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1、高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社第三章第三章 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定 土压力及其计算土压力及其计算1.1.分类：分类：按位移方向和墙后土体的应力状态分为：按位移方向和墙后土体的应力状态分为： 静止土压力、主动土压力、被动土压力（图静止土压力、主动土压力、被动土压力（图7-4)7-4)2.2.土压力性质和大小：土压力性质和大小：是由挡土墙位移方向和位移量决定。是由挡土墙位移方向和位移量决定。土压力的分类与相互作用土压力的分类与相互作用挡土墙的三种土压力挡土墙的三种土压力土压力及其计算土压力及其计算主动土压力主动土压力挡土墙向离开土体的方向移动，
2、水平应力挡土墙向离开土体的方向移动，水平应力 h h减小，竖向应力减小，竖向应力 v v保持不变，当位移达到一定保持不变，当位移达到一定数值时，墙后填土达到极限平衡状态。数值时，墙后填土达到极限平衡状态。竖向应力竖向应力v=v=zz是大主应力是大主应力11。水平向土压力水平向土压力pa(pa(主动土压力主动土压力) )是是 小主应力小主应力33。利用极限平衡条件下利用极限平衡条件下11与与33的关的关 系，直接求得主动土压力的强度系，直接求得主动土压力的强度papa。 pa=pa= 3 3 ( (主动土压力主动土压力) ) v不变不变 h减小减小土压力及其计算土压力及其计算1.1.朗肯主动土压
3、力计算朗肯主动土压力计算无粘性土无粘性土 无粘性土的极限平衡条无粘性土的极限平衡条件件沿深度方向分布的主动沿深度方向分布的主动土压力土压力朗肯主动土压力系数朗肯主动土压力系数单位墙长度上的土压力单位墙长度上的土压力合力合力EaEa 无粘性土主动土压力无粘性土主动土压力- -主动土压力增大系数，墙体高主动土压力增大系数，墙体高度小于度小于5m5m时取时取1.01.0；墙体高度为；墙体高度为5 58m8m时取时取1.11.1；墙体高度大于；墙体高度大于8m8m时取时取1.21.2例题例题3-13-1土压力及其计算土压力及其计算1. 填土面上有均布荷载填土面上有均布荷载q q （超载）（超载）在墙后
4、距填土面为在墙后距填土面为z z深度处：深度处： 大主应力大主应力( (竖向竖向) )1=1=q q+ +z z， 小主应力小主应力( (水平向水平向) ) 3=3=p pa a根据土的极限平衡条件：根据土的极限平衡条件： 粘性土：粘性土： 砂土：砂土：填土为粘性土时，临界深度：填土为粘性土时，临界深度：若超载若超载q q较大，计算的较大，计算的z z0 0为负值，为负值，墙顶处土压力墙顶处土压力三、几种常见情况下的土压力计算三、几种常见情况下的土压力计算例题例题3-23-2土压力及其计算土压力及其计算2.2.分层填土：按各层的土质情况，分别分层填土：按各层的土质情况，分别确定每层土作用于墙背
5、的土压力。确定每层土作用于墙背的土压力。第一层土按指标第一层土按指标11、11和和c1c1计算土计算土压力。压力。计算第二层土时将上层土视作该层土计算第二层土时将上层土视作该层土上的均布荷载，用该层土的指标上的均布荷载，用该层土的指标11、11和和c2c2来进行计算。来进行计算。其余土层同样可按第二层土的方法来其余土层同样可按第二层土的方法来计算。计算。分层填土分层填土例题例题3-33-3土压力及其计算土压力及其计算3.3.填土中有地下水：墙背同时受到土压力和静水填土中有地下水：墙背同时受到土压力和静水压力的作用。压力的作用。地下水位以上的土压力可按前述方法计算。地下水位以上的土压力可按前述方
6、法计算。地下水位以下土层的土压力，应考虑地下水引起填土重度地下水位以下土层的土压力，应考虑地下水引起填土重度的减小以及抗剪强度改变的影响。的减小以及抗剪强度改变的影响。但在一般工程中，可不计地下水对土体抗剪强度的影响，但在一般工程中，可不计地下水对土体抗剪强度的影响，而只需以有效重度和土体原有的而只需以有效重度和土体原有的c c和和值来计算土压力。值来计算土压力。总侧压力为土压力和水压力之和。总侧压力为土压力和水压力之和。水土分算与水土合算法水土分算与水土合算法水土分算法：水土分算法：将土压力和水压力先分开计算再叠加的方法。将土压力和水压力先分开计算再叠加的方法。适用范围：适合于永久性挡土结构
7、或渗透性较大的砂性土。适用范围：适合于永久性挡土结构或渗透性较大的砂性土。水土合算法：水土合算法：将地下水位以下的土体重度取为饱和重度来计算，将地下水位以下的土体重度取为饱和重度来计算，水压力则不再单独计算。水压力则不再单独计算。适用范围：适合于渗透性较小的粘性土。适用范围：适合于渗透性较小的粘性土。例题例题3-43-4土压力及其计算土压力及其计算在相同的墙高和填土条件下：在相同的墙高和填土条件下：E Ea aE E0 0E Ep p1.1.静止土压力定义：静止土压力定义：墙无移动、土无变形，土体处于墙无移动、土无变形，土体处于 弹性平衡状态。弹性平衡状态。 2. 2.墙身位移与静止土压力墙身
8、位移与静止土压力E E0 0的关系：的关系：土压力及其计算土压力及其计算3.3.静止土压力计算静止土压力计算按半空间弹性变形体在土的自重作按半空间弹性变形体在土的自重作用用 下无侧向变形时的水平侧压下无侧向变形时的水平侧压力：力： p p = =K K0 0zz若土体为均质土，则若土体为均质土，则K K0 0与与均为常均为常数数 K K0 0= =/(1-/(1-) ) 由于土的由于土的很难确定，很难确定，K K0 0常用经验常用经验公式计算公式计算。 对于砂土、正常固结粘土：对于砂土、正常固结粘土：K K0 01-sin1-sinp p与与z z成正比，静止土压力沿墙高呈成正比，静止土压力沿
9、墙高呈三角形分布。三角形分布。墙、土静止状墙、土静止状态态E E0 0h h静止土压力的分布静止土压力的分布土压力及其计算土压力及其计算单位长挡土墙上的静止土压力合力单位长挡土墙上的静止土压力合力E0E0为三角形分布图的面积。为三角形分布图的面积。 E0 E0的作用点位于三角形的形心，即的作用点位于三角形的形心，即距距 墙底墙底h/3h/3处。处。若土体为非均质土，必须分层计算。若土体为非均质土，必须分层计算。水压力必须单独计算。水压力必须单独计算。(K0=1)(K0=1)墙、土静止状态墙、土静止状态E E0 0h h静止土压力的分布静止土压力的分布土坡稳定性土坡稳定性挡土结构物挡土结构物(
10、(俗称挡土墙俗称挡土墙) ) ：是用来支撑天然或人：是用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌，以保持土体稳定性的一种构筑工斜坡不致坍塌，以保持土体稳定性的一种构筑物物. .土压力：挡土墙承受的土体侧向压力。是设计挡土土压力：挡土墙承受的土体侧向压力。是设计挡土结构断面及验算其稳定性的主要荷载。结构断面及验算其稳定性的主要荷载。挡土结构及其土压力挡土结构及其土压力土坡稳定性土坡稳定性挡土墙的应用举例挡土墙的应用举例土坡稳定性土坡稳定性挡土墙的应用举例挡土墙的应用举例土坡稳定性土坡稳定性挡土墙的应用举例挡土墙的应用举例土坡稳定性土坡稳定性挡土墙类型挡土墙类型 （按刚度及位移方式分为刚性挡土墙和柔性挡土墙）
11、（按刚度及位移方式分为刚性挡土墙和柔性挡土墙）刚性挡土墙刚性挡土墙定义：一般指用砖、石或混凝土所筑成的断面较大的挡土墙。定义：一般指用砖、石或混凝土所筑成的断面较大的挡土墙。L L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刚性挡土墙刚性挡土墙T T型型土坡稳定性土坡稳定性刚性挡土墙背上的图压力分布刚性挡土墙背上的图压力分布 （按刚度及位移方式分为刚性挡土墙和柔性挡土墙）（按刚度及位移方式分为刚性挡土墙和柔性挡土墙）刚性挡土墙刚性挡土墙刚性挡土墙特点：刚度大刚性挡土墙特点：刚度大,仅发生整体平移或转动的刚体位仅发生整体平移或转动的刚体位移，墙身的挠曲变形则可忽略。移，墙身的挠曲变形则可
12、忽略。土压力分布特点：墙背受到的土压力一般呈三角形分布，最土压力分布特点：墙背受到的土压力一般呈三角形分布，最大压力强度发生在底部，类似于静水压力的分布。大压力强度发生在底部，类似于静水压力的分布。土坡稳定性土坡稳定性柔性挡土墙柔性挡土墙定义：定义：一般指用钢筋混凝土桩或地下连续墙所筑成的断面较小而长一般指用钢筋混凝土桩或地下连续墙所筑成的断面较小而长度较大的挡土结构度较大的挡土结构柔性挡土墙柔性挡土墙板桩板桩上土压力上土压力 实测实测 计算计算板桩板桩变形变形锚杆锚杆板桩板桩基坑基坑基坑基坑基坑支撑上的土压力基坑支撑上的土压力变形变形土压力分布土压力分布土坡稳定性土坡稳定性柔性挡土墙柔性挡土
13、墙柔性挡土墙特点：柔性挡土墙特点：刚度小，发生明显挠曲变形，因而会影响土刚度小，发生明显挠曲变形，因而会影响土压力的大小和分布。压力的大小和分布。土压力分布特点：土压力分布特点：墙背受到的土压力成曲线分布，在一定条件墙背受到的土压力成曲线分布，在一定条件下计算时可简化为直线分布。下计算时可简化为直线分布。柔性挡土墙上的土压力分布柔性挡土墙上的土压力分布土坡稳定性土坡稳定性土坡稳定性土坡稳定性土坡稳定性土坡稳定性挡土墙抗滑稳定验算挡土墙抗滑稳定验算G-G-挡土墙每延米自重挡土墙每延米自重; ;0-0-挡土墙基底的倾角挡土墙基底的倾角; ;-挡土墙墙背的倾角挡土墙墙背的倾角; ;-土对挡土墙墙基底
14、的摩擦角土对挡土墙墙基底的摩擦角, ,可按规范表可按规范表6.7.5-16.7.5-1选用选用; ;-土对挡土墙基底的摩擦系数土对挡土墙基底的摩擦系数, ,由试验确定由试验确定, ,也可按表规也可按表规范范6.7.5-26.7.5-2选用选用. . 土坡稳定性土坡稳定性土坡稳定性土坡稳定性土坡稳定性土坡稳定性抗倾覆稳定性应按下式验算抗倾覆稳定性应按下式验算 z-z-土压力作用点离墙踵的高度；土压力作用点离墙踵的高度；x0-x0-挡土墙重心离墙趾的水平距离；挡土墙重心离墙趾的水平距离；b-b-基底的水平投影宽度。基底的水平投影宽度。 挡土墙事故分析挡土墙事故分析挡土墙事故分析挡土墙事故分析挡土墙事故分析挡土墙事故分析挡土墙事故分析挡土墙事故分析挡土墙事故分析挡土墙事故分析挡土墙事故分析挡土墙事故分析
