第六章土壓力與土坡穩(wěn)定

會(huì)計(jì)學(xué)1第六章土壓力與土坡穩(wěn)定第1頁(yè)/共46頁(yè)Ep粘性土的被動(dòng)土壓力強(qiáng)度分布圖6.3朗肯土壓力理論第2頁(yè)/共46頁(yè)第3頁(yè)/共46頁(yè)假設(shè)條件：6.4庫(kù)侖土壓力理論①擋土墻向前移動(dòng)；②墻后填土沿著墻背AB和填土中某一平面BC同時(shí)下滑，形成滑動(dòng)楔體ΔABC③土楔體ΔABC處于極限平衡狀態(tài)，不計(jì)本身壓縮變形；④土楔體ΔABC對(duì)墻背的推力即為主動(dòng)土壓力Pa。第4頁(yè)/共46頁(yè)一、主動(dòng)土壓力

按庫(kù)倫理論求主動(dòng)土壓力WRPaWRACB6.4庫(kù)侖土壓力理論P(yáng)a第5頁(yè)/共46頁(yè)

作用于土楔上的力：1.土楔體的自重；2.破壞面上的反力R；3.墻背對(duì)土楔體的反力Pa；由土楔體的靜力平衡條件得：作用在墻背上的土壓力6.4庫(kù)侖土壓力理論第6頁(yè)/共46頁(yè)庫(kù)倫主動(dòng)土壓力的一般表達(dá)式：Pmax所對(duì)應(yīng)的擋土墻后填土的破壞角

，即為真正滑動(dòng)面的傾角。6.4庫(kù)侖土壓力理論第7頁(yè)/共46頁(yè)

庫(kù)倫主動(dòng)土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，主動(dòng)土壓力的作用點(diǎn)在距墻底H/3處。

當(dāng)墻背垂直、光滑，填土面水平時(shí)，庫(kù)倫主動(dòng)土壓力的一般表達(dá)式與朗肯公式相同。6.4庫(kù)侖土壓力理論第8頁(yè)/共46頁(yè)二、被動(dòng)土壓力

按庫(kù)倫理論求被動(dòng)土壓力WRPpWRACB6.4庫(kù)侖土壓力理論P(yáng)p第9頁(yè)/共46頁(yè)

按求主動(dòng)土壓力同樣的原理可求得被動(dòng)土壓力的庫(kù)倫公式為：或6.4庫(kù)侖土壓力理論第10頁(yè)/共46頁(yè)

庫(kù)倫被動(dòng)土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，被動(dòng)土壓力的作用點(diǎn)在距墻底H/3處。

當(dāng)墻背垂直、光滑，填土面水平時(shí)，庫(kù)倫被動(dòng)土壓力的一般表達(dá)式與朗肯公式相同。6.4庫(kù)侖土壓力理論第11頁(yè)/共46頁(yè)

——朗肯理論與庫(kù)倫理論的比較

1.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（2）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(wú)粘性土（4）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。第12頁(yè)/共46頁(yè)

朗肯和庫(kù)侖土壓力理論的比較郎肯主動(dòng)土壓力偏大郎肯被動(dòng)土壓力偏小墻背垂直填土水平實(shí)際

d>

0E庫(kù)侖RWE朗肯E庫(kù)侖RWE朗肯第13頁(yè)/共46頁(yè)

2.庫(kù)倫土壓力理論：（1）依據(jù)：墻后土體極限平衡狀態(tài)、楔體的靜力平衡條件（2）理論假設(shè)條件（3）理論公式僅直接適用于無(wú)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(kù)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)面第14頁(yè)/共46頁(yè)6.5幾種工程中常見(jiàn)的主動(dòng)土壓力計(jì)算一.粘性土應(yīng)用庫(kù)侖土壓力公式計(jì)算二.填土上有荷載三.成層填土情況四.填土中有水五.墻背形狀有變化第15頁(yè)/共46頁(yè)6.5幾種工程中常見(jiàn)的主動(dòng)土壓力計(jì)算一.粘性土應(yīng)用庫(kù)侖土壓力公式計(jì)算粘性土抗剪強(qiáng)度等值抗剪強(qiáng)度等值內(nèi)摩擦角第16頁(yè)/共46頁(yè)Ea填土面有均布荷載的土壓力計(jì)算二.填土上有荷載第17頁(yè)/共46頁(yè)二.填土上有荷載1、朗肯土壓力理論

1=gz+qpa=3=qKa+gzKaHZ13qKaHKazKa第18頁(yè)/共46頁(yè)第19頁(yè)/共46頁(yè)第20頁(yè)/共46頁(yè)粘性土被動(dòng)土壓力的計(jì)算第21頁(yè)/共46頁(yè)6.5幾種工程中常見(jiàn)的主動(dòng)土壓力計(jì)算三.成層填土CAg1

f1c1g2

f2c2H2H1朗肯理論1pa在B點(diǎn)的連續(xù)性2d

pa/dz(即pa斜率)在B點(diǎn)的連續(xù)性B第22頁(yè)/共46頁(yè)第23頁(yè)/共46頁(yè)第24頁(yè)/共46頁(yè)第25頁(yè)/共46頁(yè)三.成層填土情況第26頁(yè)/共46頁(yè)四、填土中有地下水時(shí)的土壓力計(jì)算第27頁(yè)/共46頁(yè)第28頁(yè)/共46頁(yè)第29頁(yè)/共46頁(yè)第30頁(yè)/共46頁(yè)第31頁(yè)/共46頁(yè)選擇原則：①擋土墻用途、高度與重要性；②建筑場(chǎng)地的地形與地質(zhì)條件；③盡量就地取材，因地制宜；④安全而經(jīng)濟(jì)。擋土墻包括墻型選擇、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)造要求和措施等。1、重力式擋土墻⑴特點(diǎn)：體積大，靠墻自重保持穩(wěn)定性。⑵適用：小型工程，擋土墻高度<5m。⑶材料：就地取材，磚、石、素混凝土。⑷優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，應(yīng)用較廣。⑸缺點(diǎn)：工程量大，沉降大。6.6擋土墻設(shè)計(jì)6.6.1擋土墻型式的選擇第32頁(yè)/共46頁(yè)根據(jù)墻背傾斜方向分為仰斜、直立和俯斜三種。6.6.1擋土墻型式的選擇第33頁(yè)/共46頁(yè)2、懸臂式擋土墻⑴特點(diǎn)：體積小，利用墻后基礎(chǔ)上方的土重保持穩(wěn)定性。⑵適用：重要工程，墻高H>5m。地基土質(zhì)差，當(dāng)?shù)厝鄙偈系惹闆r，多用于市政工程及貯料倉(cāng)庫(kù)。⑶材料：鋼筋混凝土。⑷優(yōu)點(diǎn)：工程量小。⑸缺點(diǎn)：費(fèi)鋼材，技術(shù)復(fù)雜。6.6.1擋土墻型式的選擇第34頁(yè)/共46頁(yè)3、扶壁式擋土墻⑴特點(diǎn)：為增強(qiáng)懸臂式擋土墻的抗彎性能，沿長(zhǎng)度方向每隔0.8～1.0H做一垛扶壁。⑵適用：重要工程，墻高H>10m。⑶材料：鋼筋混凝土。⑷優(yōu)點(diǎn)：工程量小。⑸缺點(diǎn)：技術(shù)復(fù)雜，費(fèi)鋼材。6.6.1擋土墻型式的選擇第35頁(yè)/共46頁(yè)4、錨桿式擋土墻⑴特點(diǎn)：由預(yù)制鋼筋混凝土立柱、墻面板、鋼拉桿和錨定板，在現(xiàn)場(chǎng)拼裝。⑵適用：重要工程，墻高已達(dá)H=27m。⑶材料：鋼筋混泥土、鋼材。⑷優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)輕、柔性大、工程量小、造價(jià)低、施工方便。⑸缺點(diǎn)：技術(shù)復(fù)雜。6.6.1擋土墻型式的選擇第36頁(yè)/共46頁(yè)5、加筋土擋土墻由墻面板、拉筋及填土共同組成。依靠拉筋與填土之間的摩擦力來(lái)平衡作用在墻面的土壓力以保持穩(wěn)定。6.6.1擋土墻型式的選擇第37頁(yè)/共46頁(yè)以常用的重力式、懸臂式和扶壁式擋土墻為例，研究擋土墻型式選定后，初定其尺寸。1、擋土墻的高度H墻后被支擋填土呈水平時(shí)為墻頂?shù)母叱獭?duì)長(zhǎng)度很大擋土墻，也可使墻頂?shù)陀谔钔另斆?，用斜坡連接，以節(jié)省工程量。2、擋土墻的頂寬擋土墻的頂寬為構(gòu)造要求確定。對(duì)砌石重力式擋土墻，頂寬應(yīng)大于0.5m;

鋼筋混凝土懸臂式或扶壁式擋土墻頂寬不小300mm。3、擋土墻的底寬擋墻的底寬由整體穩(wěn)定性確定，底寬B≈0.5H～0.7H.擋墻底面為卵石、碎石時(shí)取小值，墻底為粘性土?xí)r取高值。6.6.2

擋土墻初定尺寸第38頁(yè)/共46頁(yè)擋土墻的型式與尺寸初定后，需要驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定和抗傾覆穩(wěn)定等。為此，首先要確定作用在擋土墻上的諸力。1、作用在擋土墻上諸力⑴墻身自重W⑵土壓力P⑶基底反力6.6.3

擋土墻的驗(yàn)算第39頁(yè)/共46頁(yè)2、抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算擋土墻的截面尺寸一般按試算法確定。如不滿足要求，則修改截面尺寸或采取其它措施。6.6.3

擋土墻的驗(yàn)算第40頁(yè)/共46頁(yè)2、抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算若驗(yàn)算結(jié)果不滿足，則應(yīng)采取以下措施來(lái)解決：①修改斷面尺寸，加大底寬增加墻自重W以增大抗滑力；②擋土墻基底鋪砂、碎石墊層，提高μ值；③將擋土墻基底做成逆坡，利用滑動(dòng)面上部分反力抗滑.④在軟土地基上，在擋土墻踵后面加鋼筋混泥土拖板。利用拖板上的填土重增大抗滑力。拖板和擋土墻之間用鋼筋連接。6.6.3

擋土墻的驗(yàn)算第41頁(yè)/共46頁(yè)3、抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算驗(yàn)算結(jié)果不滿足公式要求，可選用以下措施來(lái)解決。①修改擋土墻尺寸，如加大墻底寬，增大墻自重W，以增大抗傾覆力矩。這一方法增加較多的工程量，不經(jīng)濟(jì)。②伸長(zhǎng)墻前趾，增加鋼筋用量。③將墻背做成仰斜，可減小土壓力，但施工不方便。④做卸荷臺(tái)，位于擋土墻豎向墻背上，形如牛腿。6.6.3

擋土墻的驗(yàn)算第42頁(yè)/共46頁(yè)4、地基承載力驗(yàn)算6.6.3

擋土墻的驗(yàn)算5、擋土墻的墻身強(qiáng)度驗(yàn)算墻身強(qiáng)度的驗(yàn)算，一般選在墻截面突變處，例如墻底臺(tái)階的上截面。進(jìn)行抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算。第43頁(yè)/共46頁(yè)作用在擋土墻上的土壓力值越小越好。這樣可使擋土墻斷面小，省方量，降低造價(jià)。1、理想的回填土卵石、礫石、粗砂、中砂的內(nèi)摩擦角ф大。主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka=tg(45°-ф/2)小，由作用在擋土墻上主動(dòng)土壓力小，使墻節(jié)省工程量保持穩(wěn)定性。2、可用的回填土細(xì)砂、粉砂、含水量接近最優(yōu)含水量的粉土、粉質(zhì)粘土和低塑性粘土為可用的回填土。

3、不能用的回填土凡軟粘土、成塊的硬粘性土、膨脹土和耕植土，因性質(zhì)不穩(wěn)定，在冬季冰凍時(shí)或雨季吸水膨脹都將產(chǎn)生額外的土壓力，對(duì)擋土墻的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，故不能用作墻