7土壓力和土坡ppt課件

1、6、土壓力和土坡穩(wěn)定、土壓力和土坡穩(wěn)定E6.1 6.1 概述概述E6.2 6.2 朗肯土壓力實際朗肯土壓力實際E6.3 6.3 庫侖土壓力實際庫侖土壓力實際E6.4 6.4 擋土墻設計擋土墻設計E6.5 6.5 土坡穩(wěn)定土坡穩(wěn)定山體滑坡山體滑坡6.1 概述概述 峨眉山山體滑坡正在搶修峨眉山山體滑坡正在搶修中國重慶市武隆縣發(fā)生山體滑坡性地質(zhì)災禍的現(xiàn)場。此次滑坡產(chǎn)生土石方二萬余立方米，由于山體中發(fā)生風化，加上大量雨水浸泡，誘發(fā)了山體一側(cè)忽然發(fā)生滑坡災禍。延安寶塔面臨滑坡要挾延安寶塔面臨滑坡要挾土壓力通常是指擋土墻后的填土因自重或外荷載作用土壓力通常是指擋土墻后的填土因自重或外荷載作用對墻背產(chǎn)生的側(cè)

2、壓力。對墻背產(chǎn)生的側(cè)壓力。E填土面填土面碼頭碼頭橋臺橋臺E隧道側(cè)墻隧道側(cè)墻E擋土墻運用舉例擋土墻運用舉例護坡樁構(gòu)成的擋土構(gòu)造護坡樁構(gòu)成的擋土構(gòu)造加筋土擋墻加筋土擋墻E填土填土重力式擋土墻重力式擋土墻擋土墻在土壓力的作用下?lián)跬翂υ谕翂毫Φ淖饔孟路珠_墻后填土發(fā)生位移分開墻后填土發(fā)生位移墻體位移與土壓力類型墻體位移與土壓力類型天然壩天然壩 壩高壩高290 m滑坡堰塞湖滑坡堰塞湖 庫容庫容15億方億方靜止壓力靜止壓力被動土壓力被動土壓力自動土壓力自動土壓力土壓力土壓力土壓力類型土壓力類型 擋土墻能夠的位移方向不同，強反面接受擋土墻能夠的位移方向不同，強反面接受土壓力的類型與大小不同。土壓力的類型與大小

3、不同。 擋土墻所受土壓力的大小并不是一個常擋土墻所受土壓力的大小并不是一個常數(shù)，而是隨位移量的變化而變化。數(shù)，而是隨位移量的變化而變化。一、土壓力類型及產(chǎn)生條件一、土壓力類型及產(chǎn)生條件靜止土壓力靜止土壓力E0E0 擋土墻為剛性不動時，墻后填土處于靜擋土墻為剛性不動時，墻后填土處于靜止形狀不產(chǎn)生位移和變形處于彈性平衡形止形狀不產(chǎn)生位移和變形處于彈性平衡形狀，此時作用在擋土墻上的土壓力。狀，此時作用在擋土墻上的土壓力。填土填土6.1 土壓力產(chǎn)生的條件土壓力產(chǎn)生的條件EE對稱的剛性擋土墻在各種對稱的剛性擋土墻在各種力的共同作用下靜止不動力的共同作用下靜止不動 靜止土壓力靜止土壓力z z zszszs

4、hshshszsz計算自重應力的假定與靜計算自重應力的假定與靜止土壓力產(chǎn)生的條件一樣止土壓力產(chǎn)生的條件一樣zzszkhs0zkphs00hh/320021hkEK0 常用閱歷公式計算常用閱歷公式計算對于砂土、正常固結(jié)粘土對于砂土、正常固結(jié)粘土sin10KkPakN/mhk0 擋土墻背叛填土方向轉(zhuǎn)動或挪動，至墻擋土墻背叛填土方向轉(zhuǎn)動或挪動，至墻后填土到達極限平衡形狀時，作用在擋土墻后填土到達極限平衡形狀時，作用在擋土墻上的土壓力。上的土壓力。自動土壓力自動土壓力EaEa = H土壓力土壓力E15EafE墻體外移，土墻體外移，土壓力逐漸減小壓力逐漸減小Ep土壓力土壓力E - H15% 擋土墻向填土

5、方向轉(zhuǎn)動或挪動，至墻后擋土墻向填土方向轉(zhuǎn)動或挪動，至墻后填土到達極限平衡形狀時，作用在擋土墻上填土到達極限平衡形狀時，作用在擋土墻上的土壓力。的土壓力。被動土壓力被動土壓力EpEpfE墻體內(nèi)移，土墻體內(nèi)移，土壓力逐漸增大壓力逐漸增大E橋面橋面拱橋橋臺拱橋橋臺擋土墻在各種力的共同作擋土墻在各種力的共同作用下向墻后填土擠壓用下向墻后填土擠壓6.2 朗肯土壓力實際朗肯土壓力實際6.2.1 朗肯土壓力簡介朗肯土壓力簡介土的極限土的極限平衡條件平衡條件半空間的半空間的應力形狀應力形狀土壓力的計土壓力的計算方法算方法 朗肯土壓力實際的假設：朗肯土壓力實際的假設： 1.擋土墻反面豎直擋土墻反面豎直 2.墻背

6、光滑墻背光滑 3.墻后填土面程度墻后填土面程度 1. 1.無粘性土無粘性土 s ss ss ss s s ss s s ss ssin )245( )245( 3131213231 或或或或tgtg一、土體的極限平衡形狀一、土體的極限平衡形狀6.2.3 朗肯土壓力計算朗肯土壓力計算 2. 2.粘性土粘性土)245(2)245( )245(2)245( 213231 s ss s s ss s tgctgtgctg或或 aaazKztg s s s s 或或)245(2 1. 1.無粘性土無粘性土二、自動土壓力計算二、自動土壓力計算aaaKHEtgHE22221)245(21 或或EaH3H無粘

7、性土的自動土壓力強度分布圖無粘性土的自動土壓力強度分布圖aHK 2. 2. 粘性土粘性土aaaaKczKtgcztg2)245(2)245(2 s s s s或或 2202221)2)(21cKcHKHKcHKzHEaaaaa aKcz 20 臨界深度臨界深度EaH30zH 粘性土的自動土壓力強度分布圖粘性土的自動土壓力強度分布圖aHK adebc0z三、被動土壓力計算三、被動土壓力計算 1. 1. 無粘性土無粘性土pppzKztg s s s s 或或)245(2ppKHE221 Ep無粘性土的被動土壓力強度分布圖無粘性土的被動土壓力強度分布圖pHK 3HH 2. 2. 粘性土粘性土pppp

8、KczKtgcztg2)245(2)245(2 s s s s或或pppKcHKHE2212 EpppKcHK2 pKc2粘性土的被動土壓力強度分布圖粘性土的被動土壓力強度分布圖 四、當填土面有均布荷載時的土壓力計算四、當填土面有均布荷載時的土壓力計算 當擋土墻后填土面有延續(xù)均布荷載作用時，當擋土墻后填土面有延續(xù)均布荷載作用時，土壓力的計算方法是將均布荷載換算成當量的土壓力的計算方法是將均布荷載換算成當量的土重。土重。 qh Ea填土面有均布荷載的土壓力計算填土面有均布荷載的土壓力計算aKHh)( H qh q6.3 庫侖土壓力實際庫侖土壓力實際 6.3.1 庫侖土壓力簡介庫侖土壓力簡介土的極

9、限土的極限平衡形狀平衡形狀滑動楔體靜滑動楔體靜力平衡條件力平衡條件土壓力的計土壓力的計算方法算方法庫倫土壓力實際的根本假設：庫倫土壓力實際的根本假設： 1.墻后的填土是理想的散粒體粘聚力墻后的填土是理想的散粒體粘聚力c=0； 2.滑動破壞面為一經(jīng)過墻踵的平面?；瑒悠茐拿鏋橐唤?jīng)過墻踵的平面。一、自動土壓力一、自動土壓力 按庫倫實際求自動土壓力按庫倫實際求自動土壓力WREWREACB 6.3.2 庫侖土壓力計算庫侖土壓力計算 作用于土楔上的力：作用于土楔上的力：1.土楔體的自重土楔體的自重 ； 2.破壞面上的反力破壞面上的反力R；3.墻背對土楔體的反力墻背對土楔體的反力E； 由土楔體的靜力平衡條件

10、得：由土楔體的靜力平衡條件得： ABCW)sin()sin( WE)sin()sin(cos)sin()cos()cos(2122 HE作用在墻背上的土壓力作用在墻背上的土壓力庫倫自動土壓力的普通表達式：庫倫自動土壓力的普通表達式：2222)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos)(cos21 HEa或或aaKHE221 0 ddEEmax所對應的擋土墻后填土的破壞所對應的擋土墻后填土的破壞角角 cr，即為真正滑動面的傾角。，即為真正滑動面的傾角。 庫倫自動土壓力強度沿墻高呈三角形分庫倫自動土壓力強度沿墻高呈三角形分布，自動土壓力的作用點在距墻底布，自動土壓力的作用點在距墻底

11、H/3H/3處。處。 當墻背垂直、光滑，填土面程度時，庫當墻背垂直、光滑，填土面程度時，庫倫自動土壓力的普通表達式與朗肯公式一樣。倫自動土壓力的普通表達式與朗肯公式一樣。)245(2122 tgHEa二、被動土壓力二、被動土壓力 按庫倫實際求被動土壓力按庫倫實際求被動土壓力WREWREACB 按求自動土壓力同樣的原理可求得被動按求自動土壓力同樣的原理可求得被動土壓力的庫倫公式為：土壓力的庫倫公式為：2222)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos)(cos21 HEp或或ppKHE221 庫倫被動土壓力強度沿墻高呈三角形分庫倫被動土壓力強度沿墻高呈三角形分布，被動土壓力的作用

12、點在距墻底布，被動土壓力的作用點在距墻底H/3H/3處。處。 )245(2122 tgHEp 當墻背垂直、光滑，填土面程度時，庫當墻背垂直、光滑，填土面程度時，庫倫被動土壓力的普通表達式與朗肯公式一樣。倫被動土壓力的普通表達式與朗肯公式一樣。 6.4 土壓力計算方法的一些問題土壓力計算方法的一些問題朗肯實際與庫倫實際的比較朗肯實際與庫倫實際的比較 1. 1.朗肯土壓力實際：朗肯土壓力實際： 1 1根據(jù)：半空間的應力形狀和土的極限根據(jù)：半空間的應力形狀和土的極限平衡條件平衡條件 2 2概念明確、計算簡單、運用方便概念明確、計算簡單、運用方便 3 3實際假設條件實際假設條件 4 4實際公式直接適用

13、于粘性土和無實際公式直接適用于粘性土和無粘性土粘性土 5 5由于忽略了墻背與填土之間的摩由于忽略了墻背與填土之間的摩擦，自動土壓擦，自動土壓 力偏大，被動土壓力偏小。力偏大，被動土壓力偏小。 2. 2.庫倫土壓力實際：庫倫土壓力實際： 1 1根據(jù)：墻后土體極限平衡形狀、楔體的根據(jù)：墻后土體極限平衡形狀、楔體的靜力平靜力平 衡條件衡條件 2 2實際假設條件實際假設條件 3 3實際公式僅直接適用于無粘性土實際公式僅直接適用于無粘性土 4 4思索了墻背與土之間的摩擦力，思索了墻背與土之間的摩擦力，并可用于墻背并可用于墻背 傾斜，填土面傾斜的情況。傾斜，填土面傾斜的情況。但庫倫實際假設破但庫倫實際假設

14、破 裂面是一平面，與按滑動面裂面是一平面，與按滑動面為曲面的計算結(jié)果為曲面的計算結(jié)果 有出入。有出入。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墻頂墻頂墻基墻基墻趾墻趾墻面墻面墻背墻背墻趾墻趾墻踵墻踵立壁立壁鋼筋鋼筋6.5 擋土墻設計擋土墻設計6.5.1 擋土墻類型擋土墻類型3.3.扶壁式擋土墻扶壁式擋土墻4.4.錨定板式與錨桿式擋土墻錨定板式與錨桿式擋土墻墻趾墻趾墻踵墻踵扶壁扶壁墻板墻板錨定板錨定板基巖基巖錨桿錨桿1.1.穩(wěn)定性驗算：抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定穩(wěn)定性驗算：抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定抗傾覆穩(wěn)定驗算抗傾覆穩(wěn)定驗算zfEaEazEaxG06 . 10faxfaztzExE

15、GxK抗傾覆穩(wěn)定條件抗傾覆穩(wěn)定條件)cos(aazEE)sin(aaxEEcotzbxf0tanbzzf擋土墻在土壓力作用下能夠繞墻趾擋土墻在土壓力作用下能夠繞墻趾O O點向外傾覆點向外傾覆Ox0 xfbz6.5.2 擋土墻計算擋土墻計算抗滑穩(wěn)定驗算抗滑穩(wěn)定驗算3 . 1)(tatannsGEEGK抗滑穩(wěn)定條件抗滑穩(wěn)定條件0cosGGn)cos(0aanEEEaEanEatGGnGt0O擋土墻在土壓力作用下能夠沿根底擋土墻在土壓力作用下能夠沿根底底面發(fā)生滑動底面發(fā)生滑動0sinGGt)sin(0aatEE為基底摩擦系數(shù)，根據(jù)土的類別查表得到2.2.地基承載力驗算地基承載力驗算基底平均應力基底平

16、均應力pf基底最大壓應力基底最大壓應力pmax1.2ff為地基承載為地基承載力設計值力設計值3.3.墻身強度驗算墻身強度驗算 根據(jù)墻身體料分別按砌體構(gòu)造、素混凝土根據(jù)墻身體料分別按砌體構(gòu)造、素混凝土構(gòu)造或鋼筋混凝土構(gòu)造的有關(guān)計算方法進展。構(gòu)造或鋼筋混凝土構(gòu)造的有關(guān)計算方法進展。1.1.墻背傾斜方式墻背傾斜方式仰斜、直立和俯斜仰斜、直立和俯斜E1仰斜仰斜E2直立直立E3俯斜俯斜E1E2E36.5.3 重力式擋土墻的體型與構(gòu)造重力式擋土墻的體型與構(gòu)造2.2.墻后排水措施墻后排水措施 墻后填土宜選擇透水性較強的填料，假設采用粘土，墻后填土宜選擇透水性較強的填料，假設采用粘土，應混入一定量的塊石，增大

17、透水性和抗剪強度，墻后填土應混入一定量的塊石，增大透水性和抗剪強度，墻后填土應分層夯實。應分層夯實。3.3.填土質(zhì)量要求填土質(zhì)量要求泄水孔泄水孔粘土夯實粘土夯實濾水層濾水層泄水孔泄水孔粘土夯實粘土夯實粘土夯實粘土夯實 截水溝截水溝土坡滑動的定義土坡滑動的定義土坡的失穩(wěn)的要素土坡的失穩(wěn)的要素6.6 土坡穩(wěn)定土坡穩(wěn)定6.6.1 土坡穩(wěn)定性簡介土坡穩(wěn)定性簡介的要素的要素呵斥土坡失穩(wěn)呵斥土坡失穩(wěn)內(nèi)在要素：土體本身抗剪強度內(nèi)在要素：土體本身抗剪強度 的降低的降低外在要素：剪應力的添加外在要素：剪應力的添加坡底坡底坡腳坡腳坡面坡面坡肩坡肩坡頂坡頂坡高坡高簡單土坡簡單土坡坡角坡角土坡的頂面和土坡的頂面和底面都是程度底面都是程度的，并伸至無的，并伸至無窮遠，土坡由窮遠，土坡由均質(zhì)土組成。均質(zhì)土組成。1.無粘性土坡穩(wěn)定性分析無粘性土坡穩(wěn)定性分析 6.6.2 簡單土坡的穩(wěn)定性分析簡單土坡的穩(wěn)定性分析無粘性土的簡單土坡無粘性土的簡單土坡抗滑力為抗滑力為tgcosWTf抗滑力與滑動力之比稱為穩(wěn)定平安系數(shù)抗滑力與滑動力之比稱為穩(wěn)定平安系數(shù)K滑動力為滑動力為 sinWT 普通要求普通要求K1.