地基强度条件：土是以固体颗粒为骨架的散体材料，固体颗粒是岩块或岩屑，本身强度很高，但粒间联结较弱。土体的抗拉强度很小，可以忽略不计，但可以承受一定的剪力和压力。在建筑物的上部荷载作用下，确保地基的稳定性，不发生地基剪切或滑动破坏。土的强度通常是指土体抵抗剪切破坏达到能力。

尽管由地基强度问题引起的事故数量比由地基变形引起的事故要少，但是后果却极为严重，往往是灾难性的，难以挽救。对地基土的强度问题应当予以高度的重视。

建筑物地基在外荷载的作用下，地基土中任一截面将同时产生法向应力和剪应力，其中法向应力作用将对土体施加约束力，使土体发生压密，这是有利因素；而剪应力作用可使土体发生剪切变形，这是不利因素。土体具有抵抗剪应力的潜在能力，被称为剪阻力或抗剪力，它随着剪应力的增加而逐渐发挥。当剪阻力完全发挥时，土体就处于剪切破坏的极限状态，此时的剪应力也就到达了极限，土体抵抗剪应力的极限值就是土体的抗剪强度，或土体抵抗剪切破坏的受剪能力（强度）。土的抗剪强度是土的重要力学性质之一，研究土的强度问题的重点是土的抗剪强度，表现为土粒间的错动、剪切，以至于破坏。

当土中一点某截面上由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度时，土体就处于剪切破坏的极限状态，局部出现剪切破坏，随着荷载的增加，剪切破坏的范围逐渐扩大，最终在土体中形成连续的滑动面，从而使得地基丧失稳定性。工程实践表明，建筑物地基和土工建筑物的破坏绝大多数是由剪切引起的，剪切破坏是土体强度破坏的重要特点。

土体中滑动面的出现就是由于滑动面上的抗剪强度不能抵抗剪应力所致。例如，建筑物地基的失稳［见图5-1（a）］，堤坝边坡的坍滑［见图5-1（b）］，都是沿某一斜面上的剪应力超过土的抗剪强度所造成的。

土的抗剪强度，首先决定于土体本身的性质，包括土的种类、组成、土的状态及土样的结构，这些性质又与它所形成的环境和应力历史、土样的天然结构是否被破坏，以及土样当前所受的应力状态有关。因此，抗剪强度指标并不是固定不变的。要认识土体抗剪强度的实质，需要开展对土的微观结构的研究，通过对土体物质成分、颗粒形状、排列、接触和联结方式的研究，阐明强度的本质。

图5-1　建筑物地基和堤坝边坡破坏

土体的抗剪强度指标主要通过室内试验和原位测试确定。试验中，仪器的种类和试验方法对抗剪强度值的确定有很大的影响。同一种土用相同的仪器，在不同的排水固结条件下，得出的抗剪强度指标差别也可以很大。

目前与土的抗剪强度相关的工程问题主要有：(www.xing528.com)

1.土工构筑物的稳定问题

土工构筑物的稳定性问题是工程中经常遇到的问题，土工构筑物包括两类：

（1）天然土工构筑物

天然土工构筑物为自然界天然形成的土坡，如山坡、河岸、海滨等，如在山麓或山坡上建造房屋，一旦上坡失稳，势必毁坏房屋，如图5-2（a）所示。在河岸或海滨建造房屋，可能导致岸坡滑动，连同房屋一起滑动破坏，如图5-2（b）所示。

（2）人工土工构筑物

人工土工构筑物为人类活动造成的土坡，如基坑开挖，修筑堤防、土坝、路基等。如基坑失去稳定，基坑附近地面上的建筑物和堆放的材料，将一起滑入基坑。若路基发生滑动，可能连同路上行驶的车辆一起滑动，导致人员伤亡，如图5-2（c）所示。

图5-2　土工构筑物的稳定性问题

2.土压力问题

如挡土墙、地下结构等的周围土体发生强度破坏时，将对墙体产生过大的侧向压力，可能导致挡土墙等构造物发生滑动，甚至是倾覆。

3.土的承载力问题

土作为建筑物的地基，其承载力的确定是十分关键的。如果上部结构传下的荷载引起的基底应力较小，地基土体处于压密阶段，或地基中塑性变形区较小，地基就是稳定的；如果上部结构传下的荷载引起的基底应力超过地基土的极限承载力，地基中的塑性变形区越来越大，最后连成一片，地基土发生剪切破坏，将造成上部结构的严重破坏或倒塌，或影响建筑物的正常使用，这些都是工程上所不允许的。地基承载力的确定，首先要研究土的抗剪强度。