土力学 第6章 土压力与挡土墙设计

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1、第六章土压力与挡土墙设计 第 6 章 土力与挡土墙设计土压力与挡土墙设计 四 川 大 学 水 电 学 院四 川 大 学 水 电 学 院 省岩土工程重点实验室省岩土工程重点实验室省岩土工程重点实验室省岩土工程重点实验室 第六章土压力与挡土墙设计 作 业 6116 11 6 13 6 14 6 156 15 第六章内容 6 1 概述 6 1 概述 6 2 土压力类型与静止土压力 6 2 土压力类型与静止土压力 6 36 3 朗肯土压力理论朗肯土压力理论 6 36 3 朗肯土压力理论朗肯土压力理论 6 4 库伦土压力理论 6 4 库伦土压力理论 6 5 朗肯理论与库仑理论的比较 6 6 库尔曼图解法

2、 6 5 朗肯理论与库仑理论的比较 6 6 库尔曼图解法 6 7 重力式挡土墙设计 6 7 重力式挡土墙设计 6 86 8 加筋土的基本原理及强度特性加筋土的基本原理及强度特性 6 6 8 8 加筋土的基本原理及强度特性加筋土的基本原理及强度特性 6 9 加筋土挡墙设计原理 6 9 加筋土挡墙设计原理 第六章6 1 概述 混凝土墙混凝土墙 土工织物反滤土工织物反滤 砂砾料砂砾料砂砾砂砾石石料料 排水管排水管 排水孔排水孔排水孔排水孔 第六章6 1 概述 土土 土压力土压力 EarthEarth 土压力土压力 EarthEarth EarthEarth pressure pressure Ear

3、thEarth pressure pressure 挡土墙挡土墙 Retaining wall 第六章6 1 概述 第六章6 1 概述 支支 填填 支支 撑 天 撑 天 然然 填填 土土 堤岸堤岸 挡挡 土土 然然 斜 坡 斜 坡 E E 堤岸堤岸 挡土墙挡土墙 土土 结结 构构构构 物 及 物 及 其 土 其 土 压压 地下室侧墙地下室侧墙 填土填土 拱桥桥台拱桥桥台E 压压 力力 地下室侧墙地下室侧墙 E 拱桥桥台拱桥桥台E 第六章6 1 概述 挡土结构物 挡土墙 挡土结构物 挡土墙 用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌以保 持土体稳定性 或使部分侧向荷载传递 用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌以保

4、 持土体稳定性 或使部分侧向荷载传递 支 撑 支 撑 天天 分散到填土上的一种结构物 分散到填土上的一种结构物 天天 然 斜 然 斜 坡坡 E 坡坡 E 拱桥桥拱桥桥 台台 E 台台 第六章6 1 概述 挡土结构物上的土压力挡土结构物上的土压力 由于土体自重 土上荷载或结构由于土体自重 土上荷载或结构 物的侧向挤压作用物的侧向挤压作用 挡土结构物挡土结构物物的侧向挤压作用物的侧向挤压作用 挡土结构物挡土结构物 所承受的来自墙后填土的侧向压所承受的来自墙后填土的侧向压 力力 力力 竖 向 有 没 有 土 压 力竖 向 有 没 有 土 压 力 竖 向 有 没 有 土 压 力竖 向 有 没 有 土

5、压 力 W Wh hy y y y 第六章6 1 概述 挡土墙类型 按刚度及位移方式挡土墙类型 按刚度及位移方式 刚性挡土墙刚性挡土墙 柔性挡土墙柔性挡土墙柔性挡土墙柔性挡土墙 锚杆锚杆 板桩板桩 板桩变形板桩变形 第六章6 1 概述 刚性挡土墙刚性挡土墙 扶壁扶壁 刚性挡土墙刚性挡土墙 刚性加筋刚性加筋刚性加筋刚性加筋 T型型L型型 圬 工 圬 工 式式式式 第六章6 1 概述 护坡桩形成的挡土结构护坡桩形成的挡土结构护坡桩形成的挡土结构护坡桩形成的挡土结构 第六章6 1 概述 混凝土挡土墙及复合排水管混凝土挡土墙及复合排水管 完工完工 完工 建建 第六章6 1 概述 土工格栅加筋土工格栅加

6、筋建建成5 6 5m高 的加筋挡土墙 成5 6 5m高 的加筋挡土墙 第六章6 1 概述 土工格栅加筋修筑河堤挡土墙土工格栅加筋修筑河堤挡土墙土工格栅加筋修筑河堤挡土墙土工格栅加筋修筑河堤挡土墙 扬州古运河整治 扬州古运河整治 第六章6 1 概述 柔性支护结构柔性支护结构柔性支护结构柔性支护结构 锚杆锚杆 锚杆锚杆 板桩板桩 锚杆锚杆 板桩板桩 板桩变形板桩变形板桩变形板桩变形 板桩上土压力 实测 板桩上土压力 实测 计算计算基基 变形土压力分布变形土压力分布 计算计算基基坑支撑上的土压力坑支撑上的土压力 第六章6 1 概述 地下建筑物地下建筑物 B 地下建筑物地下建筑物 等沉面等沉面 外 土

7、 外 土 内 土 内 土 新填土新填土 B 柱柱柱柱 沟埋式 上埋式 沟埋式 上埋式 发生在土体内部或者与土相邻的结构物上的压发生在土体内部或者与土相邻的结构物上的压 力为力为竖向土压力竖向土压力力为力为竖向土压力竖向土压力 第六章6 1 概述 本章主要研究刚性挡土墙本章主要研究刚性挡土墙上土上土本章主要研究刚性挡土墙本章主要研究刚性挡土墙上土上土 压力性质及土压力计算 压力性质及土压力计算 土压力的土压力的大小大小 方向方向 分布分布及及 合力作用点合力作用点合力作用点合力作用点 概述概述 第六章土压力与挡土墙设计 6 1 6 1 概述概述 6 26 2 土压力类型与静止土压力土压力类型与静

8、止土压力 6 6 2 2 土压力类型与静止土压力土压力类型与静止土压力 6 36 3 朗肯土压力理论朗肯土压力理论 6 6 3 3 朗肯土压力理论朗肯土压力理论 6 4 库伦土压力理论 6 4 库伦土压力理论 6 5 朗肯理论与库仑理论的比较 6 5 朗肯理论与库仑理论的比较 6 66 6 库尔曼图解法库尔曼图解法 6 6 6 6 库尔曼图解法库尔曼图解法 6 7 重力式挡土墙设计 6 7 重力式挡土墙设计 6 8 加筋土的基本原理及强度特性 6 8 加筋土的基本原理及强度特性 6 9 加6 9 加筋筋土土挡墙挡墙设设计原计原理理 筋挡墙计原筋挡墙计原 第六章6 2 土压力类型与静止土压力 3

9、 被动土压力被动土压力 Passive earth pressure 土压力类型土压力类型 p 拱桥桥台拱桥桥台 1 1 静止土压力静止土压力 Earth pressure at rest 土压力类型土压力类型 Earth pressure at rest 2 主动土压力主动土压力 岩石岩石 2 主动土压力主动土压力 Active earth pressure 第六章6 2 土压力类型与静止土压力 挡墙上的力的影响素挡墙上的力的影响素挡挡土土墙上的墙上的土压土压力的影响力的影响因因素素 1 1 土的性质土的性质 墙墙2 2 挡土挡土墙墙的移动方向的移动方向 3 3 墙和土的相对位移量墙和土的相

10、对位移量3 3 墙和土的相对位移量墙和土的相对位移量 4 4 土体与墙之间的摩擦土体与墙之间的摩擦 5 5 挡土墙类型挡土墙类型 第六章6 2 土压力类型与静止土压力 墙体位移对土压力的影响墙体位移对土压力的影响墙体位移对土压力的影响墙体位移对土压力的影响 1墙体位移的方向和相对位移量决定着所墙体位移的方向和相对位移量决定着所1 墙体位移的方向和相对位移量决定着所墙体位移的方向和相对位移量决定着所 产生的土压力的性质和土压力的大小 产生的土压力的性质和土压力的大小 2 三种特定情况下的土压力 即静止土压力2 三种特定情况下的土压力 即静止土压力 主动土压力和被动土压力主动土压力和被动土压力 主

11、动土压力和被动土压力主动土压力和被动土压力 3 挡土墙所受土压力的大小并不是一个常数3 挡土墙所受土压力的大小并不是一个常数 随变变随变变 而是 而是随随位移量的位移量的变变化而化而变变化 化 第六章6 2 土压力类型与静止土压力 1 1 静止土压力静止土压力静止土压力静止土压力 土压力土压力E Ep H H 0 H 0 地下室地下室 E E0 填土填土 E0 Ea 地下室侧墙地下室侧墙 E 填土填土 H a H 1 5 0 1 0 5 1 5 第六章6 2 土压力类型与静止土压力 2 主动土压力主动土压力 墙体外移墙体外移 主动土压力主动土压力 土压力逐渐减小土压力逐渐减小 当土体当土体破坏

12、破坏 达到达到极限平衡极限平衡 土压力土压力E Ep 当土体当土体破坏破坏 达到达到极限平衡极限平衡 状态状态时所对应的土压力最小时所对应的土压力最小 H E0 E E Ea H H 1 5 0 1 0 5 1 5 0 1 0 5 第六章6 2 土压力类型与静止土压力 3 被动土压力被动土压力3 被动土压力被动土压力 土压力土压力E E 墙体内移 墙体内移 土压力逐渐增大土压力逐渐增大 Ep 土压力逐渐增大土压力逐渐增大 当土体破坏 当土体破坏 达到极限平衡状态达到极限平衡状态 达到极限平衡状态达到极限平衡状态 时所对应的土压力最大时所对应的土压力最大 E 桥桥桥桥 填土填土 E E 桥桥桥桥

13、 填土填土E0 Ea E 拱拱桥桥桥桥台台 E E 拱拱桥桥桥桥台台 H H 1 5 0 1 0 5 1 5 0 1 0 5 第六章6 2 土压力类型与静止土压力 三种土压力之间的关系三种土压力之间的关系三种土压力之间的关系三种土压力之间的关系 E Ep o Ea Eo a p 对同一挡土墙 在填土的物对同一挡土墙 在填土的物 理力学性质相同的条件理力学性质相同的条件 1 Ea Eo Ep 2 理力学性质相同的条件理力学性质相同的条件 下有以下规律 下有以下规律 2 p a 第六章6 2 土压力类型与静止土压力 静止土压力的计算静止土压力的计算静止土压力的计算静止土压力的计算 可按土体处于侧限

14、条件下的弹性可按土体处于侧限条件下的弹性 平衡状态进行计算平衡状态进行计算 z z 平衡状态进行计算平衡状态进行计算 x z 对于侧限应力状态对于侧限应力状态 x x 对于侧限应力状态对于侧限应力状态 x o z K0 z 1 z 1 z 由于土的泊松比由于土的泊松比很难确定很难确定K K常用常用 K0 1 由于土的泊松比由于土的泊松比 很难确定很难确定 K K0 0常用常用 经验公式计算经验公式计算 i1K sin1 o K sin95 0 o K 砂性土 黏性土 砂性土 黏性土 sin1 m o OCRK 超固结黏 性土 超固结黏 性土 第六章6 2 土压力类型与静止土压力 静止土压力的计

15、算静止土压力的计算静止土压力的计算静止土压力的计算 z z h K0 z oo KhE 2 2 1 2 h 3 静止土压力 系数 静止土压力 系数 K0 h h 对于成层土或有大面积超载的情况 第n层底面处的静止土压 力强度大小计算为 对于成层土或有大面积超载的情况 第n层底面处的静止土压 力强度大小计算为 n 1 qhK i i iono 墙后填土有地下水时墙后填土有地下水时砂性土用浮容重砂性土用浮容重且考虑静水压力作用且考虑静水压力作用墙后填土有地下水时墙后填土有地下水时 砂性土用浮容重砂性土用浮容重 且考虑静水压力作用且考虑静水压力作用 黏性土用饱和重度 黏性土用饱和重度 概述概述 第六

16、章土压力与挡土墙设计 6 1 6 1 概述概述 6 26 2 土压力类型与静止土压力土压力类型与静止土压力 6 26 2 土压力类型与静止土压力土压力类型与静止土压力 6 36 3 朗肯土压力理论朗肯土压力理论 6 6 3 3 朗肯土压力理论朗肯土压力理论 6 4 库伦土压力理论 6 4 库伦土压力理论 6 5 朗肯理论与库仑理论的比较 6 5 朗肯理论与库仑理论的比较 6 66 6 库尔曼图解法库尔曼图解法 6 6 6 6 库尔曼图解法库尔曼图解法 6 7 重力式挡土墙设计 6 7 重力式挡土墙设计 6 8 加筋土的基本原理及强度特性 6 8 加筋土的基本原理及强度特性 6 96 9 加筋土挡墙设计原理加筋土挡墙设计原理 6 6 9 9 加筋土挡墙设计原理加筋土挡墙设计原理 第六章 6 3 朗肯土压力理论 基本原理与假定基本原理与假定基本原理与假定基本原理与假定 半无限土体内各点的应力从弹性平衡状态发展为极半无限土体内各点的应力从弹性平衡状态发展为极 限平衡状态的条件限平衡状态的条件限平衡状态的条件限平衡状态的条件 45o 2 半无限土体半无限土体 90o zz x Pa K0 z