《土力学与基础工程 教学课件 ppt 作者 代国忠 第6章 土压力与土坡稳定(1)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土力学与基础工程 教学课件 ppt 作者 代国忠 第6章 土压力与土坡稳定(1)（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、6.1 概述 6.2 静止土压力计算 6.3 朗肯(Rankine)土压力理论 6.4 库仑(Coulomb)土压力理论 6.5 几种常见情况土压力 6.6 挡土墙设计 6.7 土坡稳定分析,第6章 土压力与土坡稳定,6.1.1 挡土墙的用途和类型,1. 挡土墙的用途,挡土墙是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分散到填土上的支挡结构物。,挡土墙在工业与民用建筑、水利水电工程、铁路、公路、桥梁、港口及航道等各类建筑工程中被广泛地应用。,6.1 概述,1）挡土墙按结构型式分： 重力式； 悬臂式； 扶臂式； 锚杆式； 加筋土式。,a）仰斜式 b）直立式 c）俯斜式
2、d）衡重式 重力式挡土墙,2.挡土墙的类型,悬臂式挡土墙,扶壁式挡土墙,锚杆式挡土墙,2）挡土墙按建筑材料分： 砖砌； 块石； 素混凝土； 钢筋混凝土。 3）按其刚度和位移方式分： 刚性挡土墙； 柔性挡土墙；临时支撑。 刚性挡土墙是指用砖、石或混凝土所筑成的断面较大的挡土墙。由于刚度大，墙体在侧向土压力作用下，仅发身整体平移或转动，本身挠曲变形则可忽略。墙背受到的土压力呈三角形分布，最大压力强度发生在底部，类似于静水压力分布。,柔性挡土墙,刚性挡土墙,刚性挡土墙,T型,预应力,刚性加筋,圬工式,古月堂西侧的挡土墙浆砌块石,挡土墙形式-刚性挡土墙,加筋土挡墙,挡土墙形式-刚性挡土墙,柔性支护结构
3、,板桩,挡土墙发生事故的例子,山体滑坡,延安宝塔面临滑坡威胁,垮塌的重力式挡墙,垮塌的护坡挡墙,失稳的立交桥加筋土挡土墙,1.土压力试验,6.1.2土压力的种类,在一个长方形的模型槽中部插上一块刚性挡板，在板的一侧安装压力盒，填上土；板的另一侧临空。 在挡板静止不动时，测得板上的土压力为E0 . 如果将挡板向离开土体的临空方向移动或转动时，则土压力逐渐减小，当墙后土体发生滑动时达到最小值，测得板上的土压力为 Ea . 将挡板推向填土方向则土压力逐渐增大，当墙后土体发生滑动时达到最大值，测得板上的土压力为 Ep。,墙身位移与土压力的关系,3）被动土压力 （Passive earth pressu
4、re),1）静止土压力 （Earth pressure at rest),2）主动土压力 （Active earth pressure),岩石,拱桥桥台,2.土压力种类,挡土墙在墙后填土的推力作用下，不发生任何方向的移动或转动时，墙后土体没有破坏，而处于弹性平衡状态，作用于墙背的水平压力称为静止土压力E0 。 例如，地下室外墙在楼面和内隔墙的支撑作用下几乎无位移发生，作用在外墙面上的土压力即为静止土压力。,1） 静止土压力（E0）,Eo,挡土墙在填土压力作用下，向着背离土体方向发生移动或转动时，墙后土体由于侧面所受限制的放松而有下滑的趋势，土体内潜在滑动面上的剪应力增加，使作用在墙背上的土压力
5、逐渐减小。当挡土墙的移动或转动达到一定数值时，墙后土体达到主动极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力，称为主动土压力Ea （土体主动推墙）。,2） 主动土压力（Ea ）,Ea,Ep,3）被动土压力（Ep）,当挡土墙在较大的外力作用下，向着土体的方向移动或转动时，墙后土体由于受到挤压，有向上滑动的趋势，土体内潜在滑动面上的剪应力反向增加，使作用在墙背上的土压力逐渐增大。当挡土墙的移动或转动达到一定数值时，墙后土体达到被动极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力，称为被动土压力Ep（土体被动地被墙推移）。,静止土压力的计算主要应用弹性理论的方法；主动土压力和被动土压力的计算主要应用朗肯土压力理论和库
6、仑土压力理论以及由此发展起来的一些近似方法及图解法。试验研究表面，在相同条件下，主动土压力小于静止土压力，而静止土压力又小于被动土压力。,6.1.3 影响土压力的因素,1）挡土墙的位移 挡土墙的位移（或转动）方向和位移量的大小，是影响土压力大小的最主要因素。墙体位移的方向不同，土压力的性质就不同；墙体方向和位移量大小决定着所产生的土压力的大小。其它条件完全相同，仅仅挡土墙的移动方向相反，土压力的数值相差可达20倍左右。 2）挡土墙类型 挡土墙的剖面形状，包括墙背为数值还是倾斜、光滑还是粗糙，都关系采用何种土压力计算理论公式和计算结果。如果挡土墙的材料采用素混凝土或钢筋混凝土，可认为墙背表面光滑
7、，不计摩擦力；若是砌石挡土墙，则必须计入摩擦力，因而土压力的大小和方向都不相同。 3）填土的性质 挡土墙后填土的性质，包括填土松密程度即重度、干湿程度（即含水率）、土的强度指标（内摩擦角和粘聚力）的大小，以及填土表面的形状（水平、上斜或下斜）等，都将会影响土压力的大小。,6.2 静止土压力计算,在岩石地基上的重力式挡土墙，由于墙的自重大，地基坚硬，墙体不会产生位移和转动；地下室外墙在楼面和内隔墙的支撑作用下也几乎无位移和转动发生。此时，挡土墙或地下室外墙后的土体处于静止的弹性平衡状态，作用在挡土墙或地下室外墙面上的土压力即为静止土压力。 拱座不允许产生位移，故按静止土压力计算。 水闸、船闸边墙
8、因为与闸底板连成整体，边墙位移可以忽略不计，可按静止土压力计算。,6.2.1 静止土压力产生条件,6.2.2 静止土压力计算公式,1. 静止土压力计算公式,1) 按照经典弹性力学理论计算,2) 半经验公式,对于无粘性土及正常固结粘土：,对于超固结粘性土：,3）经验取值,总静止土压力为：,1/3H,若墙后填土为均匀体，则单位面积上静止土压力为。,2. 总静止土压力,形心,1/3H2,若墙后填土中有地下水，则计算静止土压力时，水中土的重度应取浮重度。,2. 总静止土压力,例6-1计算图,静止土压力沿墙背的分布及其合力的作用点位置如图。,6.3 朗肯土压力理论,6.3.1 基本原理,英国科学家朗肯（
9、W.J.M RanKine）于1857年研究了半无限土体在自重应力作用下，土体内各点从弹性平衡状态发展为极限平很状态的应力条件，推导出挡土墙土压力计算的公式，即著名的朗肯土压力理论。,朗肯土压力理论假设条件：表面水平的半无限土体，处于极限平很状态。,朗肯土压力理论适用条件为： 挡土墙的墙背垂直、光滑；挡土墙墙后填土表面水平。,6.3.2 朗肯主动土压力计算,a）计算简图 b）应力状态示意图 c）主动破坏剪切面示意图 朗肯主动土压力计算,剪切破坏面与大主应力作用面的夹角是:,墙后土体达到主动极限平衡状态时，大主应力为垂直应力，其作用面是水平面，故剪切破坏面是与水平面夹 角的两组共轭面。,1. 理
10、论研究,2. 主动土压力计算公式,（6-6）,（6-7）,（6-8）,3. 主动土压力分布,a）无粘性土朗肯主动土压力 b）粘性土朗肯主动土压力,5. 总主动土压力作用点,2）粘性土,1）无粘性土,4. 总主动土压力,（6-11）,（6-10）,（6-9）,ea=0,粘性土的主动土压力计算,1f,v=z,K0v,s1,s3,45-f/2,ep,6.3.3 朗肯被动土压力计算,被动极限平衡应力状态,1. 理论研究,a）计算简图 b）应力状态示意图 c）被动破坏剪切面示意图,2. 被动土压力计算公式,（6-12）,（6-13）,（6-14）,3. 被动土压力分布,a）无粘性土朗肯被动土压力 b）粘
11、性土朗肯被动土压力,4. 总被动土压力,1) 无粘性土,2) 粘性土,5. 总被动土压力作用点,1) 无粘性土,总被动土压力的作用点位于被动土压力三角形分布图形的重心，即墙底面以上H/3 处。,2) 粘性土,总被动土压力的作用点位于被动土压力梯形分布图形的重心。,3）绘制挡土墙上的主动土压力、被动土压力沿深度分布图。,a)主动土压力 b)被动土压力,4）绘制挡土墙上的静止土压力、主动土压力、被动土压力沿深度的分布图。,a）静止土压力 b)主动土压力 c)被动土压力,如果墙背倾斜，具有倾角； 墙背粗糙，与填土摩擦角为； 墙后填土面任意。 如何计算挡土墙后的土压力？,小结,基本条件和假定 极限应力分析 破坏形式 主动和被动 砂土和粘性土,6.3 朗肯土压力理论,
