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1、第六章第六章 挡土构造物上的土压力挡土构造物上的土压力河海大学河海大学 岩土工程研讨所岩土工程研讨所Research Institute of Geotechnical Engineering, Research Institute of Geotechnical Engineering, Hohai UniversityHohai University主讲教师：高明军主讲教师：高明军6 61 1 概述概述6 62 2 静止土压力计算静止土压力计算6 63 3 朗肯土压力实际朗肯土压力实际6 64 4 库仑土压力实际库仑土压力实际6 65 5 土压力问题的讨论土压力问题的讨论6 66 6 工程
2、中挡土墙的土压力计算工程中挡土墙的土压力计算6 67 7 支挡构造物上的土压力计算支挡构造物上的土压力计算什么是挡土构造物什么是挡土构造物Retaining structureRetaining structure什么是土压力什么是土压力(Earth pressure)(Earth pressure)影响土压力的要素影响土压力的要素挡土构造物类型对土压力分布的影响挡土构造物类型对土压力分布的影响6 61 1 概概 述述挡土构造物Rigid wall6 61 1 概概 述述一、挡土构造物挡土墙一、挡土构造物挡土墙 用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌以用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌以坚持土体持土体稳定
3、，定，或使部分或使部分侧向荷向荷载传送分散到填土上的一种构造物。送分散到填土上的一种构造物。6 61 1 概概 述述挡土构造物上的土土构造物上的土压力：由于土体自重、土上荷力：由于土体自重、土上荷载或构或构造物的造物的侧向向挤压作用，作用，挡土构造物所接受的来自土构造物所接受的来自墙后填后填土的土的侧向向压力。力。一、挡土构造物挡土墙一、挡土构造物挡土墙6 61 1 概概 述述为什么要什么要计算土算土压力？力？ 土土压力是力是进展展挡土构造物断面土构造物断面设计和和稳定定验算的算的重要荷重要荷载。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: : 1. 1.刚性挡土墙刚性挡土墙 2.
4、2.柔性挡土墙柔性挡土墙一、挡土构造物挡土墙一、挡土构造物挡土墙6 61 1 概概 述述刚性性挡土土墙L型型T型型预应力预应力刚性加筋刚性加筋扶壁扶壁圬圬工工式式一、挡土构造物挡土墙一、挡土构造物挡土墙6 61 1 概概 述述一、挡土构造物挡土墙一、挡土构造物挡土墙6 61 1 概概 述述刚性性挡土土墙混凝土混凝土挡土土墙及复合排水管及复合排水管完工完工一、挡土构造物挡土墙一、挡土构造物挡土墙6 61 1 概概 述述刚性性挡土土墙柔性支柔性支护构造构造锚杆锚杆板桩板桩板板桩变形形基坑支撑上的土基坑支撑上的土压力力变形形土土压力分布力分布板桩上土压力板桩上土压力 实测实测 计算计算一、挡土构造物
5、挡土墙一、挡土构造物挡土墙6 61 1 概概 述述上海市外上海市外环过江隧环过江隧道暗埋段道暗埋段基坑支撑基坑支撑柔性支护构造柔性支护构造一、挡土构造物挡土墙一、挡土构造物挡土墙6 61 1 概概 述述 无法打锚杆(相邻建筑物的根底较深,地下管线)内支撑内支撑柔性支护构造柔性支护构造一、挡土构造物挡土墙一、挡土构造物挡土墙6 61 1 概概 述述 土压力的影响要素土压力的影响要素1.填土的性填土的性质2.挡土土墙的高度的高度3.挡土土墙的挪的挪动方向方向4.挡土土墙和土的相和土的相对位移量位移量5.挡土土墙的的刚度度6.土体与土体与墙之之间的摩擦的摩擦6 61 1 概概 述述 在影响土在影响土
6、压力的力的诸多要素中，多要素中，墙体位移条件是最体位移条件是最主要的要素。主要的要素。墙体位移的方向和相体位移的方向和相对位移量决位移量决议着所着所产生的土生的土压力的性力的性质和土和土压力的大小。力的大小。二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力6 61 1 概概 述述二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力土土土土土土压压压力力力力力力离填土位移离填土位移离填土位移离填土位移离填土位移离填土位移向填土位移向填土位移向填土位移向填土位移向填土位移向填土位移静止土静止土压力：力：挡土土墙完全没有完全没有侧向挪向挪动
7、不不产生位移和生位移和变形形时墙后填土作用于后填土作用于挡土土墙上的土上的土压力。以力。以E0E0表示。表示。自自动土土压力：力：挡土土墙背叛填土方向背叛填土方向转动或位移，或位移，墙后填土到达后填土到达极限平衡形状极限平衡形状时作用于作用于挡土土墙上的土上的土压力。它是土力。它是土压力中的最力中的最小小值。以。以EaEa表示。表示。被被动土土压力：力：挡土土墙向填土方向向填土方向转动或位移，或位移，墙后填土到达极后填土到达极限平衡形状限平衡形状时作用于作用于挡土土墙上的土上的土压力。它是土力。它是土压力中的最大力中的最大值。以。以EpEp表示。表示。二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力二
8、、位移对土压力的影响及三种典型的土压力6 61 1 概概 述述c.c.被被动土土压力力Passive Passive earth earth pressure)pressure)a.a.静止土静止土压力力Earth pressure at rest)Earth pressure at rest)b.b.自自动土土压力力Active earth pressure)Active earth pressure)6 61 1 概概 述述二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力墙体位移体位移对土土压力的影响力的影响挡土土墙所受土所受土压力的力的类型，首先取决于型，
9、首先取决于墙体能否体能否发生位移生位移以及位移的方向。其中有三种特定情况下的土以及位移的方向。其中有三种特定情况下的土压力，即静止力，即静止土土压力、自力、自动土土压力和被力和被动土土压力。力。挡土土墙所受土所受土压力的大小并不是一个常数，而是随位移量力的大小并不是一个常数，而是随位移量的的变化而化而变化。化。6 61 1 概概 述述二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力当d =D/H=0 时 E=E01. 1. 静止土静止土压力力6 61 1 概概 述述二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力2. 2. 自自动
10、土土压力力墙体外移，体外移，土土压力逐力逐渐减小，减小，当土体破坏，到达极当土体破坏，到达极限平衡形状限平衡形状时所所对应的土的土压力力 ( (最小最小) )6 61 1 概概 述述二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力3. 3. 被被动土土压力力墙体内移，体内移，土土压力逐力逐渐增大，增大，当土体破坏，当土体破坏，到达极限平衡形状到达极限平衡形状时所所对应的土的土压力力( (最大最大) )6 61 1 概概 述述二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力本章要本章要讨论的中心的中心问题刚性性挡土土墙上的土上的土压
11、力性力性质及土及土压力力计算，包括土算，包括土压力的大小、方向、分布及力的大小、方向、分布及合力作用点。合力作用点。6 61 1 概概 述述 可按土体可按土体处于于侧限条件下的限条件下的弹性平衡性平衡形状形状进展展计算。算。6 62 2 静止土压力计算静止土压力计算 v v v v h hhzHH/3K0H6 62 2 静止土压力计算静止土压力计算一、普通情况填土均质且无地下水一、普通情况填土均质且无地下水 v v v v h hhzHH/3K0H6 62 2 静止土压力计算静止土压力计算二、墙后填土中有地下水二、墙后填土中有地下水wHH/3H16 62 2 静止土压力计算静止土压力计算三、墙
12、后填土为成层土三、墙后填土为成层土H2土土层分界面分界面处：墙趾趾处：H1H2A静止土静止土压力在均力在均质地基中随深度呈直地基中随深度呈直线分布；分布；静止土静止土压力分布力分布线的斜率是容重和静止的斜率是容重和静止侧压力系数的力系数的乘乘积；静止土静止土压力在土力在土层的分界面上普通会的分界面上普通会发生突生突变；静止土静止土压力在地下水位力在地下水位处发生生转机；机；地下水位以下的土体在地下水位以下的土体在计算静止土算静止土压力力时用浮容重；用浮容重；当地下水位高于当地下水位高于挡土构造物的基底面土构造物的基底面时，挡土构造物土构造物除遭到其后填土的土除遭到其后填土的土压力作用外，力作用
13、外，还会遭到水会遭到水压力的力的作用。作用。6 62 2 静止土压力计算静止土压力计算 K0 K0可可经过现场或室内或室内实验确定。确定。四、四、K0K0确实定确实定 砂土或正常固结粘土：砂土或正常固结粘土： K0 K0通常小于通常小于1 1，但，但对于超固于超固结粘土和粘土和压实土也能土也能够会大于会大于1 1。由泊松比计算：由泊松比计算：6 62 2 静止土压力计算静止土压力计算6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力实际土压力实际一、根本原理和根本假定一、根本原理和根本假定根本假定：根本假定： 土体是具有程度外表的半无限体，土体是具有程度外表的半无限体，墙背背竖
14、直光滑。直光滑。 朗肯朗肯实际以以为当当墙后填土到达极限平衡形状后填土到达极限平衡形状时，与，与墙背接触的任一土背接触的任一土单元体都元体都处于极限平衡形状，然后根于极限平衡形状，然后根据土据土单元体元体处于极限平衡形状于极限平衡形状时应力所力所满足的条件来建足的条件来建立土立土压力的力的计算公式。算公式。6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力实际土压力实际一、根本原理和根本假定一、根本原理和根本假定 z z z z x xxz被动被动eaK0zzzK0zep自动自动 zK0zzea自动极限平衡应力形状自动极限平衡应力形状6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(
15、Rankine)土压力实际土压力实际一、根本原理和根本假定一、根本原理和根本假定被动极限平衡应力形状被动极限平衡应力形状6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力实际土压力实际一、根本原理和根本假定一、根本原理和根本假定zK0zepm m n n x二、朗肯自动土压力计算二、朗肯自动土压力计算(一一)根本计算公式根本计算公式6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力实际土压力实际eaK0zz自动土压自动土压力系数力系数二、朗肯自动土压力计算二、朗肯自动土压力计算(二二)无粘性土的自动土压力计算公式无粘性土的自动土压力计算公式6-3 6-3 朗肯朗
16、肯(Rankine)(Rankine)土压力实际土压力实际HH/3HKa45/2z二、朗肯自动土压力计算二、朗肯自动土压力计算(二二)无粘性土的自动土压力计算公式无粘性土的自动土压力计算公式6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力实际土压力实际HHKaqKaz二、朗肯自动土压力计算二、朗肯自动土压力计算(三三) 粘性土的自动土压力计算公式粘性土的自动土压力计算公式6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力实际土压力实际HHKazz0自自动动区区二、朗肯自动土压力计算二、朗肯自动土压力计算(三三) 粘性土的自动土压力计算公式粘性土的自动土压力计算
17、公式6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力实际土压力实际HHKazz0三、朗肯被动土压力计算三、朗肯被动土压力计算(一一) 根本计算公式根本计算公式6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力实际土压力实际zK0zep被动土压被动土压力系数力系数(二二)无粘性土的被动土压力计算无粘性土的被动土压力计算6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力实际土压力实际H H/3HKp45/290+三、朗肯被动土压力计算三、朗肯被动土压力计算z(二二)无粘性土的被动土压力计算无粘性土的被动土压力计算6-3 6-3 朗肯朗肯(Ranki
18、ne)(Rankine)土压力实际土压力实际HzHKpqKp三、朗肯被动土压力计算三、朗肯被动土压力计算(三三)粘性土的被动土压力计算粘性土的被动土压力计算6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力实际土压力实际三、朗肯被动土压力计算三、朗肯被动土压力计算HzHKp2cKp(三三)粘性土的被动土压力计算粘性土的被动土压力计算6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力实际土压力实际Hz三、朗肯被动土压力计算三、朗肯被动土压力计算以无粘性土的自动土压力计算为例以无粘性土的自动土压力计算为例6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土
19、压力实际土压力实际四、填土中有地下水时的土压力计算四、填土中有地下水时的土压力计算H1H26-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力实际土压力实际五、填土中为成层土时的土压力计算五、填土中为成层土时的土压力计算H1H2留意两点：留意两点：1 1、由于各、由于各层填土的重度不同，填土的重度不同，使得填土的使得填土的竖向向应力分布在交界力分布在交界面上出面上出现转机；机；2 2、由于各、由于各层填土的粘聚力和内填土的粘聚力和内摩擦角不同，所以在摩擦角不同，所以在计算土算土压力力系数系数时，需采用，需采用计算点所在土算点所在土层的粘聚力和内摩擦角。的粘聚力和内摩擦角。以无粘性
20、土的自动土压力计算为例以无粘性土的自动土压力计算为例6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力实际土压力实际五、填土中为成层土时的土压力计算五、填土中为成层土时的土压力计算H1H26-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力实际土压力实际总结：总结： 朗肯土朗肯土压力力实际假定土体是具有程度外表的半无假定土体是具有程度外表的半无限体，限体，墙背背竖直光滑。直光滑。 朗肯朗肯实际以以为当当墙后填土到达极限平衡形状后填土到达极限平衡形状时，与与墙背接触的任一土背接触的任一土单元体都元体都处于极限平衡形状，然于极限平衡形状，然后根据土后根据土单元体元体处
21、于极限平衡形状于极限平衡形状时应力所力所满足的条足的条件来建立土件来建立土压力的力的计算公式。算公式。6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力实际土压力实际总结：总结：土土压力在均力在均质地基中随深度呈直地基中随深度呈直线分布；分布；土土压力分布力分布线的斜率是容重和土的斜率是容重和土压力系数的乘力系数的乘积；土土压力在土力在土层的分界面上普通会的分界面上普通会发生突生突变；土土压力在地下水位力在地下水位处发生生转机，地下水位以下土体的机，地下水位以下土体的容重用浮容重；容重用浮容重；当地下水位高于当地下水位高于挡土构造物的基底面土构造物的基底面时，挡土构造物土构造物
22、除遭到其后填土的土除遭到其后填土的土压力作用外，力作用外，还会遭到水会遭到水压力的力的作用。作用。假设墙背不垂直、粗糙假设墙背不垂直、粗糙墙后填土外表不程度墙后填土外表不程度 如何计算挡土墙后的土压力？如何计算挡土墙后的土压力？6-4 6-4 库仑土压力实际库仑土压力实际6-4 6-4 库仑土压力实际库仑土压力实际一、根本原理和根本假定一、根本原理和根本假定6-4 6-4 库仑土压力实际库仑土压力实际根本假定：根本假定：一、根本原理和根本假定一、根本原理和根本假定 滑滑动面面为平面、滑平面、滑动体体为刚体。体。6-4 6-4 库仑土压力实际库仑土压力实际二、无粘性土自动土压力计算二、无粘性土自
23、动土压力计算H6-4 6-4 库仑土压力实际库仑土压力实际二、无粘性土自动土压力计算二、无粘性土自动土压力计算6-4 6-4 库仑土压力实际库仑土压力实际二、无粘性土自动土压力计算二、无粘性土自动土压力计算6-4 6-4 库仑土压力实际库仑土压力实际二、无粘性土自动土压力计算二、无粘性土自动土压力计算H墙背光滑背光滑垂直，垂直，填土外表程度填土外表程度时与朗肯土与朗肯土压力力实际一致一致6-4 6-4 库仑土压力实际库仑土压力实际二、无粘性土自动土压力计算二、无粘性土自动土压力计算6-4 6-4 库仑土压力实际库仑土压力实际三、无粘性土被动土压力计算三、无粘性土被动土压力计算H6-4 6-4
24、库仑土压力实际库仑土压力实际三、无粘性土被动土压力计算三、无粘性土被动土压力计算6-4 6-4 库仑土压力实际库仑土压力实际三、无粘性土被动土压力计算三、无粘性土被动土压力计算6-4 6-4 库仑土压力实际库仑土压力实际三、无粘性土被动土压力计算三、无粘性土被动土压力计算H四、库尔曼图解法四、库尔曼图解法6-3 6-3 库仑土压力实际库仑土压力实际 库伦土压力计算公式是基于填土外表为平面的假定建立的，库伦土压力计算公式是基于填土外表为平面的假定建立的，假设填土外表不是平面，而是折线或曲线状时，就不能运用前假设填土外表不是平面，而是折线或曲线状时，就不能运用前述解析解直接计算，此时可以用图解法。
25、述解析解直接计算，此时可以用图解法。 库尔库尔库尔曼曼曼曼曼曼图图图解法是其中的一种，由解法是其中的一种，由解法是其中的一种，由解法是其中的一种，由解法是其中的一种，由解法是其中的一种，由库尔库尔库尔曼在曼在曼在曼在曼在曼在187518751875187518751875年提出的、年提出的、年提出的、年提出的、年提出的、年提出的、目前目前目前目前目前目前较较较常用的常用的常用的常用的常用的常用的图图图解方法。解方法。解方法。解方法。解方法。解方法。 图图图解法的思解法的思解法的思解法的思解法的思解法的思绪绪绪：假定一系列的破坏面，分：假定一系列的破坏面，分：假定一系列的破坏面，分：假定一系列的
26、破坏面，分：假定一系列的破坏面，分：假定一系列的破坏面，分别别别作出相作出相作出相作出相作出相作出相应应应的的的的的的力矢三角形，可以直接由作力矢三角形，可以直接由作力矢三角形，可以直接由作力矢三角形，可以直接由作力矢三角形，可以直接由作力矢三角形，可以直接由作图图图确定出相确定出相确定出相确定出相确定出相确定出相应应应E E E E E E值值值，那么一切，那么一切，那么一切，那么一切，那么一切，那么一切E E E E E E值值值中的最大中的最大中的最大中的最大中的最大中的最大值值值就是就是就是就是就是就是总总总的自的自的自的自的自的自动动动土土土土土土压压压力力力力力力EaEaEaEaE
27、aEa。四、库尔曼图解法四、库尔曼图解法6-3 6-3 库仑土压力实际库仑土压力实际五、有超载作用时的土压力计算五、有超载作用时的土压力计算6-3 6-3 库仑土压力实际库仑土压力实际H以自动土压力计算为例以自动土压力计算为例五、有超载作用时的土压力计算五、有超载作用时的土压力计算6-3 6-3 库仑土压力实际库仑土压力实际五、有超载作用时的土压力计算五、有超载作用时的土压力计算6-3 6-3 库仑土压力实际库仑土压力实际H六、粘性填土、地下水对土压力的影响六、粘性填土、地下水对土压力的影响6-3 6-3 库仑土压力实际库仑土压力实际一粘性填土一粘性填土W中包括BCDE六、粘性填土、地下水对土
28、压力的影响六、粘性填土、地下水对土压力的影响6-3 6-3 库仑土压力实际库仑土压力实际二填土中有地下水二填土中有地下水6 65 5 土压力问题的讨论土压力问题的讨论一、朗肯和库仑土压力实际存在的主要问题一、朗肯和库仑土压力实际存在的主要问题 朗肯土朗肯土压力力实际基于土基于土单元体的元体的应力极限平衡条件下建立，力极限平衡条件下建立，假定假定墙反面反面竖直、光滑、填土外表程度。直、光滑、填土外表程度。 库仑土土压力力实际基于滑基于滑动块体的静力平衡条件建立，假定体的静力平衡条件建立，假定破坏面破坏面为平面。平面。 当当墙背背倾斜角度斜角度较大超越一定范大超越一定范围后，滑后，滑动块体不会沿体
29、不会沿墙背滑背滑动，而是沿土中某一面滑，而是沿土中某一面滑动。6 65 5 土压力问题的讨论土压力问题的讨论一、朗肯和库仑土压力实际存在的主要问题一、朗肯和库仑土压力实际存在的主要问题二、三种典型土压力在实践工程中的运用二、三种典型土压力在实践工程中的运用1 1 1 1 1 1、假、假、假、假、假、假设挡设挡设挡土土土土土土墙墙墙直接直接直接直接直接直接浇浇浇筑在岩基上，且筑在岩基上，且筑在岩基上，且筑在岩基上，且筑在岩基上，且筑在岩基上，且墙墙墙的的的的的的刚刚刚度很大，度很大，度很大，度很大，度很大，度很大，墙墙墙体体体体体体产产产生生生生生生的位移很小，缺乏以使填土的位移很小，缺乏以使填
30、土的位移很小，缺乏以使填土的位移很小，缺乏以使填土的位移很小，缺乏以使填土的位移很小，缺乏以使填土产产产生自生自生自生自生自生自动动动破坏，此破坏，此破坏，此破坏，此破坏，此破坏，此时时时可近似按静止可近似按静止可近似按静止可近似按静止可近似按静止可近似按静止土土土土土土压压压力力力力力力计计计算。此外，算。此外，算。此外，算。此外，算。此外，算。此外，对对对于地下构造的于地下构造的于地下构造的于地下构造的于地下构造的于地下构造的侧墙侧墙侧墙，假，假，假，假，假，假设刚设刚设刚度大，度大，度大，度大，度大，度大，墙顶墙顶墙顶又无法位移，也可以又无法位移，也可以又无法位移，也可以又无法位移，也可
31、以又无法位移，也可以又无法位移，也可以为墙为墙为墙上作用的是静止土上作用的是静止土上作用的是静止土上作用的是静止土上作用的是静止土上作用的是静止土压压压力。力。力。力。力。力。2 2 2 2 2 2、假、假、假、假、假、假设挡设挡设挡土土土土土土墙墙墙在在在在在在墙墙墙后填土自重等作用下后填土自重等作用下后填土自重等作用下后填土自重等作用下后填土自重等作用下后填土自重等作用下产产产生分开填土方向的位生分开填土方向的位生分开填土方向的位生分开填土方向的位生分开填土方向的位生分开填土方向的位移，并且使移，并且使移，并且使移，并且使移，并且使移，并且使墙墙墙后填土到达了极限平衡形状，可按自后填土到达
32、了极限平衡形状，可按自后填土到达了极限平衡形状，可按自后填土到达了极限平衡形状，可按自后填土到达了极限平衡形状，可按自后填土到达了极限平衡形状，可按自动动动土土土土土土压压压力力力力力力计计计算。算。算。算。算。算。实验实验实验研研研研研研讨阐讨阐讨阐明，明，明，明，明，明，挡挡挡土土土土土土墙墙墙的位移到达的位移到达的位移到达的位移到达的位移到达的位移到达墙墙墙高的高的高的高的高的高的0.1%0.3%0.1%0.3%0.1%0.3%0.1%0.3%0.1%0.3%0.1%0.3%，填土，填土，填土，填土，填土，填土就能就能就能就能就能就能够发够发够发生自生自生自生自生自生自动动动破坏，而破坏
33、，而破坏，而破坏，而破坏，而破坏，而这这这是普通的是普通的是普通的是普通的是普通的是普通的挡挡挡土土土土土土墙墙墙都容易到达的。因都容易到达的。因都容易到达的。因都容易到达的。因都容易到达的。因都容易到达的。因此通常情况下此通常情况下此通常情况下此通常情况下此通常情况下此通常情况下挡挡挡土土土土土土墙墙墙的土的土的土的土的土的土压压压力可按自力可按自力可按自力可按自力可按自力可按自动动动土土土土土土压压压力力力力力力计计计算。算。算。算。算。算。6 65 5 土压力问题的讨论土压力问题的讨论3 3 3 3 3 3、假、假、假、假、假、假设挡设挡设挡土土土土土土墙墙墙在外力作用下在外力作用下在外
34、力作用下在外力作用下在外力作用下在外力作用下产产产生向着填土方向生向着填土方向生向着填土方向生向着填土方向生向着填土方向生向着填土方向挤压挤压挤压的位移，并的位移，并的位移，并的位移，并的位移，并的位移，并且使且使且使且使且使且使墙墙墙后填土到达了极限平衡形状，可按被后填土到达了极限平衡形状，可按被后填土到达了极限平衡形状，可按被后填土到达了极限平衡形状，可按被后填土到达了极限平衡形状，可按被后填土到达了极限平衡形状，可按被动动动土土土土土土压压压力力力力力力计计计算。但算。但算。但算。但算。但算。但实验阐实验阐实验阐明，欲使填土明，欲使填土明，欲使填土明，欲使填土明，欲使填土明，欲使填土发发
35、发生被生被生被生被生被生被动动动破坏，破坏，破坏，破坏，破坏，破坏，挡挡挡土土土土土土墙墙墙位移量需到达位移量需到达位移量需到达位移量需到达位移量需到达位移量需到达墙墙墙高高高高高高的的的的的的2%5%2%5%2%5%2%5%2%5%2%5%，而，而，而，而，而，而这这这是工程中所不允是工程中所不允是工程中所不允是工程中所不允是工程中所不允是工程中所不允许许许的，所以在的，所以在的，所以在的，所以在的，所以在的，所以在验验验算算算算算算挡挡挡土土土土土土墙墙墙的的的的的的稳稳稳定定定定定定性性性性性性时时时，并不采用被，并不采用被，并不采用被，并不采用被，并不采用被，并不采用被动动动土土土土土
36、土压压压力的全部，通常取其力的全部，通常取其力的全部，通常取其力的全部，通常取其力的全部，通常取其力的全部，通常取其30%30%30%30%30%30%。二、三种典型土压力在实践工程中的运用二、三种典型土压力在实践工程中的运用6 65 5 土压力问题的讨论土压力问题的讨论三、挡土墙位移对土压力分布的影响三、挡土墙位移对土压力分布的影响1 1 1 1 1 1、假、假、假、假、假、假设挡设挡设挡土土土土土土墙墙墙的下端不的下端不的下端不的下端不的下端不的下端不动动动，上端向外挪上端向外挪上端向外挪上端向外挪上端向外挪上端向外挪动动动，无，无，无，无，无，无论论论位移多少，位移多少，位移多少，位移多
37、少，位移多少，位移多少，作用在作用在作用在作用在作用在作用在墙墙墙背上的背上的背上的背上的背上的背上的压压压力都按直力都按直力都按直力都按直力都按直力都按直线线线分布，分布，分布，分布，分布，分布，总压总压总压力作用点位于力作用点位于力作用点位于力作用点位于力作用点位于力作用点位于墙墙墙底底底底底底以上以上以上以上以上以上H/3H/3H/3H/3H/3H/3处处处。当。当。当。当。当。当墙墙墙上端的挪上端的挪上端的挪上端的挪上端的挪上端的挪动动动到达一定数到达一定数到达一定数到达一定数到达一定数到达一定数值值值后，后，后，后，后，后，墙墙墙后填土内后填土内后填土内后填土内后填土内后填土内会会会
38、会会会发发发生自生自生自生自生自生自动动动破坏，此破坏，此破坏，此破坏，此破坏，此破坏，此时时时作用在作用在作用在作用在作用在作用在墙墙墙上的土上的土上的土上的土上的土上的土压压压力成力成力成力成力成力成为为为自自自自自自动动动土土土土土土压压压力。力。力。力。力。力。6 65 5 土压力问题的讨论土压力问题的讨论2 2 2 2 2 2、假、假、假、假、假、假设挡设挡设挡土土土土土土墙墙墙的上端不的上端不的上端不的上端不的上端不的上端不动动动，下端向外挪下端向外挪下端向外挪下端向外挪下端向外挪下端向外挪动动动，无，无，无，无，无，无论论论位移到达位移到达位移到达位移到达位移到达位移到达多大，都
39、不能使填土内多大，都不能使填土内多大，都不能使填土内多大，都不能使填土内多大，都不能使填土内多大，都不能使填土内发发发生自生自生自生自生自生自动动动破坏，破坏，破坏，破坏，破坏，破坏，压压压力力力力力力为为为曲曲曲曲曲曲线线线分布，分布，分布，分布，分布，分布，总总总压压压力作用点位于力作用点位于力作用点位于力作用点位于力作用点位于力作用点位于墙墙墙底以上底以上底以上底以上底以上底以上约约约H/2H/2H/2H/2H/2H/2处处处。三、挡土墙位移对土压力分布的影响三、挡土墙位移对土压力分布的影响6 65 5 土压力问题的讨论土压力问题的讨论3 3 3 3 3 3、假、假、假、假、假、假设挡设
40、挡设挡土土土土土土墙墙墙的上端和下端都向的上端和下端都向的上端和下端都向的上端和下端都向的上端和下端都向的上端和下端都向外挪外挪外挪外挪外挪外挪动动动，当位移的大小未到达足，当位移的大小未到达足，当位移的大小未到达足，当位移的大小未到达足，当位移的大小未到达足，当位移的大小未到达足以使填土以使填土以使填土以使填土以使填土以使填土发发发生自生自生自生自生自生自动动动破坏破坏破坏破坏破坏破坏时时时，压压压力力力力力力也是曲也是曲也是曲也是曲也是曲也是曲线线线分布，分布，分布，分布，分布，分布，总压总压总压力作用点位力作用点位力作用点位力作用点位力作用点位力作用点位于于于于于于墙墙墙底以上底以上底以
41、上底以上底以上底以上H/2H/2H/2H/2H/2H/2附近；当位移超越附近；当位移超越附近；当位移超越附近；当位移超越附近；当位移超越附近；当位移超越某一某一某一某一某一某一值值值后填土中将后填土中将后填土中将后填土中将后填土中将后填土中将发发发生自生自生自生自生自生自动动动破坏，破坏，破坏，破坏，破坏，破坏，压压压力成力成力成力成力成力成为为为直直直直直直线线线分布，分布，分布，分布，分布，分布，总压总压总压力作用力作用力作用力作用力作用力作用点降至点降至点降至点降至点降至点降至墙墙墙高的高的高的高的高的高的1/31/31/31/31/31/3处处处。三、挡土墙位移对土压力分布的影响三、挡
42、土墙位移对土压力分布的影响6 65 5 土压力问题的讨论土压力问题的讨论6 66 6 工程中挡土墙的土压力计算工程中挡土墙的土压力计算一、填土外表有部分均布荷载时的土压力计算一、填土外表有部分均布荷载时的土压力计算一均布荷一均布荷一均布荷一均布荷一均布荷一均布荷载载载自自自自自自墙墙墙后某一后某一后某一后某一后某一后某一间间间隔开隔开隔开隔开隔开隔开场场场延延延延延延续续续分布分布分布分布分布分布66 工程中挡土墙的土压力计算工程中挡土墙的土压力计算一、填土外表有部分均布荷载时的土压力计算一、填土外表有部分均布荷载时的土压力计算一均布荷一均布荷一均布荷一均布荷一均布荷一均布荷载载载自自自自自自
43、墙墙墙后某一后某一后某一后某一后某一后某一间间间隔开隔开隔开隔开隔开隔开场场场延延延延延延续续续分布分布分布分布分布分布二均布荷二均布荷二均布荷二均布荷二均布荷二均布荷载载载分布在分布在分布在分布在分布在分布在墙墙墙后某一后某一后某一后某一后某一后某一宽宽宽度范度范度范度范度范度范围围围内内内内内内66 工程中挡土墙的土压力计算工程中挡土墙的土压力计算一、填土外表有部分均布荷载时的土压力计算一、填土外表有部分均布荷载时的土压力计算二均布荷二均布荷二均布荷二均布荷二均布荷二均布荷载载载分布在分布在分布在分布在分布在分布在墙墙墙后某一后某一后某一后某一后某一后某一宽宽宽度范度范度范度范度范度范围围
44、围内内内内内内66 工程中挡土墙的土压力计算工程中挡土墙的土压力计算一、填土外表有部分均布荷载时的土压力计算一、填土外表有部分均布荷载时的土压力计算二、坦墙墙背上的土压力计算二、坦墙墙背上的土压力计算66 工程中挡土墙的土压力计算工程中挡土墙的土压力计算6 66 6 工程中挡土墙的土压力计算工程中挡土墙的土压力计算三、折线墙背上的土压力计算三、折线墙背上的土压力计算6 66 6 工程中挡土墙的土压力计算工程中挡土墙的土压力计算四、开挖情况下的土压力计算四、开挖情况下的土压力计算开挖面开挖面开挖面开挖面开挖面开挖面较缓较缓较缓，滑，滑，滑，滑，滑，滑动动动面只能面只能面只能面只能面只能面只能发发
45、发生生生生生生在新填土中，按新填土的性在新填土中，按新填土的性在新填土中，按新填土的性在新填土中，按新填土的性在新填土中，按新填土的性在新填土中，按新填土的性质质质计计计算土算土算土算土算土算土压压压力。力。力。力。力。力。开挖面开挖面开挖面开挖面开挖面开挖面较较较陡，陡，陡，陡，陡，陡，墙墙墙后新填土遭到后新填土遭到后新填土遭到后新填土遭到后新填土遭到后新填土遭到限制不能限制不能限制不能限制不能限制不能限制不能够够够在新填土中出在新填土中出在新填土中出在新填土中出在新填土中出在新填土中出现库现库现库仑实际仑实际仑实际的滑的滑的滑的滑的滑的滑动动动面面面面面面时时时，需份两步，需份两步，需份两
46、步，需份两步，需份两步，需份两步进进进展：先假定开挖面展：先假定开挖面展：先假定开挖面展：先假定开挖面展：先假定开挖面展：先假定开挖面为为为滑滑滑滑滑滑动动动面，面，面，面，面，面，根据滑根据滑根据滑根据滑根据滑根据滑动动动土体的静力平衡条件土体的静力平衡条件土体的静力平衡条件土体的静力平衡条件土体的静力平衡条件土体的静力平衡条件求得土求得土求得土求得土求得土求得土压压压力；再假定力；再假定力；再假定力；再假定力；再假定力；再假定墙墙墙后填土后填土后填土后填土后填土后填土为为为均均均均均均质质质体，以老填土的性体，以老填土的性体，以老填土的性体，以老填土的性体，以老填土的性体，以老填土的性质计
47、质计质计算土算土算土算土算土算土压压压力。自力。自力。自力。自力。自力。自动动动土土土土土土压压压力取力取力取力取力取力取较较较大大大大大大值值值，被，被，被，被，被，被动动动土土土土土土压压压力取力取力取力取力取力取较较较小小小小小小值值值。6 66 6 工程中挡土墙的土压力计算工程中挡土墙的土压力计算五、地震时的土压力计算五、地震时的土压力计算一地震加速度一地震加速度二地震时的自动土压力二地震时的自动土压力66 工程中挡土墙的土压力计算工程中挡土墙的土压力计算五、地震时的土压力计算五、地震时的土压力计算三地震时的被动土压力三地震时的被动土压力66 工程中挡土墙的土压力计算工程中挡土墙的土压
48、力计算五、地震时的土压力计算五、地震时的土压力计算四、朗肯和四、朗肯和库仑土土压力力实际的比的比较一分析方法一分析方法区别 朗肯 库仑 极限平衡形状土体内各点均处于极限平衡形状刚性楔体,滑面上处于极限平衡形状极限应力法 滑动楔体法6-3 6-3 库仑土压力实际库仑土压力实际二二 运用条件运用条件朗肯朗肯库仑1墙背光滑垂直背光滑垂直填土程度填土程度墙背、填土无限制背、填土无限制粘性土普通用粘性土普通用图解法解法2坦坦墙坦坦墙3墙背垂直背垂直填土填土倾斜斜四、朗肯和库仑土压力实际的比较四、朗肯和库仑土压力实际的比较6-3 6-3 库仑土压力实际库仑土压力实际三三 计算算误差差-朗肯土朗肯土压力力实
49、际墙背垂直实践 d 0郎肯自郎肯自动土土压力偏大力偏大郎肯被郎肯被动土土压力偏小力偏小四、朗肯和库仑土压力实际的比较四、朗肯和库仑土压力实际的比较6-3 6-3 库仑土压力实际库仑土压力实际三三计算算误差差-库伦土土压力力实际由于实践滑裂面不一定是平面由于实践滑裂面不一定是平面自自动土土压力偏小力偏小不一定是最大不一定是最大值被被动土土压力偏大力偏大不一定是最小不一定是最小值四、朗肯和库仑土压力实际的比较四、朗肯和库仑土压力实际的比较6-3 6-3 库仑土压力实际库仑土压力实际三三计算算误差差-与与实际计算算值比比较四、朗肯和库仑土压力实际的比较四、朗肯和库仑土压力实际的比较6-3 6-3 库
50、仑土压力实际库仑土压力实际三三 计算算误差差-与与实际计算算值比比较四、朗肯和库仑土压力实际的比较四、朗肯和库仑土压力实际的比较6-3 6-3 库仑土压力实际库仑土压力实际三三计算算误差差-与与实际计算算值比比较 =0 =0 滑裂面是直滑裂面是直线，三种，三种实际计算算Ka, KpKa, Kp一一样0 Ka 0 Ka 朗肯偏大朗肯偏大10%10%左右，工程偏平安左右，工程偏平安库仑偏小一些可忽略偏小一些可忽略) )； Kp Kp朗肯偏小可达几倍；朗肯偏小可达几倍；库仑偏大可达几倍偏大可达几倍; ;在在实践工程践工程问题中，土中，土压力力计算是比算是比较复复杂的。的。四、朗肯和库仑土压力实际的比
51、较四、朗肯和库仑土压力实际的比较6-3 6-3 库仑土压力实际库仑土压力实际6-4 6-4 几种工程中常见的自动土压力计算几种工程中常见的自动土压力计算一一. . 填土上有荷填土上有荷载二二. . 成成层填土情况填土情况三三. . 填土中有水填土中有水四四. . 坦坦墙五五. . 墙背外形有背外形有变化化六六. . 墙后填土受限制后填土受限制一一. . 填土上有荷载填土上有荷载1 朗肯土压力实际 1=gz+qpa= 3=qKa+gzKaHZ13qKaHKazKa6-4 6-4 几种工程中常见的自动土压力计算几种工程中常见的自动土压力计算2. 2. 库仑土土压力力实际三角形类似一一. . 填土上
52、有荷载填土上有荷载6-4 6-4 几种工程中常见的自动土压力计算几种工程中常见的自动土压力计算3. 3. 部分荷部分荷载-朗肯土朗肯土压力力实际 一一. . 填土上有荷载填土上有荷载6-4 6-4 几种工程中常见的自动土压力计算几种工程中常见的自动土压力计算CBA1 f1 c12 f2 c2H2H1朗肯实际二、成层填土二、成层填土6-4 6-4 几种工程中常见的自动土压力计算几种工程中常见的自动土压力计算一一 讨论讨论1. pa在在B点的延点的延续性性(1) g1 = g2 1 = 2 c1 c2 (2) g1 = g2 1 2 c1 = c2=0(3) g1 g2 1 = 2 c1 = c2
53、不延不延续不延不延续延延续CBA1 f1 c12 f2 c2H2H1二、成层填土二、成层填土6-4 6-4 几种工程中常见的自动土压力计算几种工程中常见的自动土压力计算2. d pa /d z(即pa斜率) 的延续性(1) g1 g2； 1 = 2 转机机: g 大大 d pa /d z 大大(2) f1 f2 ； g1 = g2 转机机: g 大大 d pa /d z 小小朗肯实际仅和 g f 有关CBA1 f1 c12 f2 c2H2H1一一 讨论讨论二、成层填土二、成层填土6-4 6-4 几种工程中常见的自动土压力计算几种工程中常见的自动土压力计算f1 = f2 c1 = c2=0f1
54、= f2 c1 = c2=0 2 1 2 f1 f2 f1 f2 0 c2=0c1 =0 c20g1 = g2 f2 = g1 = g2 f2 = f1f1CBA1 f1 c12 f2 c2H2H1二几种情况下土压力讨论二几种情况下土压力讨论二、成层填土二、成层填土6-4 6-4 几种工程中常见的自动土压力计算几种工程中常见的自动土压力计算1. 1. 构造要求：构造要求：普通用砂性土，普通用砂性土，墙设排水孔以及反排水孔以及反滤层，填土外表，填土外表设沟、沟、堤等截流堤等截流2. 2. 水下部分水下部分 土土压力力 P Pa=Ka=Kasasz z 水水压力力 pu=u ( pu=u (静水静
55、水压力、渗流力、渗流压力、超静孔力、超静孔压) )三、填土中有水三、填土中有水6-4 6-4 几种工程中常见的自动土压力计算几种工程中常见的自动土压力计算墙基不透水基不透水朗肯实际KagH2KagH1wH2水压力土压力三、填土中有水三、填土中有水6-4 6-4 几种工程中常见的自动土压力计算几种工程中常见的自动土压力计算H2H1不透水dEapw土压力土压力水压力水压力Eapw库仑实际库仑实际墙基不透水基不透水三、填土中有水三、填土中有水6-4 6-4 几种工程中常见的自动土压力计算几种工程中常见的自动土压力计算填土浸透系数比地基土小得多填土浸透系数比地基土小得多H2H1satH2H1垂直有效垂
56、直有效应力应力= =总应力总应力u=0孔压孔压KagsatH2KagH1土压力土压力透水地基三、填土中有水三、填土中有水6-4 6-4 几种工程中常见的自动土压力计算几种工程中常见的自动土压力计算填土浸透系数比地基土小得多填土浸透系数比地基土小得多需求需求绘制流网或制流网或计算确定孔算确定孔压三、填土中有水三、填土中有水6-4 6-4 几种工程中常见的自动土压力计算几种工程中常见的自动土压力计算a acr=45o-/2填土外表程度填土外表程度(1) 假假设垂直垂直墙面面CD上自上自动土土压力力 Ea=1/2Ka H2 (2) 作用在真作用在真实墙面面AC上的土上的土压力力朗肯朗肯实际四、坦墙四
57、、坦墙6-4 6-4 几种工程中常见的自动土压力计算几种工程中常见的自动土压力计算填土外表填土外表倾斜斜(1) (1) 求解假求解假设墙面面CBCB上自上自动土土压力力 E Ea a(2) (2) 作用在真作用在真实墙面面ACAC上的土上的土压力力库仑实际库仑实际Rd EaWbaacrCABB四、坦墙四、坦墙6-4 6-4 几种工程中常见的自动土压力计算几种工程中常见的自动土压力计算CABDdEa1AD Ea2CB五、墙背外形有变化五、墙背外形有变化6-4 6-4 几种工程中常见的自动土压力计算几种工程中常见的自动土压力计算带卸荷台的卸荷台的挡土土墙土土压力力五、墙背外形有变化五、墙背外形有变
58、化6-4 6-4 几种工程中常见的自动土压力计算几种工程中常见的自动土压力计算BAC填土2 f2 c2老土1 f1 c1滑裂面滑裂面BCBC能能够的位置的位置(1) BC(1) BC在填土中在填土中(2) BC(2) BC在老土中在老土中(3) BC(3) BC在界面上在界面上六、墙后填土受限制六、墙后填土受限制6-4 6-4 几种工程中常见的自动土压力计算几种工程中常见的自动土压力计算七、加筋挡土墙的土压力七、加筋挡土墙的土压力6-4 6-4 几种工程中常见的自动土压力计算几种工程中常见的自动土压力计算七、加筋挡土墙的土压力七、加筋挡土墙的土压力6-4 6-4 几种工程中常见的自动土压力计算
59、几种工程中常见的自动土压力计算七、加筋挡土墙的土压力七、加筋挡土墙的土压力6-4 6-4 几种工程中常见的自动土压力计算几种工程中常见的自动土压力计算HqsVWqsKaHKa七、加筋挡土墙的土压力七、加筋挡土墙的土压力6-4 6-4 几种工程中常见的自动土压力计算几种工程中常见的自动土压力计算tDc13D s3素土素土加筋土中的土加筋土中的土加筋土加筋土D s3=2 Dc t(45o-f/2)1 1 土工合成土工合成资料料 土工布土工布 土工土工带 土工格土工格栅2 2 原理：原理：筋材在拉筋材在拉应变方向，方向，提供拉力，提供拉力，对土体土体产生生压力，从而提力，从而提高土的抗剪高土的抗剪强
60、度度七、加筋挡土墙的土压力七、加筋挡土墙的土压力6-4 6-4 几种工程中常见的自动土压力计算几种工程中常见的自动土压力计算、地震、地震时的自的自动土土压力力八、八、 地震情况下的动土压力地震情况下的动土压力6-4 6-4 几种工程中常见的自动土压力计算几种工程中常见的自动土压力计算2 2、地震、地震时的被的被动土土压力力八、八、 地震情况下的动土压力地震情况下的动土压力6-4 6-4 几种工程中常见的自动土压力计算几种工程中常见的自动土压力计算本章总结本章总结挡土构造物挡土构造物土压力土压力 土压力性质土压力性质朗肯土压力实际朗肯土压力实际库伦土压力实际库伦土压力实际几种自动土压力计算几种自动土压力计算 谢谢！谢谢！-终了-习题习题习题：6 6 6 6 6 61 1 1 1 1 1，6 6 6 6 6 63 3 3 3 3 3，6 6 6 6 6 64 4 4 4 4 4，6 6 6 6 6 65 5 5 5 5 5
