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1、第第5 5章章 土压力土压力与与土坡稳定土坡稳定土力学地基基础土力学地基基础土力学地基基础土力学地基基础1 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定214 14 九月九月 2024 20245.5挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙的作用挡土墙的作用挡土墙的作用挡土墙的作用 挡土墙是各类工程建设中常见的支挡结构形式，它具有结挡土墙是各类工程建设中常见的支挡结构形式，它具有结挡土墙是各类工程建设中常见的支挡结构形式，它具有结挡土墙是各类工程建设中常见的支挡结构形式，它具有结构简单、占地少、施工方便和造价低廉等诸多优点。目前，不构简单、占地少、施工方便和造价低廉等
2、诸多优点。目前，不构简单、占地少、施工方便和造价低廉等诸多优点。目前，不构简单、占地少、施工方便和造价低廉等诸多优点。目前，不仅广泛应用于公路、铁路、城市建设，同时应用于水坝建设、仅广泛应用于公路、铁路、城市建设，同时应用于水坝建设、仅广泛应用于公路、铁路、城市建设，同时应用于水坝建设、仅广泛应用于公路、铁路、城市建设，同时应用于水坝建设、河床整治、港口工程、水土保持、土地规划、山体滑坡防治等河床整治、港口工程、水土保持、土地规划、山体滑坡防治等河床整治、港口工程、水土保持、土地规划、山体滑坡防治等河床整治、港口工程、水土保持、土地规划、山体滑坡防治等领域。领域。领域。领域。挡土墙的分类挡土墙
3、的分类挡土墙的分类挡土墙的分类 挡土墙的种类很多，按照其结构特点可以分为：挡土墙的种类很多，按照其结构特点可以分为：挡土墙的种类很多，按照其结构特点可以分为：挡土墙的种类很多，按照其结构特点可以分为： 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定314 14 九月九月 2024 20245.5.1挡土墙的用途与类型挡土墙的用途与类型1 1 1 1、挡土墙的用途、挡土墙的用途、挡土墙的用途、挡土墙的用途5.5挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定414 14 九月九月 2024 20245.1概概概概 述述述
4、述5.5.1挡土墙的用途与类型挡土墙的用途与类型2 2 2 2、挡土墙的类型、挡土墙的类型、挡土墙的类型、挡土墙的类型挡土墙按结构型式分类挡土墙按结构型式分类重力式；重力式；墙顶墙顶墙基墙基墙趾墙趾墙面墙面墙背墙背 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定514 14 九月九月 2024 20245.1概概概概 述述述述5.5.1挡土墙的用途与类型挡土墙的用途与类型 以书架为例以书架为例以书架为例以书架为例 当没有书架的时候，书本很容易向侧边倾倒，这时候我们自当没有书架的时候，书本很容易向侧边倾倒，这时候我们自当没有书架的时候，书本很容易向侧边倾倒，这时候我们自当没有书
5、架的时候，书本很容易向侧边倾倒，这时候我们自然会想到利用重物挡住。只要重物的自重使桌面与重物间的摩擦力大于书本然会想到利用重物挡住。只要重物的自重使桌面与重物间的摩擦力大于书本然会想到利用重物挡住。只要重物的自重使桌面与重物间的摩擦力大于书本然会想到利用重物挡住。只要重物的自重使桌面与重物间的摩擦力大于书本倾倒的侧向力时，即可达成的目标倾倒的侧向力时，即可达成的目标倾倒的侧向力时，即可达成的目标倾倒的侧向力时，即可达成的目标 重力重力摩擦力摩擦力侧向力侧向力侧向力侧向力重力重力摩擦力摩擦力 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定614 14 九月九月 2024 202
6、45.1概概概概 述述述述5.5.1挡土墙的用途与类型挡土墙的用途与类型2 2 2 2、挡土墙的类型、挡土墙的类型、挡土墙的类型、挡土墙的类型挡土墙按结构型式分类挡土墙按结构型式分类悬臂式；悬臂式；扶壁式；扶壁式；墙趾墙趾墙踵墙踵立壁立壁钢筋钢筋墙趾墙趾墙踵墙踵扶壁扶壁 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定714 14 九月九月 2024 20245.1概概概概 述述述述5.5.1挡土墙的用途与类型挡土墙的用途与类型2 2 2 2、挡土墙的类型、挡土墙的类型、挡土墙的类型、挡土墙的类型挡土墙按结构型式分类挡土墙按结构型式分类锚杆式；锚杆式；墙板墙板锚定板锚定板基岩基
7、岩锚杆锚杆 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定814 14 九月九月 2024 20245.1概概概概 述述述述5.5.1挡土墙的用途与类型挡土墙的用途与类型2 2 2 2、挡土墙的类型、挡土墙的类型、挡土墙的类型、挡土墙的类型挡土墙按结构型式分类挡土墙按结构型式分类加筋土挡土墙加筋土挡土墙 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定914 14 九月九月 2024 20245.1概概概概 述述述述5.5.1挡土墙的用途与类型挡土墙的用途与类型2 2 2 2、挡土墙的类型、挡土墙的类型、挡土墙的类型、挡土墙的类型挡土墙按结构型式分类挡土墙按结
8、构型式分类其它型式的挡土墙其它型式的挡土墙 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定1014 14 九月九月 2024 20245.5挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计5.5.2挡土墙型式的选择挡土墙型式的选择挡土墙型式的选择挡土墙型式的选择选选择择原原则则：挡挡土土墙墙的的用用途途、高高度度与与重重要要性性；建建筑筑场场地地的的地地形与地质条件；形与地质条件；尽量就地取材，因地制宜；尽量就地取材，因地制宜；安全而经济。安全而经济。挡挡土土墙墙包包括括墙墙型型选选择择、稳稳定定性性验验算算、地地基基承承载载力力验验算算、墙墙身身材材料强度验算以及一些设计中的构造要
9、求和措施等。料强度验算以及一些设计中的构造要求和措施等。1 1 1 1、重力式挡土墙、重力式挡土墙、重力式挡土墙、重力式挡土墙特点：体积大，靠墙自重保持稳定性。特点：体积大，靠墙自重保持稳定性。适用：小型工程，挡土墙高度适用：小型工程，挡土墙高度5m5mH5m。地地基基土土质质差差，当当地地缺缺少少石石料料等等情况，多用于市政工程及贮料仓库。情况，多用于市政工程及贮料仓库。材料：钢筋混凝土。材料：钢筋混凝土。优点：工程量小。优点：工程量小。缺点：费钢材，技术复杂。缺点：费钢材，技术复杂。5.5.2挡土墙型式的选择挡土墙型式的选择挡土墙型式的选择挡土墙型式的选择 土力学土力学土力学土力学5 5
10、土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定1214 14 九月九月 2024 20245.5.2挡土墙型式的选择挡土墙型式的选择挡土墙型式的选择挡土墙型式的选择3 3 3 3、扶壁式挡土墙、扶壁式挡土墙、扶壁式挡土墙、扶壁式挡土墙特特点点：为为增增强强悬悬臂臂式式挡挡土土墙墙的的抗抗弯弯性性能能，沿沿长长度度方方向向每每隔隔0.80.81.0H1.0H做一垛扶壁。做一垛扶壁。适用：重要工程，墙高适用：重要工程，墙高H H10m10m。材料：钢筋混凝土。材料：钢筋混凝土。优点：工程量小。优点：工程量小。缺点：技术复杂，费钢材。缺点：技术复杂，费钢材。 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力
11、与土坡稳定1314 14 九月九月 2024 20244 4 4 4、锚杆式挡土墙、锚杆式挡土墙、锚杆式挡土墙、锚杆式挡土墙特特点点：新新型型结结构构。由由预预制制钢钢筋筋混混凝凝土土立立柱柱、墙墙面面板板、钢钢拉拉杆杆和和锚定板，在现场拼装。锚定板，在现场拼装。适适用用：重重要要工工程程，墙墙高高已已达达H=27mH=27m。材料：钢筋混泥土、钢材。材料：钢筋混泥土、钢材。优优点点：结结构构轻轻、柔柔性性大大、工工程量小、造价低、施工方便。程量小、造价低、施工方便。缺点：技术复杂。缺点：技术复杂。5.5.2挡土墙型式的选择挡土墙型式的选择挡土墙型式的选择挡土墙型式的选择 土力学土力学土力学土
12、力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定1414 14 九月九月 2024 20245 5 5 5、加筋土挡土墙、加筋土挡土墙、加筋土挡土墙、加筋土挡土墙由由墙墙面面板板、拉拉筋筋及及填填土土共共同同组组成成。依依靠靠拉拉筋筋与与填填土土之之间间的的摩摩擦擦力来平衡作用在墙面的土压力以保持稳定。力来平衡作用在墙面的土压力以保持稳定。5.5.2挡土墙型式的选择挡土墙型式的选择挡土墙型式的选择挡土墙型式的选择 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定1514 14 九月九月 2024 20245.5.3重力式挡土墙的构造重力式挡土墙的构造重力式挡土墙的构造重力式挡土墙的
13、构造1.1.墙背倾斜形式墙背倾斜形式仰斜、直立和俯斜仰斜、直立和俯斜E1 1仰斜仰斜E2 2直立直立E3 3俯斜俯斜E1 1E2 2E3 3400mm400mm400mm1:0.251:0.4 底宽为底宽为h/3h/2,墙底埋深墙底埋深500mm 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定1614 14 九月九月 2024 20245.5.3重力式挡土墙的构造重力式挡土墙的构造重力式挡土墙的构造重力式挡土墙的构造2.2.墙后排水措施墙后排水措施 泄水孔孔径泄水孔孔径100mm,100mm,外斜坡度为外斜坡度为5%5%，间距，间距2 23m3m。每隔每隔101010m10m
14、设一道伸缩缝，缝宽设一道伸缩缝，缝宽20mm20mm左右。地基有左右。地基有变化时宜加设沉降缝。在拐角和端部处应适当加强。变化时宜加设沉降缝。在拐角和端部处应适当加强。泄水孔泄水孔粘土夯实粘土夯实滤水层滤水层泄水孔泄水孔粘土夯实粘土夯实粘土夯实粘土夯实 截水沟截水沟 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定1714 14 九月九月 2024 20245.5.3重力式挡土墙的构造重力式挡土墙的构造重力式挡土墙的构造重力式挡土墙的构造 墙后填土宜选择透水性较强的填料，若采用粘墙后填土宜选择透水性较强的填料，若采用粘土，应混入一定量的块石，增大透水性和抗剪强度，土，应混入一定
15、量的块石，增大透水性和抗剪强度，墙后填土应分层夯实。墙后填土应分层夯实。3.3.填土质量要求填土质量要求 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定1814 14 九月九月 2024 20245.6挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计5.5.4挡土墙初定尺寸挡土墙初定尺寸挡土墙初定尺寸挡土墙初定尺寸以以常常用用的的重重力力式式、悬悬臂臂式式和和扶扶壁壁式式挡挡土土墙墙为为例例，研研究究挡挡土土墙墙型型式选定后，初定其尺寸。式选定后，初定其尺寸。1 1 1 1、挡土墙的高度、挡土墙的高度、挡土墙的高度、挡土墙的高度H H H H墙墙后后被被支支挡挡的的填填土土呈呈水水平
16、平时时为为墙墙顶顶的的高高程程。对对长长度度很很大大的的挡挡土土墙，也可使墙顶低于填土顶面，用斜坡连接，以节省工程量。墙，也可使墙顶低于填土顶面，用斜坡连接，以节省工程量。2 2 2 2、挡土墙的顶宽、挡土墙的顶宽、挡土墙的顶宽、挡土墙的顶宽挡土墙的顶宽为构造要求确定。挡土墙的顶宽为构造要求确定。对对砌砌石石重重力力式式挡挡土土墙墙，顶顶宽宽应应大大于于0.5m0.5m，即即2 2块块块块石石加加砂砂浆浆。对对砼砼重重力力式式挡挡墙墙顶顶宽宽也也不不应应小小于于0.5m0.5m。至至于于钢钢筋筋混混凝凝土土悬悬臂臂式式或或扶扶壁壁式挡土墙式挡土墙顶宽不小顶宽不小300mm300mm。3 3 3
17、 3、挡土墙的底宽、挡土墙的底宽、挡土墙的底宽、挡土墙的底宽挡挡墙墙的的底底宽宽由由整整体体稳稳定定性性确确定定，初初定定挡挡墙墙底底宽宽B0.5HB0.5H0.7H0.7H，挡墙底面为卵石、碎石时取小值，墙底为粘性土时取高值。挡墙底面为卵石、碎石时取小值，墙底为粘性土时取高值。挡挡墙墙尺尺寸寸初初定定后后，经经挡挡土土墙墙抗抗滑滑稳稳定定与与抗抗倾倾覆覆稳稳定定验验算算。若若安安全全系系数数过过大大，则则适适当当减减小小墙墙的的底底宽宽；反反之之，安安全全系系数数太太小小，则则适适当当加加大大墙墙的的底底宽宽或或采采取取其其它它措措施。保证挡土墙既安全又经济。施。保证挡土墙既安全又经济。 土
18、力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定1914 14 九月九月 2024 20245.6挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计5.5.5挡土墙的验算挡土墙的验算挡土墙的验算挡土墙的验算挡挡土土墙墙的的型型式式与与尺尺寸寸初初定定后后，需需要要验验算算抗抗滑滑稳稳定定和和抗抗倾倾覆覆稳稳定定等。为此，首先要确定作用在挡土墙上的诸力。等。为此，首先要确定作用在挡土墙上的诸力。1 1 1 1、作用在挡土墙上诸力、作用在挡土墙上诸力、作用在挡土墙上诸力、作用在挡土墙上诸力墙身自重墙身自重G G垂垂直直向向下下，作作用用在在墙墙体体的的重重心心。挡挡土土墙墙型型式式与与尺尺寸寸
19、初初定定后后，G G确确定。若经验算后，尺寸修改，则定。若经验算后，尺寸修改，则G G需重新计算。需重新计算。土压力土压力E E这这是是挡挡土土墙墙的的主主要要荷荷载载。根根据据挡挡土土墙墙的的位位移移来来确确定定土土压压力力的的种种类类，应应用用相相应应的的公公式式计计算算。通通常常墙墙向向前前移移，墙墙背背作作用用主主动动土土压压力力EaEa。若若挡挡土土墙墙基基础础有有一一定定埋埋深深，则则埋埋深深部部分分前前趾趾上上因因整整个个挡挡土土墙墙前前移移而而受受挤挤压压，故故对对土土体体作作用用着着被被动动土土压压力力E Ep p，但但在在挡挡土土墙墙设设计计中中常常因因基坑开挖松动而忽略不
20、计，使结果偏于安全基坑开挖松动而忽略不计，使结果偏于安全。基底反力基底反力挡土墙基底反力可分解为法向分力和水平分力两部分。为简化挡土墙基底反力可分解为法向分力和水平分力两部分。为简化计算，法向分力与偏心受压基底反力相同，呈梯形分布，合力用计算，法向分力与偏心受压基底反力相同，呈梯形分布，合力用V V表示，作用在梯形的重心。基底反力的水平分力用表示，作用在梯形的重心。基底反力的水平分力用H H表示。表示。EaEpG 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定2014 14 九月九月 2024 20245.6挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计5.5.5挡土墙的验算挡土墙
21、的验算挡土墙的验算挡土墙的验算2 2 2 2、抗倾覆稳定验算、抗倾覆稳定验算、抗倾覆稳定验算、抗倾覆稳定验算从从挡挡土土墙墙破破坏坏的的宏宏观观调调查查来来看看，其其破破坏坏大大部部分分是是倾倾覆覆。要要保保证证挡挡土土墙墙在在土土压压力力作作用用下下不不发发生生绕绕墙墙趾趾O O点点的的倾倾覆覆，须须要要求求对对O O点点的的抗抗倾覆力矩倾覆力矩M M1 1大于倾覆力矩大于倾覆力矩M M2 2。先将先将EaEa分解为分解为EazEaz和和EaxEax式中式中 K Kt t-抗倾覆稳定安全系数；抗倾覆稳定安全系数；G G挡土墙的重力挡土墙的重力x0、xf、zf分别为分别为G G、E Eazaz
22、、E Eaxax对对O O点的点的力臂力臂，m m 0、b、z土对墙背土对墙背的摩擦角的摩擦角墙背的墙背的倾斜角倾斜角 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定2114 14 九月九月 2024 20245.6挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计5.5.5挡土墙的验算挡土墙的验算挡土墙的验算挡土墙的验算2 2 2 2、抗倾覆稳定验算、抗倾覆稳定验算、抗倾覆稳定验算、抗倾覆稳定验算验算结果不满足公式要求，可选用以下措施来解决。验算结果不满足公式要求，可选用以下措施来解决。修修改改挡挡土土墙墙尺尺寸寸，如如加加大大墙墙底底宽宽，增增大大墙墙自自重重G G，以以增增大大抗
23、抗倾倾覆力矩。这一方法增加较多的工程量，不经济。覆力矩。这一方法增加较多的工程量，不经济。伸长墙前趾，增加混凝土工程量不多，需增加钢筋用量。伸长墙前趾，增加混凝土工程量不多，需增加钢筋用量。将将墙墙背背做做成成仰仰斜斜，可可减减小小土压力，但施工不方便。土压力，但施工不方便。做做卸卸荷荷台台，如如图图所所示示，位位于于挡挡土土墙墙竖竖向向墙墙背背上上，形形如如牛牛腿腿。卸卸荷荷台台以以上上的的土土压压力力，不不能能传传到到卸卸荷荷台台以以下下。土土压压力力呈呈两两个个小小三三角角形形，因因而而减减小小了了总总的的土土压压力力，减小了倾覆力矩。减小了倾覆力矩。前趾 土力学土力学土力学土力学5 5
24、 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定2214 14 九月九月 2024 20245.6挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计5.5.5挡土墙的验算挡土墙的验算挡土墙的验算挡土墙的验算3 3 3 3、抗滑稳定验算、抗滑稳定验算、抗滑稳定验算、抗滑稳定验算挡挡土土墙墙的的截截面面尺尺寸寸一一般般按按试试算算法法确确定定。即即先先根根据据挡挡土土墙墙的的工工程程地地质质、填填土土性性质质以以及及墙墙身身材材料料和和施施工工条条件件等等凭凭经经验验初初步步拟拟定定截截面面尺尺寸寸，然然后后进进行行验验算算。如如不不满满足足要要求求，则则修修改改截截面面尺尺寸寸或或采采取取其其它它措措施。施。 挡土墙作
25、抗滑移稳定验算时，挡土墙作抗滑移稳定验算时，将将G G和和EaEa都分解为垂直和平行于基都分解为垂直和平行于基底的分力。底的分力。垂直垂直基底分力为：基底分力为：平行平行基底分力为：基底分力为：安全系数安全系数为：为：式中式中： 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定2314 14 九月九月 2024 20245.6挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计5.5.5挡土墙的验算挡土墙的验算挡土墙的验算挡土墙的验算 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定2414 14 九月九月 2024 20245.6挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计5
26、.5.5挡土墙的验算挡土墙的验算挡土墙的验算挡土墙的验算3 3 3 3、抗滑稳定验算、抗滑稳定验算、抗滑稳定验算、抗滑稳定验算 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定2514 14 九月九月 2024 20245.6挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计5.5.5挡土墙的验算挡土墙的验算挡土墙的验算挡土墙的验算3 3 3 3、抗滑稳定验算、抗滑稳定验算、抗滑稳定验算、抗滑稳定验算若验算结果不满足公式若验算结果不满足公式(5.24)(5.24)，则应采取以下措施来解决：，则应采取以下措施来解决：修改断面尺寸，通常加大底宽增加墙自重修改断面尺寸，通常加大底宽增加墙自重G
27、 G以增大抗滑力；以增大抗滑力；在挡土墙基底铺砂、碎石垫层，提高在挡土墙基底铺砂、碎石垫层，提高值，增大抗滑力；值，增大抗滑力；将将挡挡土土墙墙基基底底做做成成逆逆坡坡，利利用用滑滑动动面面上上部部分分反反力力抗抗滑滑，如如图图所示；所示；在软土地基上，抗滑稳定安全在软土地基上，抗滑稳定安全系数相差很小，采取其它方法无效或系数相差很小，采取其它方法无效或不经济时，可在挡土墙踵后面加钢筋不经济时，可在挡土墙踵后面加钢筋混泥土混泥土拖板拖板。利用拖板上的填土重增。利用拖板上的填土重增大抗滑力。拖板和挡土墙之间用钢筋大抗滑力。拖板和挡土墙之间用钢筋连接，如图所示。连接，如图所示。 土力学土力学土力学
28、土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定2614 14 九月九月 2024 20245.6挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计5.5.5挡土墙的验算挡土墙的验算挡土墙的验算挡土墙的验算4 4 4 4、地基承载力验算、地基承载力验算、地基承载力验算、地基承载力验算挡土墙的基底压力应小于地基承载力。否则，地基将丧失稳定挡土墙的基底压力应小于地基承载力。否则，地基将丧失稳定性而产生整体滑动。挡土墙基底常属偏心受压情况，其验算方法可性而产生整体滑动。挡土墙基底常属偏心受压情况，其验算方法可见见7.5.27.5.2。即要求应同时满足：。即要求应同时满足：(3.28)同时要求同时要求ebeb1
29、1/4/4(b(b1 1为挡土墙没有台阶时的墙身宽度为挡土墙没有台阶时的墙身宽度) )。对基底。对基底逆坡者，如逆坡度为逆坡者，如逆坡度为0.1:10.1:1时，要求时，要求P Pmaxmax0.9f0.9f；逆坡坡度为；逆坡坡度为0.2:10.2:1时，则要求时，则要求P Pmaxmax0.8f0.8f。当墙体高度不太大而地基并软弱时，或者。当墙体高度不太大而地基并软弱时，或者挡土墙墙顶面没有直接承受竖向荷载，基底压力的验算，一般均能挡土墙墙顶面没有直接承受竖向荷载，基底压力的验算，一般均能满足要求。满足要求。 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定2714 14
30、九月九月 2024 20245.6挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计5.5.5挡土墙的验算挡土墙的验算挡土墙的验算挡土墙的验算5 5、挡土墙的墙身强度验算、挡土墙的墙身强度验算墙墙身身强强度度的的验验算算，一一般般选选在在墙墙截截面面突突变变处处，例例如如墙墙底底台台阶阶的的上上截截面面。验验算算时时，先先计计算算此此截截面面以以上上的的墙墙体体的的重重力力和和相相应应高高度度的的主主动动土土压压力力，求求得得该该截截面面的的内内力力，然然后后按按砌砌体体结结构构设设计计规规范范(GBJ3-(GBJ3-88)88)进行抗压强度和抗剪强度验算。进行抗压强度和抗剪强度验算。应应当当指指出出，
31、一一些些满满足足截截面面强强度度验验算算的的挡挡土土墙墙，由由于于施施工工质质量量差差，石石缝缝的的砂砂浆浆不不饱饱满满，因因而而造造成成墙墙体体破破坏坏。因因此此，挡挡土土墙墙的的施施工工质质量量也不容忽视。也不容忽视。 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定2814 14 九月九月 2024 20245.6挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计5.5.6墙后回填土的选择墙后回填土的选择墙后回填土的选择墙后回填土的选择根根据据上上述述土土压压力力理理论论分分析析，希希望望作作用用在在挡挡土土墙墙上上的的土土压压力力值值越越小小越越好好。这这样样可可使使挡挡土土墙墙
32、断断面面小小，省省方方量量，降降低低造造价价。各各种种土土压压力力中中，最最小小土土压压力力为为主主动动土土压压力力P Pa a, , 而而P Pa a的的产产生生与与数数值值大大小小与与墙墙后后填填土土的的种种类类和和性性质质密密切切相相关关。由由此此可可见见，挡挡土土墙墙后后的的填填土土并并非非无无关关紧紧要要，更更不不能能随随便便什什么么土土填填平平即即可可，而而应应作作为为挡挡土土墙墙工工程程的的组组成成部部分分，正规地进行设计与选择。正规地进行设计与选择。1 1 1 1、理想的回填土、理想的回填土、理想的回填土、理想的回填土卵卵石石、砾砾石石、粗粗砂砂、中中砂砂的的内内摩摩擦擦角角大
33、大。主主动动土土压压力力系系数数K Ka a=tg(45=tg(45-/2)-/2)小小，由由作作用用在在挡挡土土墙墙上上主主动动土土压压力力小小，使使墙墙节节省省工程量保持稳定性。无疑，上述粗粒土为挡土墙后理想的回填土。工程量保持稳定性。无疑，上述粗粒土为挡土墙后理想的回填土。2 2 2 2、可用的回填土、可用的回填土、可用的回填土、可用的回填土细细砂砂、粉粉砂砂、含含水水量量接接近近最最优优含含水水量量的的粉粉土土、粉粉质质粘粘土土和和低低塑塑性粘土为可用的回填土，如当地无粗粒土，外运不经济，就地取材。性粘土为可用的回填土，如当地无粗粒土，外运不经济，就地取材。 土力学土力学土力学土力学5
34、 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定2914 14 九月九月 2024 20245.6挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计5.5.6墙后回填土的选择墙后回填土的选择墙后回填土的选择墙后回填土的选择3 3、不能用的回填土、不能用的回填土凡凡软软粘粘土土、成成块块的的硬硬粘粘性性土土、膨膨胀胀土土和和耕耕植植土土，因因性性质质不不稳稳定定，在在冬冬季季冰冰冻冻时时或或雨雨季季吸吸水水膨膨胀胀都都将将产产生生额额外外的的土土压压力力，对对挡挡土土墙墙的的稳稳定定性性产产生生不不利利影影响响，故故不不能能用用作作墙墙后的回填土。后的回填土。 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力
35、与土坡稳定3014 14 九月九月 2024 20245.6挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计5.6.5墙后排水措施墙后排水措施墙后排水措施墙后排水措施1 1 1 1、无排水措施的危害、无排水措施的危害、无排水措施的危害、无排水措施的危害在在挡挡土土墙墙建建成成使使用用期期间间，有有大大量量雨雨水水渗渗入入挡挡土土墙墙后后填填土土中中，结结果果使使填填土土的的重重度度增增加加，内内摩摩擦擦角角减减小小，土土的的强强度度降降低低，导导致致填填土土对对墙墙的的土土压压力力增增大大，同同时时墙墙后后积积水水，增增加加水水压压力力，对对墙墙的的稳稳定定性性产产生生不不利利影影响响。若若遇遇软软弱
36、弱地地基基，则则因因土土压压力力增增大大造造成成挡挡土土墙墙破破坏坏。根根据据某某地地区区对对挡挡土土墙墙的的实实地地调调查查，仅仅19661966年年，因因无无排排水水措措施施或或排排水水不不良良发生挡土墙破坏达十多处。因此挡土墙设计中必须设置排水。发生挡土墙破坏达十多处。因此挡土墙设计中必须设置排水。2 2 2 2、排水措施的部位与构造、排水措施的部位与构造、排水措施的部位与构造、排水措施的部位与构造截截水水沟沟 凡凡挡挡土土墙墙后后有有较较大大的的面面积积或或挡挡山山坡坡，则则应应填填土土顶顶面面、离离挡挡土土墙墙适适当当的的距距离离设设截截水水沟沟，把把坡坡上上、外外部部径径流流截截断
37、断排排除除。截截水水沟沟的的剖剖面面尺尺寸寸要要根根据据暴暴雨雨集集水水面面积积计计算算确确定定，并并应应用用混混凝凝土土衬衬砌砌。截截水水沟沟纵纵向向设设适适当当坡坡度度。截截水水沟沟出出口口应应远远离离挡挡土土墙墙，如如图图5.38(a)5.38(a)所示。所示。 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定3114 14 九月九月 2024 20245.6挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计5.6.5墙后排水措施墙后排水措施墙后排水措施墙后排水措施泄泄水水孔孔 若若已已渗渗入入挡挡土土墙墙中中的的水水则则应应将将其其迅迅速速排排出出，通通常常在在挡土墙的下部设置泄
38、水孔。挡土墙的下部设置泄水孔。当当墙墙高高H12mH12m时时，可可在在墙墙的的中中部部加加一一排排泄泄水水孔孔，一一般般泄泄水水孔孔的的直直径径为为5cm5cm10cm10cm，间间距距为为2m2m3m3m。泄泄水水孔孔应应高高于于墙墙前前水水位位，以以免免倒倒灌灌。此此外外，在在泄泄水水孔孔入入口口处处，应应用用易易渗渗的的粗粗粒粒材材料料做做反反滤滤层层，并并在在泄泄水水孔孔入入口口下下方方铺铺设设粘粘土土夯夯实实层层，防防止止积积水水渗渗入入地地基基不不利利于于墙墙的的稳稳定定。同同时时，墙墙前前亦亦应应做做散散水水、排排水水沟沟或或粘粘土土夯夯实实隔隔水水层层，避避免免墙墙前前水渗入
39、地基，泄水孔的布设如图水渗入地基，泄水孔的布设如图5.38(b)5.38(b)、(c)(c)所示。所示。 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定3214 14 九月九月 2024 2024 例例5-45-4试试对对例例5-25-2的的挡挡土土墙墙进进行行稳稳定定验验算算。初初选选墙墙体体截截面面尺尺寸寸如图所示，墙身砌体重度为如图所示，墙身砌体重度为22kN/m22kN/m3 3，0.50.5。( (Ea=61.67kN/mEa=61.67kN/m) ) 解解 墙体重力，分为三部分：墙体重力，分为三部分：【例例例例】某挡墙高为某挡墙高为某挡墙高为某挡墙高为6m6m，墙
40、背直立，填土面水平，墙背光滑，用毛石和，墙背直立，填土面水平，墙背光滑，用毛石和，墙背直立，填土面水平，墙背光滑，用毛石和，墙背直立，填土面水平，墙背光滑，用毛石和M2.5M2.5水泥砂浆砌筑，砌体重度水泥砂浆砌筑，砌体重度水泥砂浆砌筑，砌体重度水泥砂浆砌筑，砌体重度g g g g22kN/m22kN/m3 3，填土内摩擦角，填土内摩擦角，填土内摩擦角，填土内摩擦角j j j j4040 ，c c0 0，g g g g19kN/m19kN/m3 3，基底摩擦系数，基底摩擦系数，基底摩擦系数，基底摩擦系数m m m m0.50.5，地基承载力设计值，地基承载力设计值，地基承载力设计值，地基承载力
41、设计值f f180kPa180kPa，试设计此挡，试设计此挡，试设计此挡，试设计此挡土墙。土墙。土墙。土墙。【解解解解】1. 1.挡土墙断面尺寸的选择挡土墙断面尺寸的选择挡土墙断面尺寸的选择挡土墙断面尺寸的选择重力式挡墙的顶宽约重力式挡墙的顶宽约重力式挡墙的顶宽约重力式挡墙的顶宽约H/12H/12，底宽取，底宽取，底宽取，底宽取H/3H/3H/2 H/2 ，初步定顶宽，初步定顶宽，初步定顶宽，初步定顶宽0.7m0.7m，底宽，底宽，底宽，底宽2.5m2.5m2. 2.土压力计算土压力计算土压力计算土压力计算作用点高度作用点高度作用点高度作用点高度2m2m，水平。，水平。，水平。，水平。3. 3
42、.挡土墙自重挡土墙自重挡土墙自重挡土墙自重作用点距作用点距作用点距作用点距OO点点点点 挡土墙设计算例挡土墙设计算例14. 4.抗倾覆稳定性验算抗倾覆稳定性验算抗倾覆稳定性验算抗倾覆稳定性验算满足满足满足满足5. 5.抗滑移稳定性验算抗滑移稳定性验算抗滑移稳定性验算抗滑移稳定性验算满足满足满足满足6. 6.地基承载力验算地基承载力验算地基承载力验算地基承载力验算合力点距合力点距合力点距合力点距OO点距离点距离点距离点距离偏心距偏心距偏心距偏心距基底压力基底压力基底压力基底压力足够足够足够足够7. 7.墙身强度验算，略。墙身强度验算，略。墙身强度验算，略。墙身强度验算，略。挡土墙设计算例挡土墙设
43、计算例4 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定3714 14 九月九月 2024 2024习题习题5-1、5-3、5-4 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定3814 14 九月九月 2024 2024习题提示与解答习题提示与解答P115 P115 5-15-1 某砂土场地需放坡开挖深度为某砂土场地需放坡开挖深度为5m5m的基坑，的基坑，砂土的自然休止角砂土的自然休止角3030。(1)1)求极限坡角求极限坡角(即即K K1)1)；(2)(2)取安全系数取安全系数K K1.31.3，求允许坡角，求允许坡角;(3)(3)取取2020，求稳定安
44、全系，求稳定安全系数数K K。解：解：由由由由 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定3914 14 九月九月 2024 20245-25-2 某某某挡上墙高某挡上墙高5m5m，假定墙背垂直、光滑，墙后填土面水，假定墙背垂直、光滑，墙后填土面水平，填土的粘聚力平，填土的粘聚力c=llkPac=llkPa，内摩擦角，内摩擦角=20=20，重度，重度=18kN/m=18kN/m，试作出墙背主动土压力试作出墙背主动土压力( (强度强度) )分布图形，并求土动土压力的合力。分布图形，并求土动土压力的合力。解：解：式式(5-8a)(5-8a)计算：计算： 土力学土力学土力学土力
45、学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定4014 14 九月九月 2024 20245-25-2 某某某挡上墙高某挡上墙高5m5m，假定墙背垂直、光滑，墙后填土面水，假定墙背垂直、光滑，墙后填土面水平，填土的粘聚力平，填土的粘聚力c=llkPac=llkPa，内摩擦角，内摩擦角=20=20，重度，重度=18kN/m=18kN/m，试作出墙背主动土压力试作出墙背主动土压力( (强度强度) )分布图形，并求土动土压力的合力。分布图形，并求土动土压力的合力。 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定4114 14 九月九月 2024 20245-3 5-3 高度为高度为6m
46、6m的挡土墙，墙背直立、光滑，墙后填土面水平，的挡土墙，墙背直立、光滑，墙后填土面水平，填土面上有均布荷载填土面上有均布荷载q q20kPa20kPa，填土情况见图。试作出墙背主动土，填土情况见图。试作出墙背主动土压力分布图及计算主动土压力合力的大小和作用点位置。压力分布图及计算主动土压力合力的大小和作用点位置。解：解： 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定4214 14 九月九月 2024 20245-3 5-3 高度为高度为6m6m的挡土墙，墙背直立、光滑，墙后填土面水平，的挡土墙，墙背直立、光滑，墙后填土面水平，填土面上有均布荷载填土面上有均布荷载q q20k
47、Pa20kPa，填土情况见图。试作出墙背主动土，填土情况见图。试作出墙背主动土压力分布图及计算主动土压力合力的大小和作用点位置。压力分布图及计算主动土压力合力的大小和作用点位置。合力：合力：设合力设合力EaEa作用点距墙底的距离为作用点距墙底的距离为y y： 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定4314 14 九月九月 2024 20245-45-4对对5-25-2中的挡土墙，取图所示的毛石砌体截面，砌体重中的挡土墙，取图所示的毛石砌体截面，砌体重度为度为22kN/m22kN/m3 3，挡土墙下方为坚硬粘性土，土对挡土墙基底的摩擦系，挡土墙下方为坚硬粘性土，土对挡土
48、墙基底的摩擦系数数0.450.45。试对该挡土墙进行抗滑和抗倾覆稳定验算。试对该挡土墙进行抗滑和抗倾覆稳定验算。解：解：(1)(1)计算主动土压力及作用点位置计算主动土压力及作用点位置由由5-25-2知，知，EaEa46.6kN/m46.6kN/m3 3，Z Z1.08m1.08m。(2)(2)计算挡土墙自重及重心位置计算挡土墙自重及重心位置将挡土墙截面分为三部分，如图所示，分别计算它们的自重及将挡土墙截面分为三部分，如图所示，分别计算它们的自重及作用点离作用点离O O点的距离点的距离: : 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定4414 14 九月九月 2024 2
49、0245-45-4对对5-25-2中的挡土墙，取图所示的毛石砌体截面，砌体重中的挡土墙，取图所示的毛石砌体截面，砌体重度为度为22kN/m22kN/m3 3，挡土墙下方为坚硬粘性土，土对挡土墙基底的摩擦系，挡土墙下方为坚硬粘性土，土对挡土墙基底的摩擦系数数0.450.45。试对该挡土墙进行抗滑和抗倾覆稳定验算。试对该挡土墙进行抗滑和抗倾覆稳定验算。(3)(3)抗倾覆稳定验算抗倾覆稳定验算(4)(4)抗滑移稳定验算抗滑移稳定验算不不满足满足要求。要求。重新设计！重新设计！ 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定4514 14 九月九月 2024 20245.6挡土墙设计
50、挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计 例例5-45-4墙墙高高H=6.0mH=6.0m，=10=10，=10=10，=20=20，=30=30，=18.5kN/m=18.5kN/m3 3，f=180kPaf=180kPa。设计挡土墙的尺寸。设计挡土墙的尺寸。 解解 设顶宽设顶宽1.0m1.0m，底宽，底宽5.0m,5.0m,则则土土压压力力计计算算据据题题意意用用库库仑仑理理论论。据据=30=30, , =20=20 =10=10，=10=10，查图，查图5.195.19，得，得K Ka a=0.46,=0.46,由式由式(5.16)(5.16)抗滑稳定验算抗滑稳定验算查表查表5.4 =0.45.4
51、 =0.4，由式，由式(5.24)(5.24) 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定4614 14 九月九月 2024 20245.6挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计因因K Ks s偏大将底宽偏大将底宽5.04.05.04.0，则，则抗倾覆稳定验算抗倾覆稳定验算求诸力对墙趾求诸力对墙趾O O点的力臂点的力臂由式由式(5.25)(5.25)，得，得K Kt t: : 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定4714 14 九月九月 2024 20245.6挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计地基承载力验算地基承载力验算作用在基底上总的竖向力作用在基底上总的竖向力合力作用点与合力作用点与O O点的距离点的距离偏心距偏心距基底边缘应力基底边缘应力要求满足要求满足 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定4814 14 九月九月 2024 20245.6挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定4914 14 九月九月 2024 2024习题习题5-1、5-3、5-4 土力学土力学土力学土力学5 5 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定5014 14 九月九月 2024 2024
