第7章土壓力及土坡穩(wěn)定418

第七章土壓力及土坡穩(wěn)定福建工程學(xué)院土木工程學(xué)院2016年4月1第七章土壓力及土坡穩(wěn)定靜止土壓力2庫倫土壓力理論4概述31土坡穩(wěn)定性分析6擋土墻的設(shè)計(jì)35朗金（肯）土壓力理論332第七章土壓力及土坡穩(wěn)定7.1概述土壓力:

土體作用在擋土墻上的壓力。

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)壓力。3第七章土壓力及土坡穩(wěn)定7.1概述為什么要研究土壓力？因?yàn)楹苡杏?！用事?shí)說話！拿證據(jù)來！47.1概述河海湖等堤岸57.1概述地下洞室67.1概述坡腳擋墻77.1概述地下室側(cè)壓力地下室87.1概述圖7-1（d）散粒材料的擋墻97.1概述研究土壓力的什么？

土壓力的性質(zhì)、大小、方向和作用點(diǎn)。也就是土壓力大小和分布規(guī)律。土壓力的影響因素很多：★1、擋土墻的位移方向和位移大?。?、擋土墻的形狀、結(jié)構(gòu)、墻背光滑程度；3、填土性質(zhì)；4、擋土墻的建筑材料。107.1概述被動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力靜止土壓力土壓力

★根據(jù)擋土墻位移的方向和墻后土體所受的應(yīng)力狀態(tài)，將土壓力分為三種：117.1概述1.靜止土壓力

擋土墻靜止不動(dòng)在壓力作用下不發(fā)生任何位移墻后填土處于彈性平衡狀態(tài)時(shí)此時(shí)作用在擋土墻背的土壓力稱為靜止土壓力，以E0表示。Eo圖7-2（a）127.1概述2.主動(dòng)土壓力

在土壓力作用下，擋土墻離開土體向前位移至一定數(shù)值土體中產(chǎn)生滑裂面，同時(shí)在此滑裂面上產(chǎn)生抗剪力，阻止土體下滑，因而減小了作用在墻上的土壓力。當(dāng)擋土墻向離開土體方向偏移至墻后土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在墻背的土壓力稱為主動(dòng)土壓力。以

Ea表示?；衙鍱a圖7-2（b）137.1概述3.被動(dòng)土壓力

Ep滑裂面在外力作用下?lián)跬翂ν茢D土體向后位移至一定數(shù)值土中產(chǎn)生滑裂面，滑裂面上的抗剪力阻止土體向上剪出，因此增大了對墻的土壓力。當(dāng)擋土墻向土體方向偏移至墻后土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，稱為被動(dòng)土壓力。以Ep表示。圖7-2（c）外力看動(dòng)畫~147.1概述對同一擋土墻（相同的墻高和填土條件等），不同的土壓力有如下規(guī)律：

Ea

＜Eo

＜＜Ep15第七章土壓力及土坡穩(wěn)定7.6土坡穩(wěn)定性分析7.5擋土墻的設(shè)計(jì)7.4庫倫土壓力理論7.3朗肯土壓力7.2靜止土壓力167.2靜止土壓力7.2靜止土壓力177.2靜止土壓力靜止土壓力只發(fā)生在擋土墻為剛性，墻體不發(fā)生任何位移的情況。按照水平向自重應(yīng)力的計(jì)算公式確定。187.2靜止土壓力合力的作用點(diǎn)位于距墻底H/3處。1/3H若墻后填土為均勻體，則單位面積上靜止土壓力為：單位：kN/m單位：kPa土壓力合力為：靜止土壓力系數(shù)197.2靜止土壓力靜止土壓力計(jì)算的關(guān)鍵是靜止側(cè)壓力系數(shù)的確定。K0可由室內(nèi)的或現(xiàn)場的靜止側(cè)壓力試驗(yàn)來測定。對于砂土，一般在0.34-0.45之間；對于正常固結(jié)的粘土，一般在0.5-0.7之間，也可根據(jù)有效內(nèi)摩擦角來確定20對于主動(dòng)土壓力及被動(dòng)土壓力，我們經(jīng)常用的計(jì)算方法有兩種：第七章土壓力及土坡穩(wěn)定朗肯土壓力21第七章土壓力及土坡穩(wěn)定7.3朗肯土壓力227.3朗肯土壓力1.擋土墻背垂直、光滑；2.填土表面水平；3.墻體為剛性體?；炯僭O(shè)一、無粘性土--主動(dòng)土壓力、被動(dòng)土壓力二、粘性土--主動(dòng)土壓力、被動(dòng)土壓力三、幾種常見情況的土壓力f=0分為幾下幾個(gè)方面來學(xué)習(xí)：237.3朗肯土壓力一、無粘性土朗肯土壓力1、無粘性土朗肯主動(dòng)土壓力

土壓力合力作用點(diǎn)在距離墻底1/3H處H/3EaHKaH圖7-6（b）247.3朗肯土壓力2、無粘性土朗肯被動(dòng)土壓力土壓力合力作用點(diǎn)在距離墻底1/3H處H/3EpHKpH圖7-7（b）257.3朗肯土壓力二、粘性土朗肯土壓力1、粘性土主動(dòng)土壓力Ea(H-z0)/3Hz0根據(jù)極限平衡條件可以得到土壓力分布公式為：令σa=0，則可得：圖7-6（c）267.3朗肯土壓力土壓力合力作用點(diǎn)在距離墻底1/3（H-Z0）處則單位長度主動(dòng)土壓力合力為：Ea(H-z0)/3Hz0圖7-6（c）277.3朗肯土壓力2、粘性土被動(dòng)土壓力HEpHp同理，根據(jù)極限平衡條件可以得到土壓力分布公式為：則單位長度被動(dòng)土壓力合力為：圖7-7（c）287.3朗肯土壓力HEphp土壓力合力作用點(diǎn)通過分布圖形梯形的形心，合力作用點(diǎn)距墻底的距離hp用下式計(jì)算：

為作用于墻背頂部的土壓力的強(qiáng)度為作用于墻背底部的土壓力的強(qiáng)度297.3朗肯土壓力1、靜止土壓力2、無粘性土：3、粘性土：30例題7-2317.3朗肯土壓力三、幾種常見情況的土壓力（以無粘性土為例）（一）填土表面有均布荷載q

H

把q看作虛構(gòu)的填土層，性質(zhì)與填土相同，則虛構(gòu)土層厚度為：BA由均布荷載在擋墻頂部B點(diǎn)產(chǎn)生的土壓力強(qiáng)度：qhDCB1★主動(dòng)土壓力★填土的重度

作用在擋墻墻背AB上的土壓力為實(shí)際填土產(chǎn)生的土壓力和由均布荷載產(chǎn)生的土壓力之和。圖7-10（a）327.3朗肯土壓力墻底部A點(diǎn)土壓力強(qiáng)度墻上的總土壓力為：★同理可得被動(dòng)土壓力★HBAqhDCB1圖7-10（a）337.3朗肯土壓力（二）.成層填土情況ABCD1，12，23，3σaAσaB上σaB下σaC下σaC上σaD擋土墻后有幾層不同類的土層，先求豎向自重應(yīng)力，然后乘以該土層的主動(dòng)土壓力系數(shù)，得到相應(yīng)的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度；h1h2h3★★★注意：由于土的性質(zhì)不同，各層土主動(dòng)土壓力系數(shù)不同，土壓力分布在兩層土的交界面處不連續(xù)，交界處土壓力強(qiáng)度有兩個(gè)數(shù)值。347.3朗肯土壓力A點(diǎn)B點(diǎn)上界面B點(diǎn)下界面C點(diǎn)上界面C點(diǎn)下界面D點(diǎn)說明：合力大小為分布圖形的面積，作用點(diǎn)位于分布圖形的形心處ABCD1，12，23，3σaAσaB上σaB下σaC下σaC上h1h2h3357.3朗肯土壓力（三）.墻后填土存在地下水（無粘性土）abd(h1+

h2)Kawh2擋土墻后有地下水時(shí)：作用在墻背上的土側(cè)壓力有土壓力和水壓力兩部分；（主要適用于無粘性土）可分作兩層計(jì)算，一般假設(shè)地下水位上下土層的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)相同；地下水位以下土層用浮重度計(jì)算。h1h2Hc367.3朗肯土壓力ABD(h1+

h2)Kawh2A點(diǎn)B點(diǎn)D點(diǎn)土壓力強(qiáng)度B點(diǎn)D點(diǎn)作用在墻背的總壓力為土壓力和水壓力之和，作用點(diǎn)在合力分布圖形的形心處h1h2H水壓力強(qiáng)度靜水壓力分布377.3朗肯土壓力例題7-1387.3朗肯土壓力例題7-3397.3朗肯土壓力例題7-440第七章土壓力及土坡穩(wěn)定7.5擋土墻設(shè)計(jì)417.5擋土墻設(shè)計(jì)一、擋土墻的類型1.重力式擋土墻塊石或素混凝土砌筑而成，靠自身重力維持穩(wěn)定，缺點(diǎn)：墻體抗拉、抗剪強(qiáng)度都較低。墻身截面尺寸大，一般用于低擋土墻。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，易于就地取材。墻頂墻基墻趾墻面墻背圖7-19（a）使用較廣~墻踵427.5擋土墻設(shè)計(jì)2.懸臂式擋土墻鋼筋混凝土建造，立臂、墻趾懸臂和墻踵懸臂三塊懸臂板組成，靠墻踵懸臂上的土重維持穩(wěn)定，墻體內(nèi)拉應(yīng)力由鋼筋承擔(dān)，墻身截面尺寸小，充分利用材料特性。墻趾墻踵立壁鋼筋圖7-19（b）墻比較高時(shí)；地基土質(zhì)較差時(shí)；工程較重要時(shí)。應(yīng)用：437.5擋土墻設(shè)計(jì)3.扶壁式擋土墻針對懸臂式擋土墻立臂受力后彎矩和撓度過大缺點(diǎn)，增設(shè)扶壁，扶壁間距（0.8～1.0）h，墻體穩(wěn)定靠扶壁間填土重維持墻趾墻踵扶壁圖7-19（c）447.5擋土墻設(shè)計(jì)4.其他形式的擋土墻錨桿式擋墻；加筋土擋土墻。457.5擋土墻設(shè)計(jì)二、擋土墻設(shè)計(jì)與驗(yàn)算（1）穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定（2）地基承載力驗(yàn)算

（3）墻身強(qiáng)度驗(yàn)算★擋土墻計(jì)算內(nèi)容通常包括：☆擋土墻設(shè)計(jì)原則：安全&經(jīng)濟(jì)合理☆根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初步擬定截面尺寸，然后進(jìn)行驗(yàn)算，調(diào)整，直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求467.5擋土墻設(shè)計(jì)1、抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算Ga抗傾覆力矩與傾覆力矩之比稱為抗傾覆安全系數(shù)，用

Kt表示。擋土墻在土壓力作用下可能繞墻趾O點(diǎn)向外傾覆O（1）穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定477.5擋土墻設(shè)計(jì)GaO擋土墻在土壓力作用下可能沿基礎(chǔ)底面發(fā)生滑動(dòng)2、抗滑動(dòng)穩(wěn)定驗(yàn)算抗滑力和滑動(dòng)力之比稱為抗滑安全系數(shù)，用

Ks表示。487.5擋土墻設(shè)計(jì)GaO擋土墻地基承載力驗(yàn)算與一般的偏心受壓基礎(chǔ)驗(yàn)算方法相同，應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：3、地基承載力驗(yàn)算497.5擋土墻設(shè)計(jì)三、擋土墻的構(gòu)造與要求（重力式擋墻）1.墻背傾斜形式重力式擋土墻按墻背傾斜方向分為仰斜、直立和俯斜三種形式，三種形式應(yīng)根據(jù)使用要求、地形和施工情況綜合確定仰斜直立俯斜507.5擋土墻設(shè)計(jì)2.墻面坡度、3.基底逆坡坡度、4.墻頂寬度等設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)規(guī)范及經(jīng)驗(yàn)選取5.墻后填土的選擇；盡量選擇透水性較大的土，如砂土、礫石、碎石等，抗剪強(qiáng)度穩(wěn)定，易于排水。逆坡墻趾臺階517.5擋土墻設(shè)計(jì)擋土墻后填土由于雨水入滲，抗剪強(qiáng)度降低，土壓力增大，同時(shí)產(chǎn)生水壓