第七章 土壓力和土坡穩(wěn)定性

第七章土壓力與土坡穩(wěn)定7.1概述7.2土壓力分類7.3郎肯土壓力理論7.4庫侖土壓力理論7.5特殊情況下土壓力計(jì)算7.6擋土墻設(shè)計(jì)7.7土坡穩(wěn)定性分析

7.1概述擋土墻——防止土體坍塌的構(gòu)筑物。橋臺(tái)2、土壓力——擋土墻后的填土因自重或外荷載作用對(duì)墻背產(chǎn)生的側(cè)壓力。3、土坡：土坡分為天然土坡和人工土坡，由于某些外界不利因素，土坡可能發(fā)生局部土體滑動(dòng)而失去穩(wěn)定性。1、擋土墻的應(yīng)用

7.2土壓力分類一、影響土壓力的因素1、填土性質(zhì)：包括填土重度、含水量、內(nèi)摩擦角、內(nèi)聚力的大小及填土表面的形狀（水平、向上傾斜、向下傾斜）等。2、擋土墻形狀、墻背光滑程度、結(jié)構(gòu)形式。3、擋土墻的位移方向和位移量。二、土壓力分類：1、靜止土壓力：墻本身不發(fā)生變形和任何位移（移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)），土處于彈性平衡狀態(tài)。2、主動(dòng)土壓力：墻離開填土向前發(fā)生位移至土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)。3、被動(dòng)土壓力：墻向填土方向發(fā)生位移至土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)。

7.2土壓力分類（1）主動(dòng)土壓力（2）被動(dòng)土壓力（3）靜止土壓力主動(dòng)土壓力被動(dòng)土壓力靜止土壓力實(shí)驗(yàn)研究表明：在相同條件下，土壓力有如下關(guān)系：產(chǎn)生被動(dòng)土壓力所需的位移量大大超過產(chǎn)生主動(dòng)土壓力所需的位移量。三、靜止土壓力計(jì)算：取單位墻長，總靜止土壓力：——靜止土壓力系數(shù)，可近似按計(jì)算。

7.2土壓力分類=0Kμ1-μ

7.3朗肯土壓力理論(Rankine,1857)朗肯土壓力理論是根據(jù)半空間的應(yīng)力狀態(tài)和土的極限平衡條件得出的土壓力計(jì)算方法。在半空間中取一微單元體M，當(dāng)整個(gè)土體都處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，各點(diǎn)都處于彈性平衡狀態(tài)：主動(dòng)狀態(tài)：被動(dòng)狀態(tài)：

7.3朗肯土壓力理論(Rankine,1857)郎肯假設(shè)：1、擋土墻墻背垂直。2、墻后填土表面水平。3、墻背光滑無摩擦力，因而無剪應(yīng)力，即墻背為主應(yīng)面。一、主動(dòng)土壓力由土的強(qiáng)度理論可知，當(dāng)土體中某點(diǎn)處于極限平衡狀態(tài)時(shí)，大小主應(yīng)力之間應(yīng)滿足以下關(guān)系：粘性土：無粘性土：

7.3朗肯土壓力理論(Rankine,1857)

假定條件：墻背光滑（滿足剪應(yīng)力為零的邊界條件）、直立、填土面水平。當(dāng)擋墻偏離土體時(shí)，逐漸減小到時(shí)達(dá)到朗肯主動(dòng)極限平衡狀態(tài)，主動(dòng)土壓力強(qiáng)度為：粘性土：無粘性土：

7.3朗肯土壓力理論(Rankine,1857)主動(dòng)土壓力合力（取單位墻長計(jì)算）：無粘性土粘性土無粘性土：粘性土：令得

7.3朗肯土壓力理論(Rankine,1857)二、被動(dòng)土壓力無粘性土：粘性土：

7.3朗肯土壓力理論(Rankine,1857)無粘性土：粘性土：

7.3朗肯土壓力理論(Rankine,1857)三、幾種情況下的土壓力計(jì)算（一）填土表面有均布荷載無粘性土Hz情況1情況2情況3

7.3朗肯土壓力理論(Rankine,1857)(二)成層填土(三)墻后填土有地下水下層應(yīng)為,可近似認(rèn)為1

7.3朗肯土壓力理論(Rankine,1857)

7.3朗肯土壓力理論(Rankine,1857)

7.3朗肯土壓力理論(Rankine,1857)

7.3朗肯土壓力理論(Rankine,1857)7.4庫倫土壓力理論研究方法：根據(jù)墻后土體處于極限平衡狀態(tài)并形成一滑動(dòng)楔體，從楔體的靜力平衡條件得出的土壓力計(jì)算理論。（為平面問題）基本假定：墻后填土是理想的散粒體（c=0）；滑動(dòng)破壞面為通過墻踵的平面。一、主動(dòng)土壓力楔體在三力作用下處于靜力平衡狀態(tài)，由力矢三角形按正弦定理：力矢三角形令得到E為極大值時(shí)的破壞角，代入上式得：——庫倫主動(dòng)土壓力系數(shù)查表4-1。7.4庫倫土壓力理論二、被動(dòng)土壓力——被動(dòng)土壓力系數(shù)。7.4濃庫慢倫土壓毒力理論三、粘性土的土壓力圖解法：假定若干個(gè)滑動(dòng)面試算，求出其中最大值，即為主動(dòng)土壓力。7.4拔庫倫土諸壓力理論四、?可建筑地灑基基礎(chǔ)攝設(shè)計(jì)規(guī)鍬范?推仁薦的公輝式該規(guī)范敘（GB啄500頂07-助200錘2）推慘薦的公要式采用套與楔體輸試算法罪相似的哥平面滑會(huì)裂面假單定，得宿到主動(dòng)燒土壓力章為：——主動(dòng)土壓力系數(shù)。7.4抓庫基倫土壓慌力理論五、朗肯續(xù)理論與庫額倫理論比漫較1、基本徐假定：前者偶假定擋供墻光滑速、直立趴、填土民面水平植；后者堤假定填全土為散攀體（c脹=0）懸。2、基梨本方法：前者葉應(yīng)用半秤空間中失應(yīng)力狀巡壽態(tài)和極申限平衡課理論；壇后者按使墻后滑綿動(dòng)土楔旁體的靜罪力平衡殖條件導(dǎo)俯出計(jì)算珠公式。3、結(jié)伶果比較：朗肯理著論忽略了浮墻背與填偷土之間的帆摩擦影響削，使計(jì)算按的主動(dòng)土義壓力偏大生，被動(dòng)土布?jí)毫ζ∮?；庫倫理達(dá)論假定破忌壞面為一手平面，而熔實(shí)際上為炭曲面。實(shí)姐踐證明，爆計(jì)算的主拋動(dòng)土壓力辰誤差不大易，而被動(dòng)英土壓力誤晨差較大。7.4找?guī)靷愅翖顗毫碚撐濉炝顮柭鼒D尤解法步驟：的分連7.4頁庫倫土楚壓力理論7.5臘擋土墻現(xiàn)設(shè)計(jì)一、擋芝土墻的經(jīng)類型1、重力釘式擋土墻竹（1）；2、懸臂偷式擋土墻爐（2）；3、扶狠壁式擋棟土墻（猜3）。（1）（2）（3）二、擋土仇墻的計(jì)算設(shè)計(jì)方法趁：先假定當(dāng)截面尺閃寸，然呢后驗(yàn)算胃穩(wěn)定性抖及強(qiáng)度探，若不慚滿足要陶求，再究修改設(shè)普計(jì)。計(jì)算內(nèi)容聞：（1）穩(wěn)癢定性驗(yàn)算載，包括抗呢傾覆和抗天滑移驗(yàn)算辱；（2）地慨基承載力星驗(yàn)算；（3）充墻身強(qiáng)茅度驗(yàn)算染。7.5秋擋土墻貝設(shè)計(jì)7.5際擋土墻和設(shè)計(jì)1.6≥=傾覆力矩抗傾覆力矩tK0+=faxfaztzExEGxK（一）傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算≥1.67.5智擋討土墻設(shè)盲計(jì)（二）滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算3.1=滑動(dòng)力抗滑動(dòng)力sK()3.1-+=tatannsGEEGKm（三）地基承載力驗(yàn)算（四）墻身強(qiáng)度驗(yàn)算滑動(dòng)穩(wěn)定驗(yàn)算≥≥ff2.1pkmaxpk≤≤aa7.5羅擋豆土墻設(shè)梨計(jì)7.5姨擋戲土墻設(shè)蟲計(jì)7.5叉擋閥土墻設(shè)寶計(jì)7.5崇擋己土墻設(shè)塔計(jì)7.5梅擋塑土墻設(shè)素計(jì)7.6乳土坡和難地基的穩(wěn)帳定性分析一、土坡挎穩(wěn)定性分革析1、土浴坡滑動(dòng)月（滑坡便）土坡在打一定范妨圍內(nèi)整爽體地沿順某一滑辨動(dòng)面向串下和向刑外滑移販而喪失沃穩(wěn)定性賺?；?、原喬因：（1）頌剪應(yīng)力并增大；郵（2）阻抗剪強(qiáng)符度減小丙；（3）騾靜水力嘆的作用號(hào)。3、簡單亡土坡：指由均絮質(zhì)土組黃成，坡拉面單一酸，頂面刑與底面騾均水平涉，且長建度為無嫌限長的戲土坡。無粘性土擺坡穩(wěn)定性展分析（一）型無粘性涼土坡穩(wěn)捕定性分倦析取坡面瘋上土顆伍粒M來縮慧研究：1.1創(chuàng)5~1煤.5=K穩(wěn)定安蹄全系數(shù)從上式看生出，只要鋒土坡就是搜穩(wěn)定的。7.6環(huán)土坡和碗地基的穩(wěn)初定性分析土坡和地皮基的穩(wěn)定攀性分析土坡剖面作用在土條上的力（二）粘性土坡穩(wěn)定分析畢肖普分條法：1、作用在土條上的力如右圖所示；2、假定的合力與的合力相等且在同一直線上。由靜力平衡條件得：作用在ef面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力分別為：土坡和地下基的穩(wěn)定述性分析土坡剖面作用在土條上的力3、作用在滑動(dòng)面ab上的總剪切力之和：4、按總應(yīng)力法，土條ef上的抗剪力為：如采用有效應(yīng)力法，取，則抗剪力表示為：土坡和寄地基的殘穩(wěn)定性孤分析5、整個(gè)滑動(dòng)面上的抗剪力為：6、抗剪力與剪切力之比定義為安全系數(shù)K：7、選取若干個(gè)滑弧試算，得安全系數(shù)最小的一個(gè)滑弧，即為最危險(xiǎn)的滑弧。8、要求K大于1.1~1.5。9、最危險(xiǎn)滑弧兩端距坡頂點(diǎn)和坡腳點(diǎn)各為0.1nH處，且滑弧中心在ab線的垂直平分線上。土坡和地夜基的穩(wěn)定隸性分析二、地尸基穩(wěn)定巧性分析地基穩(wěn)定瀉性問題包特括：1、地團(tuán)基承載輔力不足修而失穩(wěn)江；2、水平釣荷載作用夕下的構(gòu)筑秒物基礎(chǔ)的階傾覆和滑滲動(dòng)失穩(wěn)及趙邊坡失穩(wěn)角。本節(jié)只鉗介紹水樸平荷載違下構(gòu)筑棄物基礎(chǔ)位連同地側(cè)基一起掩滑動(dòng)的鍋地基穩(wěn)糾定性問按題。（一）圓蹲弧分析法假定滑康動(dòng)面為山圓弧滑摧動(dòng)面，詠如下圖鏟：擋墻連同基礎(chǔ)一起滑動(dòng)土坡和作地基的婆穩(wěn)定性酬分析先求出斃作用于殺滑動(dòng)體芬的力系緞，即計(jì)詞算繞圓崇弧中心事的滑動(dòng)力