土壓力與土坡穩(wěn)定2PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1土壓力與土坡穩(wěn)定土壓力與土坡穩(wěn)定26.4 庫侖土壓力理論庫侖土壓力理論6.4.1 基本原理基本原理庫侖研究的課題庫侖研究的課題 1. 庫侖研究的課庫侖研究的課題題 2. 2. 庫侖土壓力理論假設(shè)條件庫侖土壓力理論假設(shè)條件 庫侖土壓力的基本假定庫侖土壓力的基本假定第1頁/共47頁6.4.2 庫侖主動(dòng)土壓力計(jì)算庫侖主動(dòng)土壓力計(jì)算1. 受力分析受力分析 庫侖主動(dòng)土壓力計(jì)算簡(jiǎn)圖庫侖主動(dòng)土壓力計(jì)算簡(jiǎn)圖 )sin(cos)cos()cos(222HW第2頁/共47頁90190212 90第3頁/共47頁2. 2. 庫侖主動(dòng)土壓力計(jì)算公式庫侖主動(dòng)土壓力計(jì)算公式)sin()sin(WE)sin()si

2、n(WE或 （6-20）a2a21KHE222a)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos)(cosK（6-21） （6-22）第4頁/共47頁3. 庫侖主動(dòng)土壓力的分布庫侖主動(dòng)土壓力的分布4. 庫侖總主動(dòng)土壓力作用點(diǎn)庫侖總主動(dòng)土壓力作用點(diǎn)第5頁/共47頁第6頁/共47頁6.4.3 庫侖被動(dòng)土壓力計(jì)算庫侖被動(dòng)土壓力計(jì)算1. 受力分析受力分析庫侖被動(dòng)土壓力計(jì)算庫侖被動(dòng)土壓力計(jì)算第7頁/共47頁2. 計(jì)算公式計(jì)算公式)sin()sin(WE)sin()sin(WE（6-24）即即 p2p21KHE222p)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos)(cosK （6-

3、25）（6-26）第8頁/共47頁3. 庫侖被動(dòng)土壓力的分布庫侖被動(dòng)土壓力的分布4. 庫侖總被動(dòng)土壓力作用點(diǎn)庫侖總被動(dòng)土壓力作用點(diǎn) 總被動(dòng)土壓力的作用點(diǎn)位于被動(dòng)土壓力三總被動(dòng)土壓力的作用點(diǎn)位于被動(dòng)土壓力三角形分布圖形的重心，即墻底面以上角形分布圖形的重心，即墻底面以上H/3 處。處。第9頁/共47頁 1.朗肯土壓力理論：朗肯土壓力理論： （1）依據(jù)：半空間的應(yīng)力狀態(tài)和土的極限平衡條件）依據(jù)：半空間的應(yīng)力狀態(tài)和土的極限平衡條件 （2）概念明確、計(jì)算簡(jiǎn)單、使用方便）概念明確、計(jì)算簡(jiǎn)單、使用方便 （3）理論公式直接適用于粘性土和無粘性土）理論公式直接適用于粘性土和無粘性土 （4）由于忽略了墻背與填土

4、之間的摩擦，主動(dòng)土壓）由于忽略了墻背與填土之間的摩擦，主動(dòng)土壓 力偏大，被動(dòng)土壓力偏小。力偏大，被動(dòng)土壓力偏小。6.4.4 朗肯土壓力理論與庫侖土壓力理論的比較朗肯土壓力理論與庫侖土壓力理論的比較第10頁/共47頁朗肯主動(dòng)土壓力偏大E庫侖庫侖RWE朗肯朗肯E庫侖庫侖RWE朗肯朗肯6.4.4 朗肯土壓力理論與庫侖土壓力理論的比較朗肯土壓力理論與庫侖土壓力理論的比較墻背垂直墻背垂直填土水平填土水平實(shí)際實(shí)際 d 0朗肯被動(dòng)土壓力偏小朗肯被動(dòng)土壓力偏小第11頁/共47頁 2.庫侖土壓力理論：庫侖土壓力理論：（1）依據(jù)：墻后土體極限平衡狀態(tài)、楔體的靜力平衡條件）依據(jù)：墻后土體極限平衡狀態(tài)、楔體的靜力平衡

5、條件（2）理論假設(shè)條件）理論假設(shè)條件（3）理論公式僅直接適用于無粘性土）理論公式僅直接適用于無粘性土（4）考慮了墻背與土之間的摩擦力，并可用于墻背傾斜，填土面傾斜的情況。但庫倫理論假設(shè)破裂面是一平面，與按滑動(dòng)面為曲面的計(jì)算結(jié)果有出入。）考慮了墻背與土之間的摩擦力，并可用于墻背傾斜，填土面傾斜的情況。但庫倫理論假設(shè)破裂面是一平面，與按滑動(dòng)面為曲面的計(jì)算結(jié)果有出入?；瑒?dòng)面滑動(dòng)面滑動(dòng)面滑動(dòng)面第12頁/共47頁6.5 幾種常見情況的土壓力幾種常見情況的土壓力6.5.1 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50007-2002推薦的公式法推薦的公式法a2ca21KHE（6-276-27）)sin

6、()sin()sin()sin()(sinsin)sin(q22akK)cossin)sin()sin(2)cos(cossin2qk)cossin)sin()sin(21qk第13頁/共47頁)sin(cossin21qhqkhc26.5.2 地面均布荷載作用下的土壓力計(jì)算地面均布荷載作用下的土壓力計(jì)算1. 主動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力（1）擋土墻墻背垂直，填土表面水平的情況）擋土墻墻背垂直，填土表面水平的情況aa2a21qHKKrHE土壓力呈梯形分布，作用點(diǎn)在梯形的重心。土壓力呈梯形分布，作用點(diǎn)在梯形的重心。第14頁/共47頁（2）擋土墻墻背傾斜，填土表面傾斜的情況）擋土墻墻背傾斜，填土表面傾斜的

7、情況)cos(coscos90sin)90sin()90sin()90sin(hhhaa2a21HKhKrHE2. 被動(dòng)土壓力被動(dòng)土壓力pp2p21qHKKrHE土壓力呈梯形分布，作用點(diǎn)在梯形的重心。土壓力呈梯形分布，作用點(diǎn)在梯形的重心。第15頁/共47頁q45o/245o/2qKaHKa局部荷載局部荷載-朗肯土壓力理論：朗肯土壓力理論：第16頁/共47頁粘性土被動(dòng)土壓力的計(jì)算：粘性土被動(dòng)土壓力的計(jì)算：第17頁/共47頁6.5.3 車輛荷載引起的土壓力計(jì)算車輛荷載引起的土壓力計(jì)算 a a）土壓力計(jì)算原理）土壓力計(jì)算原理 b b）重車的擋土墻計(jì)算長(zhǎng)度）重車的擋土墻計(jì)算長(zhǎng)度車輛荷載引起的土壓力計(jì)算

8、車輛荷載引起的土壓力計(jì)算第18頁/共47頁aea)2(21KhHHE0BlGhe （6-34）第19頁/共47頁eey233hHhHHCtanyxCC 第20頁/共47頁6.5.4 墻后填土分層情況墻后填土分層情況第21頁/共47頁f f1 = f f2 c1 = c2=0 2 1 2 0 c2=0c1 =0 c20 1 = 2 f f2 = f f1CBA 1 f f1 c1 2 f f2 c2H2H1B成層填土第23頁/共47頁 1 = 2 c1 = c2=0f f2 f f1 f f2 f f1 CBA 1 f f1 c1 2 f f2 c2H2H1B成層填土過頂點(diǎn)虛擬過頂點(diǎn)虛擬q= H

9、1第24頁/共47頁成層填土情況成層填土情況第25頁/共47頁6.5.5 填土中有地下水情況填土中有地下水情況1. 1. 水土分算水土分算 對(duì)于地下水位以下的碎石土和砂對(duì)于地下水位以下的碎石土和砂土，一般采用土，一般采用“水土分算水土分算”法。分法。分別計(jì)算作用在墻背上的土壓力和水別計(jì)算作用在墻背上的土壓力和水壓力，然后進(jìn)行疊加。壓力，然后進(jìn)行疊加。 a2aKhe22ww21hE 采用采用“水土分算水土分算”法，總的土壓力減小了，但是，由于增加了水壓力法，總的土壓力減小了，但是，由于增加了水壓力，故作用在墻背上的總壓力是增加了。，故作用在墻背上的總壓力是增加了。2. 水土合算水土合算 對(duì)于地下

10、水位以下粘性土、粉土、淤泥及淤泥質(zhì)土，通常采用對(duì)于地下水位以下粘性土、粉土、淤泥及淤泥質(zhì)土，通常采用“水土合水土合算算”法，土的重度采用飽和重度，土壓力系數(shù)采用總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。法，土的重度采用飽和重度，土壓力系數(shù)采用總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。第26頁/共47頁aKH1aKH2填土中有地下水時(shí)的土壓力計(jì)算：填土中有地下水時(shí)的土壓力計(jì)算：第27頁/共47頁填土中有水：填土中有水：墻基不透水墻基不透水朗肯理論朗肯理論wH2水壓力土壓力CBA f f f fH2H1B不透水層不透水層KaH2KaH1第28頁/共47頁填土中有水填土中有水填土滲透系數(shù)比地基土小得多填土滲透系數(shù)比地基土小得多u=0孔壓孔壓H

11、2H1透水地基 sat tH2 H1垂直有效應(yīng)力垂直有效應(yīng)力=總應(yīng)力總應(yīng)力Ka H1土壓力土壓力Ka sat tH2第29頁/共47頁1. 構(gòu)造要求：構(gòu)造要求： 一般用砂性土，墻設(shè)排水孔以及反濾層，填土表面設(shè)溝、堤等截流。一般用砂性土，墻設(shè)排水孔以及反濾層，填土表面設(shè)溝、堤等截流。2. 水下部分水下部分土壓力土壓力 P a = K as s z水壓力水壓力 pu=u ( (靜水壓力、滲流壓力、超靜孔壓靜水壓力、滲流壓力、超靜孔壓) )填土中有水填土中有水排水管排水管排水孔排水孔土工織物反濾土工織物反濾砂礫石料砂礫石料第30頁/共47頁帶卸荷臺(tái)的擋土墻土壓力帶卸荷臺(tái)的擋土墻土壓力H1H245o+

12、/2 (H1+H2)Ka H1KaABDCECE第31頁/共47頁第32頁/共47頁此擋土墻上的主動(dòng)土壓力計(jì)算結(jié)果及其分布：此擋土墻上的主動(dòng)土壓力計(jì)算結(jié)果及其分布： 第33頁/共47頁第34頁/共47頁第35頁/共47頁6.4 6.4 庫侖土壓力理論庫侖土壓力理論本次課小結(jié)：本次課小結(jié)：6.4.1 6.4.1 基本原理基本原理6.4.2 6.4.2 庫侖主動(dòng)土壓力計(jì)算庫侖主動(dòng)土壓力計(jì)算6.4.3 6.4.3 庫侖被動(dòng)土壓力計(jì)算庫侖被動(dòng)土壓力計(jì)算6.4.4 6.4.4 朗肯土壓力理論與庫侖土壓力理論的比較朗肯土壓力理論與庫侖土壓力理論的比較6.5 幾種常見情況的土壓力幾種常見情況的土壓力6.5.

13、1 6.5.1 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50007-2002GB50007-2002推薦的公式法推薦的公式法6.5.2 6.5.2 地面均布荷載作用下的土壓力計(jì)算地面均布荷載作用下的土壓力計(jì)算6.5.3 6.5.3 車輛荷載引起的土壓力計(jì)算車輛荷載引起的土壓力計(jì)算6.5.4 6.5.4 墻后填土分層情況墻后填土分層情況6.5.5 6.5.5 填土中有地下水情況填土中有地下水情況第36頁/共47頁6.6 擋土墻設(shè)計(jì)擋土墻設(shè)計(jì) 擋土墻設(shè)計(jì)包括墻型選擇、穩(wěn)定性驗(yàn)算、地基承載力驗(yàn)算、墻身材料擋土墻設(shè)計(jì)包括墻型選擇、穩(wěn)定性驗(yàn)算、地基承載力驗(yàn)算、墻身材料強(qiáng)度驗(yàn)算以及一些設(shè)計(jì)中的構(gòu)造要求

14、和措施。強(qiáng)度驗(yàn)算以及一些設(shè)計(jì)中的構(gòu)造要求和措施。6.6.1 6.6.1 擋土墻類型擋土墻類型1. 1. 重力式擋土墻重力式擋土墻2. 2. 懸臂式擋土墻懸臂式擋土墻3. 3. 扶壁式擋土墻扶壁式擋土墻4. 4. 錨桿及錨定板式擋土墻錨桿及錨定板式擋土墻5. 5. 其它型式的擋土結(jié)構(gòu)其它型式的擋土結(jié)構(gòu)6.6.2 6.6.2 擋土墻的計(jì)算擋土墻的計(jì)算 1. 1. 擋土墻計(jì)算的內(nèi)容擋土墻計(jì)算的內(nèi)容1 1）穩(wěn)定性驗(yàn)算，包括抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算和抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算。）穩(wěn)定性驗(yàn)算，包括抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算和抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算。2 2）地基承載力驗(yàn)算。）地基承載力驗(yàn)算。3 3）墻身材料強(qiáng)度驗(yàn)算。符合現(xiàn)行）墻身材料強(qiáng)度驗(yàn)

15、算。符合現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范和和砌體砌體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)規(guī)范等規(guī)定要求。等規(guī)定要求。第37頁/共47頁2. 2. 作用在擋土墻上的荷載作用在擋土墻上的荷載 作用在擋土墻上的荷載有墻身作用在擋土墻上的荷載有墻身自重自重G、土壓力和基底反力。、土壓力和基底反力。 作用于擋土墻上的諸力作用于擋土墻上的諸力 第38頁/共47頁3. 3. 擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算（1 1）抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算）抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算穩(wěn)定性驗(yàn)算圖穩(wěn)定性驗(yàn)算圖（6-386-38）第39頁/共47頁 4 4）在擋土墻豎直墻背上作卸載臺(tái)，形狀如牛腿，則平臺(tái)以上的土壓力）在擋土墻豎直墻背上作卸載臺(tái)，形狀如

16、牛腿，則平臺(tái)以上的土壓力不能傳遞到平臺(tái)以下，總土壓力減小，抗傾覆穩(wěn)定性增大。不能傳遞到平臺(tái)以下，總土壓力減小，抗傾覆穩(wěn)定性增大。 擋土墻上的卸載臺(tái)擋土墻上的卸載臺(tái) 第40頁/共47頁（2 2）抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算）抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算擋土墻上抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算擋土墻上抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算 （6-396-39）第41頁/共47頁增加抗滑穩(wěn)定的措施增加抗滑穩(wěn)定的措施 第42頁/共47頁6.6.3 6.6.3 重力式擋土墻的構(gòu)造措施重力式擋土墻的構(gòu)造措施1. 1. 墻型的選擇墻型的選擇 重力式擋土墻按墻背傾斜方式分為仰斜、直立和俯斜三種型式，如用相重力式擋土墻按墻背傾斜方式分為仰斜、直立和俯斜三種型式，如用相同的計(jì)算

17、方法和計(jì)算指標(biāo)計(jì)算主動(dòng)土壓力，一般仰斜最小，直立居中，俯同的計(jì)算方法和計(jì)算指標(biāo)計(jì)算主動(dòng)土壓力，一般仰斜最小，直立居中，俯斜最大。就墻背所受的土壓力而言，仰斜墻背較為合理。斜最大。就墻背所受的土壓力而言，仰斜墻背較為合理。2. 2. 重力式擋土墻的基礎(chǔ)埋置深度重力式擋土墻的基礎(chǔ)埋置深度 在土質(zhì)地基中，基礎(chǔ)埋置深度不宜小于在土質(zhì)地基中，基礎(chǔ)埋置深度不宜小于0.5m0.5m；在軟質(zhì)巖石中，基礎(chǔ)埋置；在軟質(zhì)巖石中，基礎(chǔ)埋置深度不宜小于深度不宜小于0.3m0.3m。3. 3. 斷面尺寸擬定斷面尺寸擬定 4. 4. 墻后排水措施墻后排水措施 5. 5. 填土質(zhì)量要求填土質(zhì)量要求第43頁/共47頁第44頁/共47頁第45頁/共47頁6.6 6.6 擋土墻設(shè)計(jì)擋土墻設(shè)計(jì) 本次課小結(jié)本次課小結(jié): :6.6.1 6.6.1 擋土墻類型擋土墻類型6.6.2 6.6.2 擋土