oA土力學(xué)與基礎(chǔ)程6擋土墻設(shè)計(jì)

1、第六章第六章 土壓力和土坡穩(wěn)定土壓力和土坡穩(wěn)定 6.1 概述 6.2 朗肯土壓力理論 6.3 庫侖土壓力理論 6.4 擋土墻設(shè)計(jì) 6.5 土坡和地基穩(wěn)定分析 土壓力理論最初分別由ca和w.j.m.提出，其目的主要解決與工程建設(shè)有關(guān)問題。 l773年，法國的c.a.庫倫(coulomb)根據(jù)試驗(yàn)創(chuàng)立了著名的砂土抗剪強(qiáng)度公式，提出了計(jì)算擋土墻土壓力計(jì)算的滑楔理論。charles augustin de coulomb (1736 - 1806)土壓力理論土壓力理論william john maquorn rankine(1820 - 1872) 90余年后， 1869年，英國的w.j.m. 又從另

2、一途徑提出了擋土墻土壓力理論。這些古典的理論和方法，直到今天。仍不失其理論和實(shí)用的價(jià)值，在工程設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用。土壓力理論土壓力理論是指為保持墻的兩側(cè)地面有一定高差而設(shè)計(jì)的構(gòu)筑物，以防是指為保持墻的兩側(cè)地面有一定高差而設(shè)計(jì)的構(gòu)筑物，以防止土體坍塌。在房屋建筑、水利、鐵路以及橋梁工程中得到廣泛應(yīng)用。止土體坍塌。在房屋建筑、水利、鐵路以及橋梁工程中得到廣泛應(yīng)用。擋土墻的類型(a)支撐土坡的擋土墻 (b)堤岸擋土墻 (c)地下室側(cè)墻 (d)拱橋橋臺6.1 土壓力概述路堤擋土墻路堤擋土墻新建公路邊邊坡坡?lián)鯎跬镣翂Φ氐叵孪率沂覀?cè)側(cè)墻墻橋橋臺臺擋擋土土墻墻基基坑坑支支護(hù)護(hù)擋擋土土墻墻駁駁岸岸擋擋土土墻墻互

3、嵌式景觀擋土墻互嵌式景觀擋土墻自嵌式景觀擋土墻自嵌式景觀擋土墻綠化加筋擋土墻綠化加筋擋土墻錨索樁板墻處治錨索樁板墻處治巖石邊坡噴射植生混凝土防護(hù)巖石邊坡噴射植生混凝土防護(hù)巖石邊坡噴射植生混凝土防護(hù)巖石邊坡噴射植生混凝土防護(hù)噴錨支護(hù)掛網(wǎng)噴錨支護(hù)掛網(wǎng)上海路抗滑樁工程上海路抗滑樁工程6.1 土壓力概述土壓力土壓力擋土墻后的填土因自重或外荷載作用對墻背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)壓力產(chǎn)生的側(cè)壓力e填土面填土面碼頭碼頭橋臺橋臺e隧道側(cè)墻隧道側(cè)墻ee擋土墻目的擋土墻目的支擋墻后土體，防止產(chǎn)生坍滑支擋墻后土體，防止產(chǎn)生坍滑墻頂墻頂墻底墻底墻趾墻趾墻面墻面墻背墻背墻鍾墻鍾重力式擋土墻重力式擋

4、土墻 一、一、土壓力類型土壓力類型被動土壓力被動土壓力主動土壓力主動土壓力靜止土壓力靜止土壓力土壓力土壓力n1.1.靜止土壓力靜止土壓力 擋土墻在壓力作用下不發(fā)擋土墻在壓力作用下不發(fā)生任何變形和位移，墻后生任何變形和位移，墻后填土處于彈性平衡狀態(tài)時(shí)，填土處于彈性平衡狀態(tài)時(shí)，作用在擋土墻背的土壓力作用在擋土墻背的土壓力eo on2.2.主動土壓力主動土壓力 在土壓力作用下，擋土墻在土壓力作用下，擋土墻離開土體向前位移至一定離開土體向前位移至一定數(shù)值，墻后土體達(dá)到主動數(shù)值，墻后土體達(dá)到主動極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在墻背的土壓力墻背的土壓力滑裂面滑裂面ean3.3.被動土壓力被動土

5、壓力 ep滑裂面滑裂面 在外力作用下，擋土墻在外力作用下，擋土墻推擠土體向后位移至一推擠土體向后位移至一定數(shù)值，墻后土體達(dá)到定數(shù)值，墻后土體達(dá)到被動極限平衡狀態(tài)時(shí)，被動極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在墻上的土壓力作用在墻上的土壓力p15%n4.4.三種土壓力之間的關(guān)系三種土壓力之間的關(guān)系 - -+ + +- -eoeaeo oep 對同一擋土墻，在填土對同一擋土墻，在填土的物理力學(xué)性質(zhì)相同的的物理力學(xué)性質(zhì)相同的條件下條件下有以下規(guī)律：有以下規(guī)律：n1. 1. ea eo epn2. 2. p aa15ookhe221 二、靜止土壓力計(jì)算二、靜止土壓力計(jì)算k0h hzk0zzh/3靜止土壓力靜止土壓力系數(shù)

6、系數(shù)zkpoo靜止土壓力強(qiáng)度靜止土壓力強(qiáng)度 靜止土壓力分布靜止土壓力分布 土壓力作用點(diǎn)土壓力作用點(diǎn)三角形分布三角形分布 作用點(diǎn)距墻底作用點(diǎn)距墻底h/ /3 f zk0z f =c+ tan 6.2 朗肯土壓力理論 一、朗肯土壓力基本理論一、朗肯土壓力基本理論n1.1.擋土墻背垂直、光滑擋土墻背垂直、光滑 n2.2.填土表面水平填土表面水平 n3.3.墻體為剛性體墻體為剛性體f=0=0理論出發(fā)點(diǎn)：理論出發(fā)點(diǎn)：半無限大土體中一點(diǎn)的極半無限大土體中一點(diǎn)的極限平衡狀態(tài)限平衡狀態(tài)z=zxk0zzp pakazp ppkpz增加增加減小減小 f zk0z f =c+ tan 伸展伸展壓縮壓縮4545o o

7、- - /2/24545o o /2/2p pap pp土體處于彈土體處于彈性平衡狀態(tài)性平衡狀態(tài)主動極限平主動極限平衡狀態(tài)衡狀態(tài)被動極限平被動極限平衡狀態(tài)衡狀態(tài)水平方向均勻壓縮水平方向均勻壓縮主動朗肯主動朗肯狀態(tài)狀態(tài)被動朗肯被動朗肯狀態(tài)狀態(tài)水平方向均勻伸展水平方向均勻伸展 二、主動土壓力二、主動土壓力4545o o /2/2hz(1 1)pa a(3 3)極限平衡條件極限平衡條件2452245213ooctgtg朗肯主動土壓朗肯主動土壓力系數(shù)力系數(shù)aaakczkp2朗肯主動土朗肯主動土壓力強(qiáng)度壓力強(qiáng)度z zh/3eahka 討論：討論：當(dāng)當(dāng)c=0=0, ,無粘性土無粘性土aaakczkp2朗肯

8、主動土朗肯主動土壓力強(qiáng)度壓力強(qiáng)度aazkphn1.1.無粘性土主動土壓力強(qiáng)度與無粘性土主動土壓力強(qiáng)度與z成正比，沿墻高呈三角形分布成正比，沿墻高呈三角形分布n2.2.合力大小為分布圖形的面積，即三角形面積合力大小為分布圖形的面積，即三角形面積n3.3.合力作用點(diǎn)在三角形形心，即作用在離墻底合力作用點(diǎn)在三角形形心，即作用在離墻底h/3處處akh2)2/1 (2ckaea(h-z0)/3當(dāng)當(dāng)c0 0, , 粘性土粘性土h說明：說明：負(fù)側(cè)壓力是一種拉力，由于土與負(fù)側(cè)壓力是一種拉力，由于土與結(jié)構(gòu)之間抗拉強(qiáng)度很低，受拉極易開裂，結(jié)構(gòu)之間抗拉強(qiáng)度很低，受拉極易開裂，在計(jì)算中不考慮在計(jì)算中不考慮負(fù)側(cè)壓力深度

9、為臨界深度負(fù)側(cè)壓力深度為臨界深度z0020 aaakckzp )k/(cza 20 n1.1.粘性土主動土壓力強(qiáng)度存在負(fù)粘性土主動土壓力強(qiáng)度存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)側(cè)壓力區(qū)（計(jì)算中不考慮）（計(jì)算中不考慮）n2.2.合力大小為分布圖形的面積合力大小為分布圖形的面積（不計(jì)負(fù)側(cè)壓力部分）（不計(jì)負(fù)側(cè)壓力部分）n3.3.合力作用點(diǎn)在三角形形心，即合力作用點(diǎn)在三角形形心，即作用在離墻底作用在離墻底( (h- -z0) )/3處處220/)kchk)(zh(eaaa aaakczkp2 z0hka-2ckan1. 1. 土的自重引起的土壓力土的自重引起的土壓力zkan2. 2. 粘聚力粘聚力c引起的負(fù)側(cè)壓力引起的負(fù)側(cè)

10、壓力2cka 三、被動土壓力三、被動土壓力極限平衡條件極限平衡條件2452245231ooctgtg朗肯被動土壓朗肯被動土壓力系數(shù)力系數(shù)pppkczkp2 朗肯被動土壓力強(qiáng)度朗肯被動土壓力強(qiáng)度z(3 3)pp p(1 1)4545o o /2/2hz z 討論：討論：當(dāng)當(dāng)c=0=0, ,無粘性土無粘性土pppkczkp2朗肯被動土壓力強(qiáng)度朗肯被動土壓力強(qiáng)度ppzkpn1.1.無粘性土被動土壓力強(qiáng)度與無粘性土被動土壓力強(qiáng)度與z成正比，沿墻高呈三角形分布成正比，沿墻高呈三角形分布n2.2.合力大小為分布圖形的面積，即三角形面積合力大小為分布圖形的面積，即三角形面積n3.3.合力作用點(diǎn)在三角形形心，

11、即作用在離墻底合力作用點(diǎn)在三角形形心，即作用在離墻底h/3處處hhkph/3eppkh)/(221 當(dāng)當(dāng)c0 0, , 粘性土粘性土說明：說明：側(cè)壓力是一種正壓力，在計(jì)算側(cè)壓力是一種正壓力，在計(jì)算中應(yīng)考慮中應(yīng)考慮pppkchkhe2212n1.1.粘性土被動土壓力強(qiáng)度不存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)粘性土被動土壓力強(qiáng)度不存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)n2.2.合力大小為分布圖形的面積，即梯形分布圖形面積合力大小為分布圖形的面積，即梯形分布圖形面積n3.3.合力作用點(diǎn)在梯形形心合力作用點(diǎn)在梯形形心土壓力合力土壓力合力hep2ckphkp 2ckphppppkczkp2n1. 1. 土的自重引起的土壓力土的自重引起的土壓力zkp

12、n2. 2. 粘聚力粘聚力c引起的側(cè)壓力引起的側(cè)壓力2ckp四、例題分析四、例題分析【例】有一擋土墻，高有一擋土墻，高6 6米，墻背直立、光滑，墻后填土面米，墻背直立、光滑，墻后填土面水平。填土為粘性土，其重度、內(nèi)摩擦角、粘聚力如下圖水平。填土為粘性土，其重度、內(nèi)摩擦角、粘聚力如下圖所示所示 ，求主動土壓力及其作用點(diǎn)，并繪出主動土壓力分，求主動土壓力及其作用點(diǎn)，并繪出主動土壓力分布圖布圖h=6m =17kn/m=17kn/m3c=8kpa=8kpa =20=20o o 【解答解答】主動土壓力系數(shù)主動土壓力系數(shù)49. 02452oatgk墻底處土壓力強(qiáng)度墻底處土壓力強(qiáng)度kpakchkpaaa8.

13、382臨界深度臨界深度mkcza34.1)/(20主動土壓力主動土壓力mknkchkzheaaa/4 .902/ )2)(0主動土壓力作用點(diǎn)主動土壓力作用點(diǎn)距墻底的距離距墻底的距離mzh55. 1)(3/1 (02ckaz0ea(h-z0)/36m6mhka-2cka =17kn/m=17kn/m3c=8kpa=8kpa =20=20o o【例】有一擋土墻，高有一擋土墻，高6 6米，墻背直立、光滑，墻后填土面米，墻背直立、光滑，墻后填土面水平。填土為粘性土，其重度、內(nèi)摩擦角、粘聚力如下圖水平。填土為粘性土，其重度、內(nèi)摩擦角、粘聚力如下圖所示所示 ，求主動土壓力及其作用點(diǎn)，并繪出主動土壓力分，求

14、主動土壓力及其作用點(diǎn)，并繪出主動土壓力分布圖布圖6.3 庫侖土壓力理論 一、庫侖土壓力基本假定一、庫侖土壓力基本假定n1.1.墻后的填土為均勻的墻后的填土為均勻的各向同性的理想散粒體各向同性的理想散粒體 n2.2.土體滑動破壞面為通土體滑動破壞面為通過墻踵的平面過墻踵的平面 n3.3.墻背與滑裂面間的滑墻背與滑裂面間的滑動土楔為一剛性體，本身動土楔為一剛性體，本身無變形無變形 hcabq q理論出發(fā)點(diǎn)：理論出發(fā)點(diǎn)：楔形土體的靜力平衡條件楔形土體的靜力平衡條件n二、庫侖主動土壓力二、庫侖主動土壓力 ghcabq q墻向前移動或轉(zhuǎn)動時(shí)，墻后土體墻向前移動或轉(zhuǎn)動時(shí)，墻后土體沿某一破壞面沿某一破壞面b

15、c破壞，土楔破壞，土楔abc處于主動極限平衡狀態(tài)處于主動極限平衡狀態(tài)土楔受力情況：土楔受力情況：n3.3.墻背對土楔的反力墻背對土楔的反力e, ,大小未知，大小未知，方方向與墻背法線夾角為向與墻背法線夾角為ern1.1.土楔自重土楔自重g= = abc, ,方向豎直向下方向豎直向下n2. 2. 破壞面為破壞面為bc上的反力上的反力r, ,大小未知，大小未知，方向與破壞面法線夾角為方向與破壞面法線夾角為 土楔在三力作用下，靜力平衡土楔在三力作用下，靜力平衡 ghacbq qer)cos()sin(cos)sin()cos()cos(2122qqqqhe滑裂面是任意給定的，不同滑裂面得滑裂面是任意

16、給定的，不同滑裂面得到一系列土壓力到一系列土壓力e，e是是q q的函數(shù)的函數(shù)，e的最大值的最大值emax，即為墻背的主動土壓，即為墻背的主動土壓力力ea，所對應(yīng)的滑動面即是最危險(xiǎn)滑，所對應(yīng)的滑動面即是最危險(xiǎn)滑動面動面2222)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos)(cos21heaaakhe221庫侖主動土壓庫侖主動土壓力系數(shù)，查表力系數(shù)，查表4-2確定確定土對擋土墻背的摩擦土對擋土墻背的摩擦角，根據(jù)墻背光滑，角，根據(jù)墻背光滑，排水情況查表排水情況查表4-1確確定定0 q qddeaaaazkkzdzddzdep221主動土壓力強(qiáng)度主動土壓力強(qiáng)度主動土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形

17、分布，合力作用點(diǎn)在離墻主動土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，合力作用點(diǎn)在離墻底底h/3處，方向與墻背法線成處，方向與墻背法線成，與水平面成，與水平面成（）hhkah acb eah/3aakhe221主動土壓力主動土壓力ean三、庫侖被動土壓力三、庫侖被動土壓力 ghcabq q墻向填土移動或轉(zhuǎn)動時(shí)，墻后土墻向填土移動或轉(zhuǎn)動時(shí)，墻后土體沿某一破壞面體沿某一破壞面bc破壞，土楔破壞，土楔abc處于處于被動極限平衡狀態(tài)動極限平衡狀態(tài)土楔受力情況：土楔受力情況：n3.3.墻背對土楔的反力墻背對土楔的反力e, ,大小未知，大小未知，方方向與墻背法線夾角為向與墻背法線夾角為n1.1.土楔自重土楔自重g= =

18、 abc, ,方向豎直向下方向豎直向下n2. 2. 破壞面為破壞面為bc上的反力上的反力r, ,大小未知，大小未知，方向與破壞面法線夾角為方向與破壞面法線夾角為 r e土楔在三力作用下，靜力平衡土楔在三力作用下，靜力平衡)cos()sin(cos)sin()cos()cos(2122qqqqhe滑裂面是任意給定的，不同滑裂面得滑裂面是任意給定的，不同滑裂面得到一系列土壓力到一系列土壓力e，e是是q q的函數(shù)的函數(shù)，e的的最大值最大值emax，即為墻背的，即為墻背的被動土壓動土壓力力ep，所對應(yīng)的滑動面即是最危險(xiǎn)滑，所對應(yīng)的滑動面即是最危險(xiǎn)滑動面動面2222)cos()cos()sin()sin

19、(1)cos(cos)(cos21hepppkhe221庫侖被動土壓庫侖被動土壓力系數(shù)力系數(shù)土對擋土墻背的摩擦土對擋土墻背的摩擦角，根據(jù)墻背光滑，角，根據(jù)墻背光滑，排水情況查表排水情況查表4-1確確定定0 q qddeh acb eph/3ppppzkkzdzddzdep 221被動土壓力強(qiáng)度被動土壓力強(qiáng)度被動土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，合力作用點(diǎn)在離被動土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，合力作用點(diǎn)在離墻底墻底h/3處，方向與墻背法線成處，方向與墻背法線成，與水平面成（，與水平面成（-）hhkph acb eph/3ppkhe221 被動土壓力被動土壓力ep四、例題分析四、例題分析【例】擋土墻高

20、擋土墻高4.5m4.5m，墻背俯斜，填土為砂土，墻背俯斜，填土為砂土， =17.5kn/m=17.5kn/m3 ， =30=30o o ，填土坡角、填土與墻背摩擦角等，填土坡角、填土與墻背摩擦角等指標(biāo)如圖所示，試按庫侖理論求主動土壓力指標(biāo)如圖所示，試按庫侖理論求主動土壓力ea及作用點(diǎn)及作用點(diǎn) =10=10o o =15=15o o =20=20o o4.5mab =10=10o oeah/3【解答解答】由由 =10=10o o， =15=15o o， =30=30o o， =20=20o o505.0akmknkheaa/8 .89212土壓力作用點(diǎn)在距墻底土壓力作用點(diǎn)在距墻底h/3=1.5m

21、處處222)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos)(cos akn朗肯土壓力理論基于朗肯土壓力理論基于土單元體的應(yīng)力極限平衡條件土單元體的應(yīng)力極限平衡條件建立建立的，采用的，采用墻背豎直、光滑、填土表面水平墻背豎直、光滑、填土表面水平的假定，與實(shí)際的假定，與實(shí)際情況存在誤差，情況存在誤差，主動土壓力偏大，被動土壓力偏小主動土壓力偏大，被動土壓力偏小n庫侖土壓力理論基于庫侖土壓力理論基于滑動塊體的靜力平衡條件滑動塊體的靜力平衡條件建立的，建立的，采用采用破壞面為平面破壞面為平面的假定，與實(shí)際情況存在一定差距（尤的假定，與實(shí)際情況存在一定差距（尤其是當(dāng)墻背與填土間摩擦角較大時(shí)）

22、其是當(dāng)墻背與填土間摩擦角較大時(shí)）n墻背與填土之間的摩擦角與墻背與填土之間的摩擦角與墻背粗糙度、填土性質(zhì)、填墻背粗糙度、填土性質(zhì)、填土表面傾斜程度、墻后排水條件等因素有關(guān)。土表面傾斜程度、墻后排水條件等因素有關(guān)。n為保證擋土墻的安全，對土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)予以為保證擋土墻的安全，對土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)予以折減。折減。五、土壓力計(jì)算方法討論五、土壓力計(jì)算方法討論 六、幾種常見情況下土壓力計(jì)算六、幾種常見情況下土壓力計(jì)算n1.1.填土表面有均布荷載填土表面有均布荷載（以無粘性土為例）（以無粘性土為例） zqhabz zq將均布荷載換算成作用在地面上的當(dāng)量土重將均布荷載換算成作用在地面上的當(dāng)量土重hq填土表面

23、深度填土表面深度z z處豎向應(yīng)力為處豎向應(yīng)力為(q+(q+z) )相應(yīng)主動土壓力強(qiáng)度相應(yīng)主動土壓力強(qiáng)度aakqzp)(a a點(diǎn)土壓力強(qiáng)度點(diǎn)土壓力強(qiáng)度aaaaqkkqp b b點(diǎn)土壓力強(qiáng)度點(diǎn)土壓力強(qiáng)度aabkqhp)( ， 2452 oatgk 六、幾種常見情況下土壓力計(jì)算六、幾種常見情況下土壓力計(jì)算n1.1.填土表面有均布荷載填土表面有均布荷載（以無粘性土為例）（以無粘性土為例） 若填土為粘性土，若填土為粘性土，c0 0臨界深度臨界深度z0 /q)k/(cza20 z0 0 0說明存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)，計(jì)說明存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)，計(jì)算中應(yīng)不考慮負(fù)壓力區(qū)土壓力算中應(yīng)不考慮負(fù)壓力區(qū)土壓力z0 00說明不存在負(fù)

24、側(cè)壓力區(qū)，說明不存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)，按三角形或梯形分布計(jì)算按三角形或梯形分布計(jì)算zqhabz zq將均布荷載換算成作用在地面上的當(dāng)量土重將均布荷載換算成作用在地面上的當(dāng)量土重第六章第六章 土壓力和土坡穩(wěn)定土壓力和土坡穩(wěn)定 6.1 概述 6.2 朗肯土壓力理論 6.3 庫侖土壓力理論 6.4 擋土墻設(shè)計(jì) 6.5 土坡和地基穩(wěn)定分析z=zxk0zzp pakazp ppkpz增加增加減小減小 f zk0z f =c+ tan 伸展伸展壓縮壓縮p pap pp土體處于彈土體處于彈性平衡狀態(tài)性平衡狀態(tài)主動極限平主動極限平衡狀態(tài)衡狀態(tài)被動極限平被動極限平衡狀態(tài)衡狀態(tài)水平方向均勻壓縮水平方向均勻壓縮主動朗肯主

25、動朗肯狀態(tài)狀態(tài)被動朗肯被動朗肯狀態(tài)狀態(tài)水平方向均勻伸展水平方向均勻伸展 六、幾種常見情況下土壓力計(jì)算六、幾種常見情況下土壓力計(jì)算n1.1.填土表面有均布荷載填土表面有均布荷載（以無粘性土為例）（以無粘性土為例） habq將均布荷載換算成作用在地面上的當(dāng)量土重將均布荷載換算成作用在地面上的當(dāng)量土重hqa a點(diǎn)土壓力強(qiáng)度點(diǎn)土壓力強(qiáng)度aaaaqkkqp b b點(diǎn)土壓力強(qiáng)度點(diǎn)土壓力強(qiáng)度aabkqhp)( ， 2452 oatgk 六、幾種常見情況下土壓力計(jì)算六、幾種常見情況下土壓力計(jì)算n1.1.填土表面有均布荷載填土表面有均布荷載（以粘性土為例）（以粘性土為例） 若填土為粘性土，若填土為粘性土，c0

26、0臨界深度臨界深度z0 /q)k/(cza20 z0 0 0說明存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)，計(jì)說明存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)，計(jì)算中應(yīng)不考慮負(fù)壓力區(qū)土壓力算中應(yīng)不考慮負(fù)壓力區(qū)土壓力zqhabz zq將均布荷載換算成作用在地面上的當(dāng)量土重將均布荷載換算成作用在地面上的當(dāng)量土重填土表面深度填土表面深度z z處豎向應(yīng)力為處豎向應(yīng)力為(q+(q+z) )a a點(diǎn)土壓力強(qiáng)度點(diǎn)土壓力強(qiáng)度aaaaaakcqkkckqp22 0200 aaakckzqp 六、幾種常見情況下土壓力計(jì)算六、幾種常見情況下土壓力計(jì)算n1.1.填土表面有均布荷載填土表面有均布荷載（以粘性土為例）（以粘性土為例） z0 00說明不存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)，說明不存在負(fù)

27、側(cè)壓力區(qū)，按三角形或梯形分布計(jì)算按三角形或梯形分布計(jì)算zqhabz zq若填土為粘性土，若填土為粘性土，c0 0將均布荷載換算成作用在地面上的當(dāng)量土重將均布荷載換算成作用在地面上的當(dāng)量土重填土表面深度填土表面深度z z處豎向應(yīng)力為處豎向應(yīng)力為(q+(q+z) )a a點(diǎn)土壓力強(qiáng)度點(diǎn)土壓力強(qiáng)度aaaaaakcqkkckqp22 0200 aaakckzqp 臨界深度臨界深度z0 /q)k/(cza20 n2.2.成層填土情況成層填土情況（無粘性土）（無粘性土） abcd 1 1， 1 1 2 2， 2 2 3 3， 3 3paaaapabab上上pabab下下pacac下下pacac上上pada

28、d擋土墻后有幾層不同類的土擋土墻后有幾層不同類的土層，將上層土視為作用在下層，將上層土視為作用在下層土上的層土上的均布超載均布超載，換算成，換算成下層土的性質(zhì)指標(biāo)的當(dāng)量土下層土的性質(zhì)指標(biāo)的當(dāng)量土層，按下層土的指標(biāo)計(jì)算層，按下層土的指標(biāo)計(jì)算h1h2h30aap111aabkhp 上上a點(diǎn)點(diǎn)b點(diǎn)上界面點(diǎn)上界面b點(diǎn)下界面點(diǎn)下界面211211aaabkhkhp 22下下c點(diǎn)上界面點(diǎn)上界面c點(diǎn)下界面點(diǎn)下界面22211)(aackhhp上上322113332211aaack)hh(k)hh(p 下下d點(diǎn)點(diǎn)3332211)(aadkhhhp說明：說明：合力大小為分合力大小為分布圖形的面積，作用布圖形的面積，

29、作用點(diǎn)位于分布圖形的形點(diǎn)位于分布圖形的形心處心處n2.2.成層填土情況成層填土情況（粘性土）（粘性土） abcdc1， 1 1， 1 1c2， 2 2， 2 2c3， 3 3， 3 3paaaapabab上上pabab下下pacac下下pacac上上padadh1h2h3112aaakcp 111112aaabkckhp 上上a點(diǎn)點(diǎn)b點(diǎn)上界面點(diǎn)上界面b點(diǎn)下界面點(diǎn)下界面222112aaabkckhp 下下c點(diǎn)上界面點(diǎn)上界面c點(diǎn)下界面點(diǎn)下界面22222112aaackck)hh(p 上上33322112aaackck)hh(p 下下d點(diǎn)點(diǎn)3333322112aaadkck)hhh(p n3.3.墻

30、后填土存在地下水墻后填土存在地下水（以無粘性土為例）（以無粘性土為例） abc(h1+ h2)kawh2擋土墻后有地下水時(shí)，作用擋土墻后有地下水時(shí)，作用在墻背上的土側(cè)壓力有在墻背上的土側(cè)壓力有土壓土壓力力和和水壓力水壓力兩部分，可分作兩部分，可分作兩層計(jì)算，一般假設(shè)地下水兩層計(jì)算，一般假設(shè)地下水位上下土層的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)位上下土層的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)相同，相同，地下水位以下土層用地下水位以下土層用浮重度計(jì)算浮重度計(jì)算0aapa點(diǎn)點(diǎn)b點(diǎn)點(diǎn)aabkhp1c點(diǎn)點(diǎn)aaackhkhp21土壓力強(qiáng)度土壓力強(qiáng)度:水壓力強(qiáng)度水壓力強(qiáng)度:b點(diǎn)點(diǎn)0wbpc點(diǎn)點(diǎn)2hpwwc作用在墻背的總壓力作用在墻背的總壓力為土壓力和水壓

31、力之為土壓力和水壓力之和，作用點(diǎn)在合力分和，作用點(diǎn)在合力分布圖形的形心處布圖形的形心處h1h2h七、例題分析七、例題分析【例1】擋土墻高擋土墻高5m5m，墻背直立、光滑，墻后填土面水平，墻背直立、光滑，墻后填土面水平，共分兩層。各層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如圖所示，試求主共分兩層。各層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如圖所示，試求主動土壓力動土壓力ea，并繪出土壓力分布圖。，并繪出土壓力分布圖。h=5m 1 1=17kn/m=17kn/m3c1 1=0=0 1 1=34=34o o 2 2=19kn/m=19kn/m3c2 2=10kpa=10kpa 2 2=16=16o oh1 =2mh2 =3mabcka1

32、10.3070.307ka2 20.5680.568 【解答解答】abch=5mh1=2mh2=3ma點(diǎn)點(diǎn)011aaazkpb點(diǎn)上界面點(diǎn)上界面kpakhpaab4 .10111上上b點(diǎn)下界面點(diǎn)下界面kpakckhpaaab2 .4222211下下c點(diǎn)點(diǎn)kpakckhhpaaac6 .362)(2222211主動土壓力合力主動土壓力合力mknea/6 .712/3)6 .362 . 4(2/24 .1010.4kpa10.4kpa4.2kpa4.2kpa36.6kpa36.6kpa 1 1=17kn/m=17kn/m3c1 1=0=0 1 1=34=34o o 2 2=19kn/m=19kn/m

33、3c2 2=10kpa=10kpa 2 2=16=16o oka1 10.3070.307ka2 20.5680.568七、例題分析七、例題分析【例2】垂直光滑擋土墻，墻高垂直光滑擋土墻，墻高5m5m，墻后填土表面水平，墻后填土表面水平，填土為砂，地下水位在填土表面以下填土為砂，地下水位在填土表面以下2m2m，地下水位以，地下水位以上填土上填土 ，地下水位以下填土，地下水位以下填土 ，墻后填土表面有超載，墻后填土表面有超載 。u試求主動土壓力試求主動土壓力ea及水壓力，并繪出壓力分布圖。及水壓力，并繪出壓力分布圖。35,/173 mknka1 10.270.27ka2 20.2950.2953

34、3,/203 mknsat250m/knq h=5m 1 1=17kn/m=17kn/m3 =35=35o o 2 2=20kn/m=20kn/m3 =33=33o oh1 =2mh2 =3mabcqabch=5mh1=2mh2=3m22.67kpa22.67kpa24.8kpa24.8kpa33.65kpa33.65kpa13.5kpa13.5kpa30kpa30kpa2m3m第六章第六章 土壓力、地基承載力、土壓力、地基承載力、土坡穩(wěn)定土坡穩(wěn)定 6.1 概述 6.2 朗肯土壓力理論 6.3 庫侖土壓力理論 6.4 擋土墻設(shè)計(jì) 6.5 土坡和地基穩(wěn)定分析 一、擋土墻的設(shè)計(jì)步驟一、擋土墻的設(shè)計(jì)

35、步驟n1.1.選擇擋土墻類型，初步擬定墻身斷面尺寸選擇擋土墻類型，初步擬定墻身斷面尺寸n2.2.計(jì)算土應(yīng)力、水壓力、基底應(yīng)力計(jì)算土應(yīng)力、水壓力、基底應(yīng)力n3.3.墻身材料強(qiáng)度驗(yàn)算墻身材料強(qiáng)度驗(yàn)算n4.4.地基穩(wěn)定性驗(yàn)算地基穩(wěn)定性驗(yàn)算n5.5.擋土墻抗傾覆、抗滑移驗(yàn)算擋土墻抗傾覆、抗滑移驗(yàn)算n6.6.變形驗(yàn)算變形驗(yàn)算6.4 擋土墻設(shè)計(jì)6.4 擋土墻設(shè)計(jì) 二、擋土墻類型二、擋土墻類型n1.1.重力式擋土墻重力式擋土墻塊石、磚或素混凝土砌筑而成，塊石、磚或素混凝土砌筑而成，靠自身重力維持穩(wěn)定，墻體抗靠自身重力維持穩(wěn)定，墻體抗拉、抗剪強(qiáng)度都較低。墻身截拉、抗剪強(qiáng)度都較低。墻身截面尺寸大，一般用于墻高面

36、尺寸大，一般用于墻高h(yuǎn)8米的低擋土墻。米的低擋土墻。墻頂墻頂墻基墻基墻趾墻趾墻面墻面墻背墻背e1 1仰斜仰斜e2 2直立直立e3 3俯斜俯斜e1 1e2 2e3 3重重力力式式擋擋墻墻n2.2.懸臂式擋土墻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，市政工程筋承擔(dān)，墻身截面尺寸小，充分利用材料特性，市政工程中常用，適用于墻高中常用，適用于墻高h(yuǎn)5米。米。墻趾墻趾墻踵墻踵立壁立壁鋼筋鋼筋n

37、3.3.扶壁式擋土墻扶壁式擋土墻針對懸臂式擋土墻立臂受力后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)扶彎矩和撓度過大缺點(diǎn)，增設(shè)扶壁，扶壁間距（壁，扶壁間距（0.30.6）h，墻體穩(wěn)定靠扶壁間填土重維持，墻體穩(wěn)定靠扶壁間填土重維持，適用于墻高適用于墻高h(yuǎn)10米。米。墻趾墻趾墻踵墻踵扶壁扶壁n4.4.錨定板式與錨桿式擋土墻錨定板式與錨桿式擋土墻預(yù)制鋼筋混凝土面板、立柱、鋼拉桿和埋在土中錨預(yù)制鋼筋混凝土面板、立柱、鋼拉桿和埋在土中錨定板組成，穩(wěn)定由拉桿和錨定板來維持定板組成，穩(wěn)定由拉桿和錨定板來維持墻板墻板錨定板錨定板基巖基巖錨桿錨桿預(yù)制鋼筋混凝土面板、土工合預(yù)制鋼筋混凝土面板、土工合成材料

38、制成拉筋承受土體中拉力成材料制成拉筋承受土體中拉力是一種新型的擋土結(jié)構(gòu)。這種是一種新型的擋土結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)輕、柔性大、節(jié)約結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)輕、柔性大、節(jié)約材料、工程造價(jià)低、抗震性能好、材料、工程造價(jià)低、抗震性能好、適用于承載力較低的地基等特點(diǎn)，適用于承載力較低的地基等特點(diǎn)，因此目前在鐵路、公路建設(shè)等方因此目前在鐵路、公路建設(shè)等方面應(yīng)用很多。面應(yīng)用很多。 拉筋拉筋面板面板n5.5. 加筋土擋土結(jié)構(gòu)加筋土擋土結(jié)構(gòu)加筋土擋土墻綠化 土工格柵加筋建成56.5m高的加筋擋土墻采用樁基礎(chǔ)，打入地基一定深采用樁基礎(chǔ)，打入地基一定深度，形成板樁墻，用做擋土結(jié)度，形成板樁墻，用做擋土結(jié)構(gòu)，基坑工程中應(yīng)用較廣

39、構(gòu)，基坑工程中應(yīng)用較廣支護(hù)樁支護(hù)樁n6.6. 樁撐擋土結(jié)構(gòu)樁撐擋土結(jié)構(gòu) 三、擋土墻驗(yàn)算三、擋土墻驗(yàn)算n1.1.穩(wěn)定性驗(yàn)算：穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定n2.2.地基承載力驗(yàn)算地基承載力驗(yàn)算n3.3.墻身強(qiáng)度驗(yàn)算墻身強(qiáng)度驗(yàn)算n4.4.變形驗(yàn)算變形驗(yàn)算zfeaeazeaxg06 . 10faxfaztzexegxk抗傾覆穩(wěn)定條件：抗傾覆穩(wěn)定條件：)cos(aazee)sin(aaxeecotzbxf0tanbzzf擋土墻在土壓力作用下可能繞墻趾擋土墻在土壓力作用下可能繞墻趾o點(diǎn)向外傾覆點(diǎn)向外傾覆ox0 xfbzn1.1.穩(wěn)定性驗(yàn)算：穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算z

40、feaeazeaxg06 . 10faxfaztzexegxk抗傾覆穩(wěn)定條件：抗傾覆穩(wěn)定條件：擋土墻在土壓力作用下可能繞墻趾擋土墻在土壓力作用下可能繞墻趾o點(diǎn)向外傾覆點(diǎn)向外傾覆ox0 xfbz不滿足時(shí)應(yīng)采取的措施不滿足時(shí)應(yīng)采取的措施：u擴(kuò)大墻斷面尺寸，增加墻身重量擴(kuò)大墻斷面尺寸，增加墻身重量u墻趾伸長墻趾伸長u修改墻背形狀修改墻背形狀u在擋土墻垂直墻背上做卸荷臺在擋土墻垂直墻背上做卸荷臺n1.1.穩(wěn)定性驗(yàn)算：穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算3 . 1)(tatannsgeegk抗滑穩(wěn)定條件：抗滑穩(wěn)定條件：eaeaneatggngt0o擋土墻在土壓力作用下可能沿基礎(chǔ)底面發(fā)生滑動擋土墻在土

41、壓力作用下可能沿基礎(chǔ)底面發(fā)生滑動0cosggn)cos(0aanee0singgt)sin(0aatee為為基底摩擦基底摩擦系數(shù)，根據(jù)系數(shù)，根據(jù)土的類別查土的類別查表表4-3得到得到n1.1.穩(wěn)定性驗(yàn)算：穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算3 . 1)(tatannsgeegk抗滑穩(wěn)定條件：抗滑穩(wěn)定條件：eaeaneatggngt0o擋土墻在土壓力作用下可能沿基礎(chǔ)底面發(fā)生滑動擋土墻在土壓力作用下可能沿基礎(chǔ)底面發(fā)生滑動不滿足時(shí)應(yīng)采取的措施不滿足時(shí)應(yīng)采取的措施：u擴(kuò)大墻斷面尺寸，增加墻身重量擴(kuò)大墻斷面尺寸，增加墻身重量u擋土墻底面作砂、石墊層擋土墻底面作砂、石墊層u擋土墻底作逆坡?lián)跬翂Φ鬃髂嫫聈在

42、墻趾處加阻滑短樁或在墻踵后在墻趾處加阻滑短樁或在墻踵后加拖板加拖板n1.1.穩(wěn)定性驗(yàn)算：穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算n2.2.地基承載力驗(yàn)算地基承載力驗(yàn)算n3.3.墻身強(qiáng)度驗(yàn)算墻身強(qiáng)度驗(yàn)算fan afvv0 四、重力式擋土墻的體型與構(gòu)造四、重力式擋土墻的體型與構(gòu)造n1.1.墻背傾斜形式墻背傾斜形式重力式擋土墻按墻背傾斜方向分為重力式擋土墻按墻背傾斜方向分為仰斜、直立和俯斜仰斜、直立和俯斜三三種形式，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合確定e1 1仰斜仰斜e2 2直立直立e3 3俯斜俯斜e1 1e2 2e3 3n2.2.擋土墻截

43、面尺寸擋土墻截面尺寸u砌石擋土墻頂寬不小于砌石擋土墻頂寬不小于0.5m0.5m，混凝土墻可縮小為混凝土墻可縮小為0.20m0.20m0.40m0.40m，重力式擋土墻基礎(chǔ)底寬約為墻高重力式擋土墻基礎(chǔ)底寬約為墻高的的1/21/21/31/3u為了增加擋土墻的抗滑穩(wěn)定性，為了增加擋土墻的抗滑穩(wěn)定性，將基底做成逆坡將基底做成逆坡u當(dāng)墻高較大，基底壓力超過地當(dāng)墻高較大，基底壓力超過地基承載力時(shí)，可加設(shè)墻趾臺階基承載力時(shí)，可加設(shè)墻趾臺階逆坡逆坡墻趾臺階墻趾臺階u擋土墻基底埋深一般應(yīng)不小于擋土墻基底埋深一般應(yīng)不小于0.5m0.5mn3.3.墻后排水措施墻后排水措施擋土墻后填土由于雨擋土墻后填土由于雨水入滲

44、，抗剪強(qiáng)度降水入滲，抗剪強(qiáng)度降低，土壓力增大，同低，土壓力增大，同時(shí)產(chǎn)生水壓力，對擋時(shí)產(chǎn)生水壓力，對擋土墻穩(wěn)定不利，因此土墻穩(wěn)定不利，因此擋土墻應(yīng)設(shè)置很好的擋土墻應(yīng)設(shè)置很好的排水措施，增加其穩(wěn)排水措施，增加其穩(wěn)定性定性墻后填土宜選擇透水性較強(qiáng)的填料，例如砂土、礫石、碎墻后填土宜選擇透水性較強(qiáng)的填料，例如砂土、礫石、碎石等，若采用粘土，應(yīng)混入一定量的塊石，增大透水性和石等，若采用粘土，應(yīng)混入一定量的塊石，增大透水性和抗剪強(qiáng)度，墻后填土應(yīng)分層夯實(shí)抗剪強(qiáng)度，墻后填土應(yīng)分層夯實(shí)n4.4.填土質(zhì)量要求填土質(zhì)量要求泄水孔泄水孔粘土夯實(shí)粘土夯實(shí)濾水層濾水層泄水孔泄水孔粘土夯實(shí)粘土夯實(shí)粘土夯實(shí)粘土夯實(shí) 截水溝

45、截水溝【例1】一擋土墻（重度一擋土墻（重度22kn/m22kn/m3 3）墻高）墻高5m5m，頂寬，頂寬2m2m，底寬，底寬3m3m，墻面傾斜，墻背垂直光滑，填土表面水平，墻面傾斜，墻背垂直光滑，填土表面水平，填土為填土為砂，地下水位在填土表面以下砂，地下水位在填土表面以下2m2m，地下水位以上填土，地下水位以上填土 ，地下水位以下填土，地下水位以下填土 ，墻后填土表面有超載墻后填土表面有超載 。墻底摩擦系數(shù)為墻底摩擦系數(shù)為0.640.64。試驗(yàn)算擋土墻抗滑及抗傾覆安全系數(shù)是否滿足要求。試驗(yàn)算擋土墻抗滑及抗傾覆安全系數(shù)是否滿足要求。35173 ,m/knka1 10.270.27ka2 20.

46、2950.29533203 ,m/knsat250m/knq h=5m 1 1=17kn/m=17kn/m3 =35=35o o 2 2=20kn/m=20kn/m3 =33=33o oh1 =2mh2 =3mabcq2m3m五、例題分析五、例題分析【例1】一擋土墻（重度一擋土墻（重度22kn/m22kn/m3 3）墻高）墻高5m5m，頂寬，頂寬2m2m，底寬，底寬3m3m，墻面傾斜，墻背垂直光滑，填土表面水平，墻面傾斜，墻背垂直光滑，填土表面水平，填土為填土為砂，地下水位在填土表面以下砂，地下水位在填土表面以下2m2m，地下水位以上填土，地下水位以上填土 ，地下水位以下填土，地下水位以下填土

47、 ，墻后填土表面有超載墻后填土表面有超載 。墻底摩擦系數(shù)為墻底摩擦系數(shù)為0.640.64。試驗(yàn)算擋土墻抗滑及抗傾覆安全系數(shù)是否滿足要求。試驗(yàn)算擋土墻抗滑及抗傾覆安全系數(shù)是否滿足要求。35173 ,m/kn33203 ,m/knsat250m/knq abch=5mh1=2mh2=3m22.67kpa22.67kpa24.8kpa24.8kpa33.65kpa33.65kpa13.5kpa13.5kpa30kpa30kpa2m3m五、例題分析五、例題分析【例2】設(shè)計(jì)一漿砌塊石擋土墻（重度設(shè)計(jì)一漿砌塊石擋土墻（重度23kn/m23kn/m3 3），墻高），墻高5.5m5.5m，墻背垂直光滑，填土表

48、面水平，填土為砂土，墻背垂直光滑，填土表面水平，填土為砂土， =18kn/m=18kn/m3 ， =35=35o o ，墻底摩擦系數(shù)為，墻底摩擦系數(shù)為0.60.6，墻底地基承，墻底地基承載力為載力為200kpa200kpa。試設(shè)計(jì)擋土墻的斷面尺寸，使之滿足抗。試設(shè)計(jì)擋土墻的斷面尺寸，使之滿足抗傾覆、抗滑移穩(wěn)定要求。傾覆、抗滑移穩(wěn)定要求。h=5.5m =18kn/m=18kn/m3 =35=35o o第六章第六章 土壓力、地基承載力、土壓力、地基承載力、土坡穩(wěn)定土坡穩(wěn)定 6.1 概述 6.2 朗肯土壓力理論 6.3 庫侖土壓力理論 6.4 擋土墻設(shè)計(jì) 6.5 土坡和地基穩(wěn)定分析6.5 土坡穩(wěn)定分

49、析 無粘性土土坡穩(wěn)定分析 粘性土土坡穩(wěn)定分析學(xué)習(xí)要求：學(xué)習(xí)要求：掌握土坡滑動失穩(wěn)的機(jī)理，砂土土坡、粘土土坡掌握土坡滑動失穩(wěn)的機(jī)理，砂土土坡、粘土土坡的整體穩(wěn)定分析方法和了解成層土土坡穩(wěn)定分析條分的整體穩(wěn)定分析方法和了解成層土土坡穩(wěn)定分析條分法。法。一、土坡穩(wěn)定概述天然土坡天然土坡人工土坡人工土坡由于地質(zhì)作用而由于地質(zhì)作用而自然形成的土坡自然形成的土坡 在天然土體中開挖在天然土體中開挖或填筑而成的土坡或填筑而成的土坡 山坡、江河山坡、江河湖海岸坡湖海岸坡基坑、基槽基坑、基槽、路基、堤壩路基、堤壩坡底坡底坡腳坡腳坡角坡角坡頂坡頂坡高坡高土坡穩(wěn)定分析問題土坡穩(wěn)定分析問題一、土坡穩(wěn)定概述 土坡失穩(wěn)含義

50、：土坡失穩(wěn)含義： 填方或挖方土坡由于坡角過陡、坡頂荷重過填方或挖方土坡由于坡角過陡、坡頂荷重過大、振動以及地下水自坡面溢出等因素導(dǎo)致土坡大、振動以及地下水自坡面溢出等因素導(dǎo)致土坡滑動、喪失穩(wěn)定滑動、喪失穩(wěn)定 土坡失穩(wěn)原因：土坡失穩(wěn)原因：1 1、外界力的作用破壞了土體內(nèi)原來的應(yīng)力平衡狀態(tài)、外界力的作用破壞了土體內(nèi)原來的應(yīng)力平衡狀態(tài), ,土坡內(nèi)剪應(yīng)力增加土坡內(nèi)剪應(yīng)力增加2 2、土的抗剪強(qiáng)度由于受到外界各種因素的影響而降、土的抗剪強(qiáng)度由于受到外界各種因素的影響而降低，促使土坡失穩(wěn)破壞。低，促使土坡失穩(wěn)破壞。u1.土坡坡度：土坡坡度：u2.土坡高度：土坡高度：u3.土的性質(zhì)：土的性質(zhì)：u4.氣象條件：

51、氣象條件：u5.地下水的滲透：地下水的滲透：u6.強(qiáng)烈地震：強(qiáng)烈地震：影響土坡穩(wěn)定的因素影響土坡穩(wěn)定的因素 穩(wěn)定分析方法：穩(wěn)定分析方法： 采用極限平衡理論，假定滑動面形狀，用庫采用極限平衡理論，假定滑動面形狀，用庫侖定律，計(jì)算穩(wěn)定安全系數(shù)侖定律，計(jì)算穩(wěn)定安全系數(shù)k k坡底坡底坡腳坡腳坡角坡角坡頂坡頂坡高坡高坡面坡面坡肩坡肩基本假設(shè)基本假設(shè)根據(jù)實(shí)際觀測，由均質(zhì)砂性土構(gòu)成的土坡，破壞時(shí)滑動根據(jù)實(shí)際觀測，由均質(zhì)砂性土構(gòu)成的土坡，破壞時(shí)滑動面大多近似于平面，成層的非均質(zhì)的砂類土構(gòu)成的土坡，破面大多近似于平面，成層的非均質(zhì)的砂類土構(gòu)成的土坡，破壞時(shí)的滑動面也往往近于一個(gè)平面，因此在分析砂性土的土壞時(shí)的滑

52、動面也往往近于一個(gè)平面，因此在分析砂性土的土坡穩(wěn)定時(shí)，一般均坡穩(wěn)定時(shí)，一般均假定滑動面是平面假定滑動面是平面。二、無粘性土坡穩(wěn)定分析 簡單土坡簡單土坡二、無粘性土坡穩(wěn)定分析二、無粘性土坡穩(wěn)定分析tt均質(zhì)的無粘性土土坡，均質(zhì)的無粘性土土坡，在干燥或完全浸水條在干燥或完全浸水條件下，土粒間無粘結(jié)件下，土粒間無粘結(jié)力力 只要位于坡面上的土單只要位于坡面上的土單元體能夠保持穩(wěn)定，則元體能夠保持穩(wěn)定，則整個(gè)坡面就是穩(wěn)定的整個(gè)坡面就是穩(wěn)定的 單元體單元體穩(wěn)定穩(wěn)定tt土坡整土坡整體穩(wěn)定體穩(wěn)定nwwttn穩(wěn)定條件：穩(wěn)定條件：ttsinwt coswntannt 砂土的內(nèi)砂土的內(nèi)摩擦角摩擦角tancoswt 抗

53、滑力與滑抗滑力與滑動力的比值動力的比值 穩(wěn)定性系數(shù)，取穩(wěn)定性系數(shù)，取1.11.5 tantansintancos wwttks自然休止角自然休止角（安息角）（安息角） 砂性土坡所形成的最大坡角就是砂土的內(nèi)摩砂性土坡所形成的最大坡角就是砂土的內(nèi)摩擦角擦角 根據(jù)這一原理，工程上可以通過根據(jù)這一原理，工程上可以通過堆砂錐體法堆砂錐體法確定砂土內(nèi)摩擦角確定砂土內(nèi)摩擦角【例】某砂土場地需開挖基坑，已知砂土的自然休止角某砂土場地需開挖基坑，已知砂土的自然休止角為為3232。求：求：1 1、放坡時(shí)的極限坡角；、放坡時(shí)的極限坡角； 2 2、若取安全系數(shù)為、若取安全系數(shù)為1.31.3，穩(wěn)定坡角為多少；，穩(wěn)定坡角

54、為多少； 3 3、若取坡角為、若取坡角為2323 ，穩(wěn)定安全系數(shù)為多少。，穩(wěn)定安全系數(shù)為多少。 例題分析例題分析 321cr、7 .252ktgarctgtgtgk、47. 13tgtgk、 均質(zhì)粘性土土坡在失穩(wěn)破壞時(shí)，其滑動面常常是一曲面，均質(zhì)粘性土土坡在失穩(wěn)破壞時(shí)，其滑動面常常是一曲面，通常近似于圓柱面，在橫斷面上則呈現(xiàn)圓弧形。實(shí)際土坡在滑通常近似于圓柱面，在橫斷面上則呈現(xiàn)圓弧形。實(shí)際土坡在滑動時(shí)形成的滑動面與坡角動時(shí)形成的滑動面與坡角b b、地基土強(qiáng)度以及土層硬層的位置等、地基土強(qiáng)度以及土層硬層的位置等有關(guān)，一般可形成如下三種形式：有關(guān)，一般可形成如下三種形式： 1.1.坡腳圓（坡腳圓（

55、a a）；）；2.2.坡面圓（坡面圓（b b）；）；3.3.中點(diǎn)圓（中點(diǎn)圓（c c）三、粘性土土坡穩(wěn)定分析 三、粘性土土坡穩(wěn)定分析 1 1、瑞典圓弧滑動法、瑞典圓弧滑動法2 2、條分法、條分法3 3、泰勒穩(wěn)定因素法、泰勒穩(wěn)定因素法三、粘性土土坡穩(wěn)定分析 1 1、瑞典圓弧滑動法、瑞典圓弧滑動法nfwrobd假定滑動面為圓柱面，假定滑動面為圓柱面，截面為圓弧，利用土截面為圓弧，利用土體極限平衡條件下的體極限平衡條件下的受力情況：受力情況： 滑動面上的最大抗滑動面上的最大抗滑力矩與滑動力矩滑力矩與滑動力矩之比之比, ,取取1.11.11.51.5wdrlmmkfsrscaks是任意假定某個(gè)滑動面是任

56、意假定某個(gè)滑動面的抗滑安全系數(shù)，實(shí)際要的抗滑安全系數(shù)，實(shí)際要求的是與最危險(xiǎn)滑動面相求的是與最危險(xiǎn)滑動面相對應(yīng)的最小安全系數(shù)對應(yīng)的最小安全系數(shù) 假定若干假定若干滑動面滑動面 最小安全最小安全系數(shù)系數(shù) nfwrobdca 最危險(xiǎn)滑動面圓心的確定最危險(xiǎn)滑動面圓心的確定12roba對于均質(zhì)粘性土對于均質(zhì)粘性土土坡，其最危險(xiǎn)土坡，其最危險(xiǎn)滑動面通過坡腳滑動面通過坡腳 =0=0 圓心位置由圓心位置由1 1，2 2確定確定ob12ahe2h4.5hk ks s 00 圓心位置在圓心位置在eoeo的延長線上的延長線上 表表4-4 4-4 最危險(xiǎn)滑動面圓心位置最危險(xiǎn)滑動面圓心位置 和和 的數(shù)值的數(shù)值土坡坡度土坡

57、坡度坡角坡角1:0.586029401:14528371:1.53341 26351:2263425351:3182625351:4140325361:5111925371 2 1 2 2 2、條分法、條分法abcdiiocrabh對于外形復(fù)雜、對于外形復(fù)雜、 00的粘性的粘性土土坡，土體分層情況時(shí)，土土坡，土體分層情況時(shí)，要確定滑動土體的重量及其要確定滑動土體的重量及其重心位置比較困難，而且抗重心位置比較困難，而且抗剪強(qiáng)度的分布不同，一般采剪強(qiáng)度的分布不同，一般采用條分法分析用條分法分析 各土條對滑弧各土條對滑弧圓心的抗滑力圓心的抗滑力矩和滑動力矩矩和滑動力矩 滑動土體滑動土體分為若干分為若

58、干垂直土條垂直土條土坡穩(wěn)定土坡穩(wěn)定安全系數(shù)安全系數(shù) 2 2、條分法、條分法abcdiiocrabh1.1.假定問題為平面問題假定問題為平面問題2.2.假定危險(xiǎn)滑動面（即假定危險(xiǎn)滑動面（即剪切面）為圓弧面剪切面）為圓弧面3.3.假定抗剪強(qiáng)度全部得假定抗剪強(qiáng)度全部得到發(fā)揮到發(fā)揮4.4.不考慮各分條之間的不考慮各分條之間的作用力作用力條分法分析步驟條分法分析步驟abcdiiocrabh1.1.按比例繪出土坡剖面按比例繪出土坡剖面 2.2.任選一圓心任選一圓心o o，確定，確定滑動面，將滑動面以上滑動面，將滑動面以上土體分成幾個(gè)等寬或不土體分成幾個(gè)等寬或不等寬土條等寬土條 3.3.每個(gè)土條的受力分析每

59、個(gè)土條的受力分析 cdbalixipixi+1pi+1nitiwi靜力平衡靜力平衡假設(shè)兩組合力假設(shè)兩組合力( (p pi i，x xi i) ) ( (p pi i1 1，x xi i1 1) )iiiwncosiiiwtsiniiiiiiwllncos1iiiiiiwlltsin1條分法分析步驟條分法分析步驟4.4.滑動面的總滑動力矩滑動面的總滑動力矩 iiiwrtrtrsin5.5.滑動面的總抗滑力矩滑動面的總抗滑力矩 )tancos(taniiiiiiiiiifilcwrlcrlrrt6.6.確定安全系數(shù)確定安全系數(shù) iiiiiiiswlctgwtrrtk sincos abcdiioc

60、rabhcdbalixipixi+1pi+1niti條分法是一種試算法，應(yīng)選取條分法是一種試算法，應(yīng)選取不同圓心位置和不同半徑進(jìn)行不同圓心位置和不同半徑進(jìn)行計(jì)算，求最小的安全系數(shù)計(jì)算，求最小的安全系數(shù) 4 4、泰勒穩(wěn)定因素法、泰勒穩(wěn)定因素法土坡的穩(wěn)定性相關(guān)因素：土坡的穩(wěn)定性相關(guān)因素：抗剪強(qiáng)度指標(biāo)抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c c和和 、重度重度 、土坡的尺寸、土坡的尺寸坡角坡角 和坡高和坡高h(yuǎn) h泰勒（泰勒（taylor,d.wtaylor,d.w，19371937）用圖表表達(dá)影）用圖表表達(dá)影響因素的相互關(guān)系響因素的相互關(guān)系 chncrs穩(wěn)定因數(shù)穩(wěn)定因數(shù)土坡的臨界高土坡的臨界高度或極限高度度或極限高度 根據(jù)不