工程地質與巖土力學

工程地質與巖土力學

教學要求：

1.理解三種土壓力概念2.掌握朗肯與庫侖土壓力理論

第八章土壓力與圍巖壓力

一、概述

（一）擋土墻作用

作用：支撐土坡或填土以免滑塌土壓力：土體作用在擋土墻上的側向壓力擋土墻計算時，要確定土壓力的大小、方向和作用點。土壓力計算一般按平面問題考慮，取一延米。

（二）影響土壓力的因素1.擋土墻的位移的方向和位移量—主要因素2.墻的性質：墻的形狀；墻背的光滑程度墻的結構形式墻的建筑材料3.填土的性質：土的重度、含水量土的抗剪強度指標

（三）土壓力的類型

按墻身位移分為：

1.靜止土壓力擋土墻靜止不動（既不移動也不轉動），墻后填土處于彈性平衡狀態(tài)，這時土體作用在擋土墻背上的壓力。表示：壓強，單位總靜止土壓力，單位

2.主動土壓力

擋土墻向前移離填土，隨著墻的位移量的逐漸增大，土體作用于墻上的土壓力逐漸減小，當墻后土體達到主動極限平衡狀態(tài)，并出現滑動面時，作用于墻上土壓力減小至最小值。表示：壓強，單位總主動土壓力，單位

3.被動土壓力擋土墻在外力作用下移向填土，隨著墻的位移量的逐漸增大，土體作用于墻上的土壓力逐漸增大，當墻后土體

達到被動極限平衡狀態(tài)，并出現滑動面時，作用于墻上土壓力增大至最大值。表示：壓強，單位總主動土壓力，單位

在相同條件下，三種土壓力數值關系：

二、靜止土壓力的計算

1.靜止土壓力的強度—靜止土壓力系數

一般應通過試驗確定

無試驗資料時，按參考值選取利用半經驗公式確定—土的有效內摩擦角

2.靜止土壓力的分布沿著墻高呈三角形分布

3.總靜止土壓力

合力的作用點：距離墻底處。

三、朗肯和庫侖土壓力理論

（一）朗肯土壓力理論1.基本原理根據均質半無限土體處于極限平衡狀態(tài)的應力條件提出來的。

基本假定：

⑴擋土墻是剛性的，墻背垂直；⑵擋土墻的墻后填土面水平；⑶擋土墻的墻背光滑，不考慮墻背與填土之間的摩擦力。

理論推導說明：

土體達到極限平衡狀態(tài)時：

主動土壓力是最小主應力（水平應力）被動土壓力是最大主應力（水平應力）

2.朗肯主動土壓力的計算土的極限平衡條件方程式：土體處于主動極限平衡狀態(tài)時

⑴填土為粘性土令——主動土壓力系數

①壓強

②壓力分布沿墻高呈直線分布壓力為零的深度，可由的條件確定。

③墻背所受總主動土壓力

的大小：的作用方向：垂直與墻背——水平向的作用點：距墻底處（通過壓力圖形的形心）。

⑵填土為無粘性土()

①壓強

②壓力分布沿墻高呈直線分布——三角形

③墻背所受總主動土壓力

的大?。海ㄈ切蚊娣e）的作用方向：垂直與墻背——水平向的作用點：距墻底處。

3.朗肯被動土壓力計算

根據土的極限平衡條件表達式：土體處于被動極限平衡狀態(tài)時，令——被動土壓力系數

⑴填土為粘性土

①壓強②壓力分布

沿墻背呈梯形③總被動土壓力的大小的方向——水平的作用點——通過梯形的形心

⑵填土為無粘性土①壓強

②

壓力分布

沿墻背呈三角形③總被動土壓力的大小的方向——水平的作用點——通過三角形的形心

（二桐）庫窯侖土直壓力交理論1.牽基烘本原載理研究菊擋土敵墻后滑卻動土奧楔體幫的靜恐力平恨衡，提加出求計解墻刊背所擊受總土再壓力放計算蟻理論。假定福：擋土奇墻是儀剛性進的；墻后鼻填土途是無乒粘性賓土；滑動肥面為巡壽一平蠻面籌。2.違主動麗土壓目力取土踩楔A鵲BC揭為脫槽離體型，土楔蟻體A黃BC池上作蜓用力借有：①墻對青土楔享體的派支撐蔥反力P，作用亦方向性與墻祥背的法雷線成②燥滑類動面績BC偽上的民反力R，作用頃方向適與B旱C面滾的法線癥成③土楔身體A千BC侮的重汽力W，它的包大小輕、方富向和疤作用點均率已知鑼。根據肺靜力激平衡細條件糕，W悟，R替，P煎三力添構成襯力的抱平衡趟三角壯形，屋利用產正弦爆定理震得主動臉土壓便力大夾?。骸S庫紹侖主射動土循壓力乒系數主動脊土壓綁力強么度主動食土壓并力的疾分布——撐三角襲形合力懇作激用點——誓距墻毛底為庫1/疲3H方向——邊與水幅平面銳夾角令為租角（在縮慧墻背橫法線閉的上嗎方）3.扎被動背土壓之力被動饅土壓流力的巨大小身：——糞庫侖擁被動需土壓哪力系合數被動氧土壓努力強圾度：被動貧土壓客力的直分布——祖三角窯形合力柳作用透點——替距墻臣底為稍1/沿3H方向——碎與水壺平面噴夾角悠為忘角（在交墻背怨法線懲的下駕方）（三腐）兩刮種土捕壓力電理論詢的比寨較1.謀分帽析原版理2.帳墻斬背條虧件朗肯衣理論艷：根據果土體武中各掌點都蜓處于貨極限牙平衡匪狀態(tài)倦的應顯力條蹈件，債直接機求得化墻背塞上各點授的土繼壓力死強度的分荷布。朗肯快理論癢：假定花墻背鏟鉛直效、光芒滑。庫侖輪理論僅：墻背吹可以樂是傾料斜和很粗糙睛。庫侖摟理論愧：根據釘墻背琴與滑慣動面所之間那的土康楔體育處于催極限題平衡現狀態(tài)忍時的晉靜力劇平衡胖條件柳，求剝得墻僚背上勺的總土熟壓力焦。3.彩填猾土條扮件朗肯僻理論雹：填土乖可為絞無粘筐性土蔥或粘傳性土倆；填土著表面燒為水碑平面把；成層灰的填孫土條舅件下呢計算罪較方圍便。庫侖側理論缺：填土橡為無慘粘性索土；填土彎表面吵為水殲平或無傾斜睡，任駱何形緒狀的樣填土請表面餃和墻顛背可拉用圖娘解法梁；粘性淺土也間可用慈圖解許法，舟但簡嗽化較車多。4.撕計散算誤惱差朗肯駕理論弊：忽略腰了墻小背與隱填土役之間柿摩擦磨力，認為另墻背昆光滑立；計算態(tài)主動仰土壓跌力誤兆差偏毛大。庫侖鏈理論浙：考慮陽了墻題背與位填土僚之間雨摩擦臣力，精計算等主動陰土壓帶力接首近于緩實際軌值；假定祥滑動笑面為吹平面列，使瞎被動棕土壓殘力誤鈴差偏戲大。小攤結1.順土媽壓力疼的類窮型：牲靜嬌止土英壓力糊、主布動土拆壓力怒、被政動土勉壓力壯。2.大影援響土開壓力凍的因孔素：塵擋土準墻的際位移至、墻弓的性晨質、制填土濫的性嘗質。3.知靜烏止土鴨壓力農的計妨算：催壓強窄公式4.傾主來動土軟壓力切和被保動土須壓力鄰的計敢算：朗肯寒土壓磨力理政論庫侖獻土壓愚力理降論思浸考類題1.馬何謂碧靜止門土壓捧力、組主動誓土壓躺力和飼被動銅土壓力吩？三呆者數謙值的懲大小吼如何數？2.距朗肯月和庫袋侖土思壓力異理論銷的假瀉設條爺件是仇什么？耗各自繁適用距于什架么情悅況？練糾習已題1.適教多材中醋的第粘26輛1頁切的習奸題1聽；2.同教琴材中藥的第腦26幅1頁嶼的習世題2挑；3.忙教剪材中作的第怕26害1頁談的習態(tài)題3忍。遼寧桌廣播棕電視狼大學獵雙向鋸視頻蒸課程工程餓地質會與巖糞土力旺學（第霧十疏二棒講）主講誤人：榨祁孝餐珍教學熔要求包：1.佩能古運用網土壓喚力理煌論解淚決工瞇程實貌踐中葬常見燙情況呈下土氣壓力揚的計盾算問加題；2.菊理絨解擋燃土墻錄穩(wěn)定潔性驗脾算的錄方法須；第八旺章圓土飯壓力國和圍柳巖壓曉力一、屯概述二、刃靜止瞎土壓弟力計持算三、廣朗肯劫和庫姑侖土沾壓力久理論四、籠常見匹情況欺下的哥土壓跪力計南算（一校）墻源后填半土表依面有貨連續(xù)茫均布昨荷載忌作用破情況利用骨重力經等效油原理假設創(chuàng)填土鍛為無材粘性禿土墻頂設主動增土壓拘力的射強度統(tǒng)：墻底占主動驢土壓象力的屆強度報：主動滋土壓魚力分印布圖克為梯形總主膜動土來壓力等于秩梯形場的面秀積作用甚點：差通過梯形鮮的形樹心作用拒在墻番背上（二虹）填半土為剃成層權土的招情況按重圣力等絞效原饒理換爪算成扔與之窩性質肺相同蹤蝶的當煙量土扭層厚作度而數求得鵝。以兩均層土圾，并縣且兩欲層土變的粘偷聚力妹均為誰零的芹情況勁為例孕：當刪時騰土壓牢力分河布圖渡形發(fā)拿生坡削度的頁變化樸；當歷時掙土壓洞力分耗布圖減形發(fā)懷生突范變。主動庫土壓殿力強趣度墻頂仙處：第一漠層填丘土的貸底面聚：第二獄層填艘土的擇頂面搭：第二貫層填冰土的撕底面擱：（三兆）填朵土內訂有地牢下水詳的情界況地下夸水位育以下印用浮兆重度蝴計算恢土壓猶力作用紀在擋江土墻曾上的救壓力蛛包括雖：土老壓力水壓鞋力土壓削力計波算規(guī)糧律1.鑼由某于各逗層土竊的性例質不瞧同，嘩故此洗在土唐層分醋界面撐處存怖在兩櫻個壓茂強值墾，壓穿強發(fā)寇生突壁變；烘若上國下土蛙層僅教重度稱不同酒，在吳土層彩分界拖面處丘壓力征分布園圖發(fā)泡生轉訓折。2.毛綜訊合上熔述規(guī)勸律，鮮將幾仁種常鎮(zhèn)見情潤況下沈主動管土壓板力計案算公戰(zhàn)式可湊概括才如下喘的形分式：第牽層填儲土上毫下層帥面處必壓強資：上層蜻面處霉：下層周面處簡：上下炎兩式馬只差陸第記層膠土的鄉(xiāng)豐自身掙重力午，3.土壓視力沿弄墻背指呈直逆線分粥布，但址由于鏟填土恢性質的昆變化滅，因施此，廟在土串層的毀交界噸面處才土壓飛力分抱布要發(fā)生壟轉折迎或突告變。土氧壓力金強度左只計造算土歉層分薄界面處鋪（轉每折點庫）的潮即可沿。這壁點是活計算縫的關濫鍵。4.土壓嘗力的局大小幅等于地壓力輝圖形站的面炮積。只要央解決了催土壓速力沿瓜墻高柔的分內布，贏繪制蛋出土鋸壓力粉分布圖，箏土壓軌力的疊大小豬就很順容易肆求出母。致本此，浙計算改壓強是蔬重點舉。提示守：1.叔土壓后力強財度的濾大小庭與土返的自盛重應績力有遮關，乳所以，甲必須鑼掌握宿土的測自重符應力肥的概挺念及崇計算訊。2.猶計陣算中極應把鐮握住禿主動勿土壓網力這塌個突泉破口雅。例題椅：某擋請土墻支高h惑=5騙m，意墻背轉為鉛軋直且冷光滑坡，墻悔后填以土面淡為水堵平，敬其上商作用袖著連棋續(xù)均毀布荷拖載，賤q=艘20筑kP景a，嘴填土購為二魯層，燦且有爸地下絲式水存線在，拜各層煉土的垮指標左如圖方所示割，試牌計算駱作用薦于墻招背上梅土壓賠力和及水壓劑力。解：1.度計算基主動壯土壓捎力系環(huán)數：第一反層土第二知層土2.控計算此各層屆面處斯的主倒動土嘆壓力殃強度切：第一循層頂佳面第一遣層底葵面第二均層頂訊面第二告層底已面3.太第二糧層底黎面處暖的水革壓力僅強度碑：畫出艙壓力踩分布將圖4.拐計算命主動連土壓刺力①渣確定朋零壓棍力區(qū)圖的深光度處在腫第一值層填蹦土的焦范圍洗內，蔽其喪處臭壓強揪等于貞零，雷即∴②計鐘算總尤的主竟動土葡壓力的大廈小為弦主動邀土壓捉力分彈布圖兇形的趟面積胖，即的作持用點子：（距督墻底獨）的方董向為釀水平5.演計算競水壓化力的大速?。旱淖魃嘤命c原：距婦墻底有為的方事向為杯水平右。五、伐擋土彩墻的桑設計（一擇）擋熄土墻漂的類陵型選尋擇類型弊：按結且構類消型分為培：重力嫁式懸臂糕式扶臂次式錨定陜板式加筋患式（二終）擋脂土墻編斷面浪尺寸字的確襯定常采逃用試俯算法嗽確定（三嫩）擋貸土墻錄穩(wěn)定渴性驗貫算1.旁抗更滑穩(wěn)仆定性剖驗算擋土懂墻在獲側向利壓力作用壩下，濁墻體載可能升發(fā)生沿榜基礎蔑底面章滑動計破壞德?？够a穩(wěn)定河安全著系數松：2.用抗嘗傾覆癥穩(wěn)定似性驗鄭算擋土內墻在搜側向孔壓力京作用赴下，藝繞墻授趾轉懶動向檢外傾宵覆失碰穩(wěn)破帖壞?？箖A改覆穩(wěn)街定安稼全系內數：3.