擋土墻上的土壓力建工用

擋土墻上的土壓力建工用第1頁/共119頁擋土墻

Retainingwall土壓力Earthpressure土壓力Earthpressure土第2頁/共119頁為什么破壞？怎么評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)？第3頁/共119頁§5.1概述----土壓力§5.2朗肯(Rankine)土壓力理論§5.3庫侖(Coulomb)土壓力理論§5.4幾種常見主動(dòng)土壓力計(jì)算第五章?lián)跬两Y(jié)構(gòu)物上的土壓力庫侖C.A.Coulomb(1736-1806)W.J.M.Rankine1820-1872Scotland第4頁/共119頁§5.1概述什么是擋土結(jié)構(gòu)物Retainingstructure什么是土壓力

Earthpressure影響土壓力的因素

概述第5頁/共119頁擋土結(jié)構(gòu)物及其土壓力

§5.1概述支撐天然斜坡E地下室側(cè)墻E填土E填土堤岸擋土墻拱橋橋臺(tái)ERigidwall第6頁/共119頁一、擋土結(jié)構(gòu)物(擋土墻)支撐天然斜坡E拱橋橋臺(tái)E為防止土體坍塌而修建的擋土結(jié)構(gòu)。用來支撐天然或人工斜坡不致坍塌以保持土體穩(wěn)定性，或使部分側(cè)向荷載傳遞分散到填土上的一種結(jié)構(gòu)物。

§5.1概述第7頁/共119頁古月堂西側(cè)的擋土墻擋土墻的存在限制了土體的移動(dòng)，對(duì)墻后土體來講，是一個(gè)約束，因而墻后土體對(duì)擋土墻的墻背要產(chǎn)生一個(gè)約束反力：土壓力二、擋土結(jié)構(gòu)物上的土壓力

§5.1概述第8頁/共119頁三、擋土墻類型(按剛度及位移方式):

剛性擋土墻柔性擋土墻錨桿板樁板樁變形

§5.1概述第9頁/共119頁剛性擋土墻T型預(yù)應(yīng)力剛性加筋圬工式L型扶壁

§5.1概述第10頁/共119頁古月堂西側(cè)的擋土墻－漿砌塊石擋土墻形式-剛性擋土墻

§5.1概述第11頁/共119頁擋土墻形式-剛性擋土墻

§5.1概述第12頁/共119頁護(hù)坡樁形成的擋土結(jié)構(gòu)擋土墻形式-剛性擋土墻

§5.1概述第13頁/共119頁混凝土擋土墻及復(fù)合排水管完工完工擋土墻形式-剛性擋土墻

§5.1概述第14頁/共119頁土工格柵加筋建成5～6.5m高的加筋擋土墻擋土墻形式-剛性擋土墻

§5.1概述第15頁/共119頁擋土墻形式-剛性擋土墻

§5.1概述第16頁/共119頁加筋土擋墻擋土墻形式-剛性擋土墻

§5.1概述第17頁/共119頁上海市外環(huán)過江隧道岸埋段基坑支撐擋土墻形式-剛性擋土墻

§5.1概述第18頁/共119頁柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)錨桿板樁板樁變形板樁上土壓力實(shí)測(cè)計(jì)算板樁錨桿基坑支撐上的土壓力變形土壓力分布

§5.1概述第19頁/共119頁地下建筑物發(fā)生在土體內(nèi)部或者與土相鄰的結(jié)構(gòu)物上的壓力豎向土壓力新填土B外土柱內(nèi)土柱等沉面溝埋式上埋式§5.1概述-地下建筑物第20頁/共119頁本章要討論的中心問題剛性擋土墻上土壓力性質(zhì)及土壓力計(jì)算:土壓力的大小、方向、分布及合力作用點(diǎn)。排水管排水孔混凝土墻土工織物反濾第21頁/共119頁3.被動(dòng)土壓力Passiveearthpressure四、墻體位移和土壓力性質(zhì)§5.1概述-土壓力類型1.靜止土壓力Earthpressureatrest2.主動(dòng)土壓力Activeearthpressure巖石拱橋橋臺(tái)第22頁/共119頁本章要討論的中心問題剛性擋土墻上土壓力性質(zhì)及土壓力計(jì)算:土壓力的大小、方向、分布及合力作用點(diǎn)。被動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力第23頁/共119頁五、擋土墻上的土壓力的影響因素土的性質(zhì)擋土墻的移動(dòng)方向墻和土的相對(duì)位移量土體與墻之間的摩擦擋土墻類型第24頁/共119頁墻體位移對(duì)土壓力的影響1．墻體位移的方向和相對(duì)位移量決定著所產(chǎn)生的土壓力的性質(zhì)和土壓力的大小。2.擋土墻所受土壓力的大小并不是一個(gè)常數(shù)，而是隨位移量的變化而變化。3.三種特定情況下的土壓力，即靜止土壓力、主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力?！?.1概述-土壓力類型三種土壓力第25頁/共119頁1.靜止土壓力§5.1概述-土壓力類型H+-=H土壓力EEpE0Ea-H1~5%1~5%od=D/H=0

地下室

E=E0地下室側(cè)墻E填土墻土間無位移，墻后填土處于彈性平衡狀態(tài)，此時(shí)墻背上的土壓力稱為靜止土壓力，記為Eo

。第26頁/共119頁2.主動(dòng)土壓力墻體外移，土壓力逐漸減小，當(dāng)土體破壞，達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)所對(duì)應(yīng)的土壓力最小§5.1概述-土壓力類型EH+土壓力EEpE0Ea-H=H1~5%1~5%o在土壓力作用下，擋土墻發(fā)生離開土體方向的位移，墻后填土達(dá)到極限平衡狀態(tài)，此時(shí)墻背上的土壓力稱為主動(dòng)土壓力，記為Ea

。第27頁/共119頁3.被動(dòng)土壓力墻體內(nèi)移，土壓力逐漸增大，當(dāng)土體破壞，達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)所對(duì)應(yīng)的土壓力最大§5.1概述-土壓力類型土壓力EEpE0Ea-H=H1~5%1~5%o-在外力作用下，擋土墻發(fā)生擠向土體方向的位移，墻后填土達(dá)到極限平衡狀態(tài)，此時(shí)墻背上的土壓力稱為被動(dòng)土壓力，記為Ep。第28頁/共119頁1~5%1~5%oEp土壓力E三種土壓力在數(shù)量上的關(guān)系第29頁/共119頁可按土體處于側(cè)限條件下的彈性平衡狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算。

靜止土壓力計(jì)算§5.1概述-土壓力類型Zsvshshzsv第30頁/共119頁靜止土壓力對(duì)于側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)：

p0=sh

=K0sv=u/(1-u)sv=u/(1-u)gz

K0=n/(1-n)svshshzsv由于土的泊松比n很難確定，K0常用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算,對(duì)于砂土、正常固結(jié)粘土：K0

≈1-sinf’

填土面§5.1概述-土壓力類型第31頁/共119頁小結(jié)擋土墻土壓力土壓力性質(zhì)影響因素靜止土壓力計(jì)算如何計(jì)算主動(dòng)和被動(dòng)土壓力？第32頁/共119頁一.半無限土體中極限平衡應(yīng)力狀態(tài)和朗肯土壓力§5.2朗肯(Rankine)土壓力理論半無限土體內(nèi)各點(diǎn)的應(yīng)力從彈性平衡狀態(tài)發(fā)展為極限平衡狀態(tài)的條件PaK0vv45o+/290o－svshz半無限土體主動(dòng)極限平衡狀態(tài)第33頁/共119頁被動(dòng)極限平衡應(yīng)力狀態(tài)5.2朗肯土壓力理論1fv=zK0vs1s345-f/2Pp第34頁/共119頁朗肯土壓力理論基本條件和假定條件墻背光滑墻背垂直填土表面水平假設(shè)墻后各點(diǎn)均處于極限平衡狀態(tài)§5.2朗肯土壓力理論第35頁/共119頁§5.2朗肯土壓力理論二.主動(dòng)土壓力PaK0vv=

γ

zc0令:或第36頁/共119頁(H-z0)/3§5.2朗肯土壓力理論二.主動(dòng)土壓力Eaz0主動(dòng)區(qū)45o+/2Hγ主動(dòng)土壓力分布圖第37頁/共119頁§5.2朗肯土壓力理論三、被動(dòng)土壓力被動(dòng)土壓力分布vHγPpEp第38頁/共119頁§5.2朗肯土壓力理論填土為砂土

45＋/2主動(dòng)土壓力分布?jí)笃屏衙嫘螤钐钔撩鍴γ第39頁/共119頁45－/290+三.被動(dòng)土壓力被動(dòng)土壓力分布?jí)笃屏衙嫘螤钐钔撩鍴γ§5.2朗肯土壓力理論第40頁/共119頁一.填土面上有均布大面積荷載四、幾種情況下的朗肯土壓力計(jì)算§

5.2朗肯土壓力理論13HqKaZ第41頁/共119頁H一.填土面上有均布大面積荷載四、幾種情況下的朗肯土壓力計(jì)算§

5.2朗肯土壓力理論第42頁/共119頁二、填土面上有局部荷載--朗肯土壓力理論45o＋/245o＋/2四、幾種情況下的朗肯土壓力計(jì)算HqqKa§

5.2朗肯土壓力理論第43頁/共119頁三.成層填土g1

φ1c1g2

φ2c2CAH2H1B填土面選用所在層的c、φ值進(jìn)行計(jì)算,界面點(diǎn)分別計(jì)算.§

5.2朗肯土壓力理論第44頁/共119頁B四.有地下水填土面地下水g1

1c1H1H2g2

2c2§

5.2朗肯土壓力理論1.水土分算原則水壓力、土壓力分別計(jì)算,對(duì)浸水土體受到水浮力時(shí)，土壓力計(jì)算取用有效重度γ'

。第45頁/共119頁gwH2水壓力CBAg

φg

φH2H1B不透水層墻基不透水(gH1+gH2)gH1土壓力KaKa四.有地下水§

5.2朗肯土壓力理論第46頁/共119頁B四.有地下水填土面地下水g1

φ1c1H1H2g2

φ2c2§

5.2朗肯土壓力理論2.水土合算原則僅計(jì)算土壓力,不單獨(dú)計(jì)算水壓力,對(duì)浸水土體土壓力計(jì)算時(shí)取用飽和重度γsat

。第47頁/共119頁四.填土中有水u=0孔壓gsatH2gH1垂直有效應(yīng)力=總應(yīng)力Ka(gH1+gsatH2)KagH1土壓力填土滲透系數(shù)比地基土小得多H2H1透水地基可考慮繪制流網(wǎng)或計(jì)算確定孔壓后計(jì)算§

5.2朗肯土壓力理論第48頁/共119頁小結(jié)問題：朗肯土壓力理論的基本條件和假定給出主動(dòng)和被動(dòng)土壓力分布及計(jì)算公式§5.2朗肯土壓力理論第49頁/共119頁小結(jié)基本條件和假定極限應(yīng)力分析破壞形式主動(dòng)和被動(dòng)砂土和粘性土主動(dòng)土壓力系數(shù)被動(dòng)土壓力系數(shù)靜止土壓力系數(shù)vPpPa§5.2朗肯土壓力理論第50頁/共119頁如果墻背傾斜，具有傾角；墻背粗糙，與填土摩擦角為；墻后填土面任意。如何計(jì)算擋土墻后的土壓力？第51頁/共119頁墻后填土假設(shè):是均勻的砂土平面滑裂面假設(shè)：滑裂面為平面剛體滑動(dòng)假設(shè)：破壞土楔為剛體假設(shè)條件：主動(dòng)極限平衡狀態(tài)§5.3庫侖土壓力理論§5.3庫侖土壓力理論C.A.Coulomb(1776)ABABcGCH一、主動(dòng)土壓力第52頁/共119頁ABcG1.土楔體自重G垂直于板面方向取1m長(zhǎng)為計(jì)算單元進(jìn)行研究，G=γ.ΔABC的面積，γ——墻后填土容重。設(shè)AD為三角形BC邊上的高A=90o-ε+β，B=90o-θ+ε，在三角形ABC中，各角度值分別為：C=180o-90o+ε-β-90o+θ–ε=θ-β，則：AD=H.sin（90o-θ+ε)/cosε,D§5.3庫侖土壓力理論一、主動(dòng)土壓力第53頁/共119頁由正弦定理得：BC=H.sin(90o-ε+β)/[sin(θ-β).cosε]ΔABC的面積=AD.BC/2,即：§5.3庫侖土壓力理論一、主動(dòng)土壓力2.滑動(dòng)面BC上的作用力R主動(dòng)狀態(tài)，墻向前移動(dòng)，土楔體下滑，摩擦力向上，BC面上總的摩擦力與法向力之和為R，按物理學(xué)：f=μ.Nμ—為摩擦系數(shù)，ABcGNFR第54頁/共119頁BC面上，兩種介質(zhì)相同，均為土，按庫侖定律律，土與土之間的摩擦系數(shù)為tanφ，所以，f/N=tanφ，據(jù)此知：R位于N的下方，與N的作用線成φ角，ABcGNFR與G的作用線成：§5.3庫侖土壓力理論一、主動(dòng)土壓力3.墻背AB面上的作用力E與BC面一樣，墻背上作用有法向力和摩擦力，該面上總的摩擦力與法向力之和為E，若設(shè)墻、土間的摩擦角為δ，E則:E必位于N的下方，與N的作用線成δ角第55頁/共119頁主動(dòng)極限平衡狀態(tài)ABHE§5.3庫侖土壓力理論一、主動(dòng)土壓力ABcGFREEE與G作用線之間的夾角90°-δ-εGER解三角形得：將前面G的表達(dá)式代入得：第56頁/共119頁由于θ角代表的BC面是假設(shè)的滑動(dòng)面，真正的滑動(dòng)面是所有可能的θ值中最容易使土體滑動(dòng)的那個(gè)，由于墻體是向前移動(dòng)，所以最容易滑動(dòng)的是E值最大的那個(gè)面，由上式知：θ=φ，E=0，θ=90°+ε，E=0，所以在θ=φ～90°+ε之間，E有最大值，求該極值：其中：—庫侖主動(dòng)土壓力系數(shù)，應(yīng)用時(shí)，查表?！?.3庫侖土壓力理論一、主動(dòng)土壓力第57頁/共119頁Ea沿深度呈三角形分布，其合力位于墻背法線上方，與墻背法線成δ角，其作用點(diǎn)距墻底H/3具體如圖土體一定，Ka常數(shù)，Ea沿深度分布的EaE§5.3庫侖土壓力理論一、主動(dòng)土壓力第58頁/共119頁被動(dòng)極限平衡狀態(tài)§5.3庫侖土壓力理論二、被動(dòng)土壓力HABRABc求解方法類似主動(dòng)土壓力,變化,

使E最小，dE/d=0,求得：第59頁/共119頁HEpHKpH/3Ep土壓力分布§5.3庫侖土壓力理論二、被動(dòng)土壓力第60頁/共119頁三、庫侖理論應(yīng)用中的幾個(gè)問題1.關(guān)于δ的取值δ值與墻后填土的性質(zhì)、填土含水量及墻背的粗糙程度變化于0～φ之間，實(shí)用中，常取δ=2/3～1/3φ，2.當(dāng)墻后填土為粘性土?xí)r為了得到確切的解析解，庫侖理論假設(shè)墻后填土為無粘性土，當(dāng)用粘性土回填時(shí)，在BC面上各力合成時(shí)，將出現(xiàn)粘聚力之和C=c.BC弧長(zhǎng),由于BC弧長(zhǎng)度是變量,故無法得其確切解析解；θABCGRNFφCC參與合成后，C、N和F三者之和設(shè)為RD，RD§5.3庫侖土壓力理論第61頁/共119頁由圖知：RD

一定位于R的下方，即RD與N之間的夾角φD一定大于R與N之間的夾角φ，鑒于此，實(shí)用中，可考慮將粘性土的φ值適當(dāng)增大，用增大后的Δφ來近似考慮c值對(duì)土壓力的影響。θABCGRNFφCRDφD3.庫侖理論和朗肯理論間的差異庫侖理論是利用土楔體在極限狀態(tài)的靜力平衡條件求解，朗肯理論應(yīng)用的是半空間應(yīng)力狀態(tài)下的極限平衡關(guān)系式。即朗肯理論可以看成是庫侖理論當(dāng)δ=0、ε=0、β=0時(shí)的特例兩者的出發(fā)點(diǎn)不同；在庫侖公式中，若δ=0（墻背光滑）、ε=0（墻背垂直、β=0（填土面水平），則庫侖理論的Ka=tan2（45o-φ/2），三、庫侖理論應(yīng)用中的幾個(gè)問題§5.3庫侖土壓力理論即:===0，即墻背垂直光滑，填土面水平，與朗肯理論等價(jià)

第62頁/共119頁4.關(guān)于滑動(dòng)面的形狀三、庫侖理論應(yīng)用中的幾個(gè)問題§5.3庫侖土壓力理論理論推導(dǎo)時(shí)，假設(shè)滑動(dòng)面BC是平面，而實(shí)際上是一曲面；主動(dòng)狀態(tài)墻向前移，真正的滑動(dòng)面接近于圓?。ㄍ玻┟妫?dāng)半徑較大時(shí)，基本上可以看成是平面，因而，按平面計(jì)算，其誤差相對(duì)較小，約為2～10％，尚可以滿足工程要求；故工程上，主動(dòng)土壓力一般可以按庫侖土理論計(jì)算；而在被動(dòng)狀態(tài)，墻擠向土體，土中滑動(dòng)面接近于對(duì)數(shù)螺線面，根本就不是平面，此時(shí)，再按平面計(jì)算，無疑會(huì)產(chǎn)生很大的誤差；其誤差隨著φ值的增大而增大，甚至達(dá)到2～3倍，以致工程上無法直接應(yīng)用。第63頁/共119頁5.計(jì)算誤差由于實(shí)際滑裂面不一定是平面主動(dòng)土壓力偏小不一定是最大值被動(dòng)土壓力偏大不一定是最小值滑動(dòng)面滑動(dòng)面三、庫侖理論應(yīng)用中的幾個(gè)問題§5.3庫侖土壓力理論——庫倫土壓力理論第64頁/共119頁計(jì)算誤差--與理論計(jì)算值比較=0c＝0滑裂面是直線，Ka,Kp與理論值相同0Ka

朗肯偏大10%左右，工程偏安全 庫侖偏小一些（可忽略)；

Kp

朗肯偏小可達(dá)幾倍 庫侖偏大可達(dá)幾倍實(shí)際工程問題中，土壓力計(jì)算非常復(fù)雜三、庫侖理論應(yīng)用中的幾個(gè)問題§5.3庫侖土壓力理論第65頁/共119頁計(jì)算誤差---與理論計(jì)算值比較三、庫侖理論應(yīng)用中的幾個(gè)問題§5.3庫侖土壓力理論第66頁/共119頁計(jì)算誤差---與理論計(jì)算值比較三、庫侖理論應(yīng)用中的幾個(gè)問題§5.3庫侖土壓力理論第67頁/共119頁朗肯和庫侖土壓力理論的比較（1）分析方法

極限平衡狀態(tài)區(qū)別朗肯庫侖土體內(nèi)各點(diǎn)均處于極限平衡狀態(tài)剛性楔體,滑面處于極限平衡狀態(tài)極限應(yīng)力法滑動(dòng)楔體法§5.3庫侖土壓力理論第68頁/共119頁（2）應(yīng)用條件朗肯庫侖1墻背光滑垂直填土水平墻背、填土無限制粘性土一般用圖解法2坦墻坦墻3墻背垂直填土傾斜三、庫侖理論應(yīng)用中的幾個(gè)問題§5.3庫侖土壓力理論第69頁/共119頁計(jì)算誤差--朗肯土壓力理論郎肯主動(dòng)土壓力偏大郎肯被動(dòng)土壓力偏小墻背垂直填土水平墻與填土摩擦系數(shù)

d>

0填土為砂土c＝0

E庫侖RWE朗肯E庫侖RWE朗肯三、庫侖理論應(yīng)用中的幾個(gè)問題§5.3庫侖土壓力理論第70頁/共119頁lHWABCqREaWGREaEa’qKaHKa三角形相似§5.3庫侖土壓力理論四.填土面上有大面積均布荷載時(shí)的土壓力計(jì)算第71頁/共119頁填土面傾斜時(shí)如圖：BCAε90o-β90o+β-ε

由圖中的三角形相互關(guān)系得：然后，以CD為墻背，按H+h為墻高進(jìn)行計(jì)算，但這種計(jì)算僅在墻高范圍內(nèi)有效。ADCBqHhF§5.3庫侖土壓力理論第72頁/共119頁§5.4幾種工程中常見的主動(dòng)土壓力計(jì)算一.坦墻>cr=45o-/2填土表面水平(1)假設(shè)垂直墻面CD上主動(dòng)土壓力Ea’(2)作用在真實(shí)墻面AC上的土壓力E朗肯理論crEABDC45o-/2B’朗肯Ea’WEWEa’第73頁/共119頁§5.4幾種工程中常見的主動(dòng)土壓力計(jì)算(1)求解假設(shè)墻面CB上主動(dòng)土壓力Ea(2)作用在真實(shí)墻面AC上的土壓力E庫侖理論RdEaWbacrCABB一.坦墻填土表面傾斜EWEaE第74頁/共119頁§5.4幾種工程中常見的主動(dòng)土壓力計(jì)算二.墻背形狀有變化帶卸荷臺(tái)的擋土墻土壓力H1H245o+/2(H1+H2)KaH1KaABDCEC’E’第75頁/共119頁墻背形狀有變化CABDdEa1ADEa2CB§5.4幾種工程中常見的主動(dòng)土壓力計(jì)算第76頁/共119頁三、庫爾曼圖解法確定主動(dòng)土壓力當(dāng)填土表面不規(guī)則時(shí)，用公式計(jì)算很困難，此時(shí)可采用圖解法確定。比較常用的應(yīng)屬庫爾曼（C.Culmann.1875)圖解法，步驟如下：1.過墻腳B作水平線BH；ABH2.過B點(diǎn)作φ線，與水平線成φ角；φ3.過B點(diǎn)作ψ線，與φ線成ψ=90o-ε-δ角；ψ4.任選一試算的滑動(dòng)面BC1，C1它與水平線成θ1角，計(jì)算滑楔體ABC1的重力G1，φ線θ1ψ線第77頁/共119頁ABHφψ=90o-ε-δC1θ1

Ψ線按適當(dāng)?shù)谋壤咴讦站€上畫出Bd1代表G1

，d1G1過d1點(diǎn)作直線與ψ線平行，交φ線于e1

點(diǎn)，e1則d1e1線段的長(zhǎng)度就是土楔體ABC1對(duì)墻背的作用力E1，E1Gθ-φ90°+δ+ε-θ+φERφ線90°-ε-δψ第78頁/共119頁5.重復(fù)上述步驟，假定n個(gè)滑動(dòng)面，可得n個(gè)E值A(chǔ)BHφψ=90o-ε-δC1θ1

Ψ線d1G1e1E1φ線C2G2e2E2第79頁/共119頁ABHφψ=90o-ε-δC1θΨ線d1G1e1E1φ線C2G2e2E2G3C3e3E3第80頁/共119頁ABHφψ=90o-ε-δC1θΨ線e1E1φ線C2e2C3enCnE線或庫爾曼線作直線平行于φ線并與E線相切Ea=EmaxG1G2G4第81頁/共119頁土壓力作用點(diǎn)的位置：ABHC形心G過形心作BC的平行線δEa墻背法線θ第82頁/共119頁四、粘性土土壓力的圖解法如果墻體不受約束，當(dāng)位移很大，墻后填土的抗剪強(qiáng)度充分發(fā)揮時(shí)，填土頂面Zo深度處將出現(xiàn)拉力裂縫，按朗肯理論:裂縫深度內(nèi)，內(nèi)聚力c=0。1.假設(shè)滑動(dòng)面BC1，BAC1D2.計(jì)算土楔體ABC1D的重力G1，3.作力多邊形G1第83頁/共119頁BAC1DG1G1CCaRECCa墻背法線滑動(dòng)面法線REC～BC1面上的粘聚力，C=c*BC1的長(zhǎng)度，沿BC1面方向作用，阻止土楔體下滑，方向向上。Ca

～AB面上的粘聚力，Ca=ca*AB的長(zhǎng)度，沿AB面方向作用，阻止土楔體下滑，方向向上,ca為墻背與土之間的粘聚力。第84頁/共119頁粘性土的圖解法W中包括BCDEEaz0WBCDACADCAEREWEaRCAECAD第85頁/共119頁土壓力的確定：BC1AGCCaRφREE1E2E3EnEa=Emax最危險(xiǎn)滑動(dòng)面第86頁/共119頁例題：圖示擋土墻，墻背光滑、垂直，填土面水平，其它指標(biāo)見圖，求作用在墻背上的主動(dòng)土壓力和被子動(dòng)土壓力的值。解：主動(dòng)土壓力第87頁/共119頁123第88頁/共119頁123zo根據(jù)三角形相似比：Ea1Ea2被動(dòng)土壓力第89頁/共119頁12369.39Ep1Ep2本題中：Ep/Ea=2072.01/157.63=13.14可見：被動(dòng)土壓力大大大于主動(dòng)土壓力。第90頁/共119頁§5.5擋土墻設(shè)計(jì)一、擋土墻的類型1.重力式擋土墻在土壓力作用下，墻要向前傾覆或移動(dòng)，而墻身自重對(duì)抗傾覆和抗移動(dòng)都是有利的；為了增加墻身自重，這類擋土墻通常由素混凝土、毛石等自重較大的材料作成，如圖。這樣的一類擋墻通常稱為重力式擋土墻。重力式擋土墻2.懸臂式擋土墻墻身用鋼筋混凝土制作，內(nèi)配受拉鋼筋，墻身穩(wěn)定性靠墻趾上的土體自重來維持。適用于墻高為10.0m左右的擋土墻。G支撐天然斜坡E由于依靠自身的重力來抵抗傾覆或移動(dòng)，當(dāng)墻高較大時(shí)，為滿足穩(wěn)定需要的墻身斷面過大，不經(jīng)濟(jì)，因此，重力式擋墻的適宜高度以不超過6.0m為宜。第91頁/共119頁3.扶壁式擋土墻在懸臂式擋土墻的基礎(chǔ)上，沿縱向每隔1～2m加設(shè)一道脅板，以增加立板的剛度——扶壁式擋土墻。4.錨板式擋土墻理論滑裂面擋土墻驗(yàn)算包括地基承載力驗(yàn)算、墻身承載力驗(yàn)算和墻身穩(wěn)定性驗(yàn)算三部分§5.5擋土墻設(shè)計(jì)第92頁/共119頁5.加筋擋土墻§5.5擋土墻設(shè)計(jì)第93頁/共119頁Ds3=2Dctg(45o-φ/2)1土工合成材料 土工布 土工帶 土工格柵2原理：筋材在拉應(yīng)變方向，提供拉力，對(duì)土體產(chǎn)生壓力，從而提高土的抗剪強(qiáng)度加筋土中的土加筋土31c素土35.加筋擋土墻§5.5擋土墻設(shè)計(jì)第94頁/共119頁二、墻身穩(wěn)定性驗(yàn)算工程中的擋土墻，為了增加其基底的抗滑移性能，常做成基底逆坡的形式；其失穩(wěn)破壞有兩種形式：一為沿基底的滑移，另一為繞墻趾A點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)，作用在擋土墻上的力有土壓力Ea，墻體自重G，1.傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算GEa取x、z軸，將各力向坐標(biāo)軸上投影xzαEax=Easin(α-δ)Eaz=Eacos(α-δ)αoxobδzfz所有各力對(duì)A點(diǎn)取矩，要求：xfA§5.5擋土墻設(shè)計(jì)第95頁/共119頁2.滑移穩(wěn)定驗(yàn)算tnGn=G.cosαo，Gt=G.sinαoEat=Ea.sin(α-αo-δ)Ean=Ea.cos(α-αo-δ)要求：其中：G——擋土墻每延米自重；αo——擋土墻基底傾角；α——擋土墻墻背傾角；δ——土對(duì)擋土墻墻背的摩擦角；μ——土對(duì)擋土墻基底的摩擦系數(shù)；GEaααoxobδzfzxfA沿著基度方向取為軸t，其垂直方向取為n軸，將各力向坐標(biāo)軸上投影§5.5擋土墻設(shè)計(jì)第96頁/共119頁擋土設(shè)計(jì)中的幾個(gè)名詞墻頂

墻面

墻背墻底—墻背傾角—填土面傾角墻趾墻踵§5.5擋土墻設(shè)計(jì)第97頁/共119頁三、重力式擋土墻構(gòu)造要求1.墻背傾斜方式<0>0墻背仰斜墻背垂直墻背俯斜Ea值最小Ea值居中Ea值最大適用于墻前平坦地面適用于墻前傾斜地面適用于填土筑墻墻背的傾斜形式應(yīng)根據(jù)使用要求、地形和施工情況綜合確定。2.墻面坡度選擇墻前地面較陡時(shí)，墻面坡度可取1：0.05～1：0.2，亦可直立?！?.5擋土墻設(shè)計(jì)第98頁/共119頁墻前地面較緩時(shí)，對(duì)中、高擋土墻，墻面坡度可適當(dāng)放緩，但不宜緩于1：0.4，以免增加墻身高度或開挖寬度。仰斜墻墻背越緩，主動(dòng)土壓力越小，但為了避免施工困難，仰斜墻墻背坡度一般不宜緩于1：0.25，墻面坡盡量與墻背坡平行。3.基底逆坡為了增加基底的抗滑移性，常將基底做成逆坡；但逆境坡坡度過大，破壞面常不在墻土接觸面上，而是發(fā)生在土中；因此，設(shè)計(jì)時(shí)逆坡坡度不宜過大。在土質(zhì)地基中，可取n：L=0.1：1，在巖石地基中，可取n：L=0.2：1nL4.墻趾臺(tái)階和墻頂寬度為增加承壓面積，滿足地基承載力要求，可在墻趾設(shè)置臺(tái)階，對(duì)重力式擋土墻，墻趾臺(tái)階寬度不小于200mm，且墻趾臺(tái)階高寬比可取h:a=2:1。§5.5擋土墻設(shè)計(jì)第99頁/共119頁墻頂寬度采用毛石時(shí)，不應(yīng)小于500mm，混凝土擋土墻，可為200～400。同時(shí)，基底法向力的偏心距應(yīng)小于等于b1/4。5.排水措施墻后積水時(shí)，要產(chǎn)生水壓力，若土粒受到水浮力，雖使自重減輕，土壓力減??；但此時(shí)水壓力和土壓力之和卻比無水時(shí)的土壓力大；且土體浸水后軟化，強(qiáng)度降低，很容易導(dǎo)致墻體失穩(wěn)、破壞；特別是在季節(jié)性凍土地區(qū)，浸水后的凍脹作用非常嚴(yán)重，設(shè)計(jì)上難以計(jì)算，是造成擋土墻失穩(wěn)破壞的重要原因。因此，正常使用中墻后不允許存水——排水、隔水。i=5%排水溝排水孔反濾層(500mm)隔水層隔水層§5.5擋土墻設(shè)計(jì)第100頁/共119頁i=5%排水孔排水溝排水孔反濾層(500mm)隔水層隔水層隔水層§5.5擋土墻設(shè)計(jì)第101頁/共119頁6.墻后回填土的