土壓力和支擋結(jié)構(gòu)

1、八 土壓力和支擋結(jié)構(gòu)一、選擇題。1如果土推墻而使擋土墻發(fā)生一定的位移，使土體達到極限平衡狀態(tài)，這時作用在墻背上的土壓力是何種土壓力？（A）靜止土壓力 （B）主動土壓力 （C）被動土壓力2按郎金土壓力理論計算擋土墻背面的主動土壓力時，墻背時何種應(yīng)力平面？（A）大主應(yīng)力平面 （B）小主應(yīng)力平面 （C）滑動面3擋土墻背面的粗糙程度，對郎金土壓力計算結(jié)果有何直接影響？（A）使土壓力變大 （B）使土壓力變小 （C）對土壓力無影響4在粘性土中挖土，最大直立高度為多少？（A） （B）（C）5在擋土墻的墻背豎直且光滑，墻后填土水平，粘聚力c=0，采用郎金解和庫倫解，得到的主動土壓力有何差異？（A）郎金解大 （

2、B）庫倫解大 （C）相同6擋土墻后的填土應(yīng)該密實些好，還是疏松些好？為什么？（A）填土應(yīng)該疏松些好，因為松土的重度小，土壓力就?。˙）填土應(yīng)該密實些好，因為土的大，土壓力就?。–）填土的密實度與土壓力大小無關(guān)。7庫倫土壓力理論通常適用于哪種土類？（A）粘性土 （B）砂性土 （C）各類土8擋土墻的墻背與填土的摩擦角對按庫倫主動土壓力計算的結(jié)果有何影響？（A）越大，土壓力越小 （B）越大，土壓力越大（C）與土壓力大小無關(guān)，僅影響土壓力作用方向9 作用在擋土墻上的主動土壓力，靜止土壓力，被動土壓力的大小依次為（ ）（A）（B）（C）（D）10 地下室外墻所受的土壓力可視為（ ）（A）主動土壓力（B）

3、被動土壓力（C）靜止土壓力（D）靜止水壓力11 用郎肯土壓力理論計算擋土墻壓力時，使用條件之一為（ ）（A）墻后填土干燥（B）墻背粗糙（C）墻背光滑（D）墻背傾斜12 用庫倫土壓力理論計算擋土墻壓力時，下述哪種情況的主動土壓力最??？（ ）（A）土的內(nèi)摩擦角較小，墻背傾斜角較大（B）土的內(nèi)摩擦角較小，墻背傾斜角較?。–）土的內(nèi)摩擦角較大，墻背傾斜角較?。―）土的內(nèi)摩擦角較大，墻背傾斜角較大13 郎肯土壓力理論中，當墻后填土達到主動郎肯狀態(tài)時，填土破裂面與水平面夾角為（ ）（A） （B） （C） （D）14 下列土料準備作為擋土墻后填土：（a）黏性土，（b）摻入適量塊石的黏性土，（c）淤泥質(zhì)土，（

4、d）碎石、礫石、粗砂，指出下列選項正確的是（ ）（A）a和c （B）b和c （C）b和d （D）a和c和d15 若產(chǎn)生主動土壓力，被動土壓力，所需擋土墻的位移分別為，則下列正確的為（ ）（A）（B）（C）（D）16 擋土墻后填土應(yīng)選用（ ）（A）砂土 （B）耕植土 （C）膨脹土 （D）淤泥17 擋土墻驗算應(yīng)滿足（ ）（A） （B）（C） （D）18 重力式擋土墻穩(wěn)定靠（ ）（A）墻后底板上的土重（B）墻背與土的摩擦力（C）墻后底板的自重（D）強的自重答案：1B 2A 3C 4B 5C 6B 7B 8A 9（A） 10（C） 11（C） 12（C）13（A） 14（C） 15（A） 16（A）

5、17（D） 18（D）二、問答題1.用土的極限平衡理論說明主動土壓力和被動土壓力的概念。答：主動土壓力：擋土墻背離墻背方向移動或轉(zhuǎn)動墻后土體向墻一側(cè)發(fā)展，使土對墻的壓力減小，當位移量達某一定值時，土體處于極限平衡狀態(tài)，墻背填土開始出現(xiàn)連續(xù)的滑動面，墻背與滑動面之間的土楔有跟隨擋土墻一起向下滑動的趨勢。此時，墻后土體達主動極限平衡狀態(tài)，作用在墻背上的土壓力達最小值，該土壓力即為主動土壓力。 被動土壓力：當擋土墻在外力的作用下向著墻背方向移動或轉(zhuǎn)動時，墻背擠壓土體，使土壓力逐漸增大，當位移量達一定值時，土體也開始出現(xiàn)連續(xù)的滑動面形成的土楔隨擋土墻一起向上滑動。此時，墻后土體處于被動極限平衡狀態(tài)，作

6、用在擋土墻上的土壓力增至最大，這就是被動土壓力。2 土壓力有哪幾種？其定義分別是什么？試比較大小。3 影響土壓力大小的因素是什么？其中最主要的因素是什么？4 試比較郎肯土壓力理論和庫倫土壓力理論的優(yōu)缺點和各自的適用范圍？5 采用哪些措施可提高擋土墻的穩(wěn)定性？答案：1答：主動土壓力：擋土墻背離墻背方向移動或轉(zhuǎn)動墻后土體向墻一側(cè)發(fā)展，使土對墻的壓力減小，當位移量達某一定值時，土體處于極限平衡狀態(tài)，墻背填土開始出現(xiàn)連續(xù)的滑動面，墻背與滑動面之間的土楔有跟隨擋土墻一起向下滑動的趨勢。此時，墻后土體達主動極限平衡狀態(tài)，作用在墻背上的土壓力達最小值，該土壓力即為主動土壓力。 被動土壓力：當擋土墻在外力的作

7、用下向著墻背方向移動或轉(zhuǎn)動時，墻背擠壓土體，使土壓力逐漸增大，當位移量達一定值時，土體也開始出現(xiàn)連續(xù)的滑動面形成的土楔隨擋土墻一起向上滑動。此時，墻后土體處于被動極限平衡狀態(tài)，作用在擋土墻上的土壓力增至最大，這就是被動土壓力。2答：（1）土壓力分主動土壓力、被動土壓力、靜止土壓力，（2）當擋土墻向離開土體方向移動至土體達到極限平衡狀態(tài)時，作用在墻上的土壓力稱為主動土壓力；當擋土墻向土體方向移動至土體達到極限平衡狀態(tài)時，作用在墻上的土壓力稱為被動土壓力；當擋土墻靜止不動，土體處于彈性平衡狀態(tài)時，土對墻的壓力稱為靜止土壓力。（3）三者大小：3答：影響土壓力大小的因素：墻體移動方向和位移量、墻后填土

8、種類、填土面形式、墻的截面剛度、地基變形、擋土墻性狀等等。其中最主要的因素是擋土墻的移動方向和位移量。4答：（1）郎肯土壓力理論建立在半空間中的應(yīng)力狀態(tài)和極限平衡理論上，概念比較明確，公式簡單，便于記憶，對于黏性土和無黏性土都可以用該公式計算，在工程中應(yīng)用廣泛。但必須假設(shè)墻背直立光滑，墻后填土水平，使應(yīng)用受到限制，并由于忽略了墻背和土之間的摩擦影響，使計算的主動土壓力偏大，被動土壓力偏小。（2）庫倫土壓力理論根據(jù)墻后滑動土楔的靜力平衡條件推導(dǎo)出土壓力計算公式，考慮了墻背和土之間的摩擦影響，可用于墻背傾斜、填土面傾斜的情況。但由于該理論假設(shè)填土是無黏性土，因此不能用該理論直接計算黏性土的土壓力。

9、庫倫理論假設(shè)墻后填土破壞時，破裂面是一平面，實際是曲面。故在計算主動土壓力時可滿足工程所要求的精度，但在計算被動土壓力是偏差較大。5答：（1）提高抗滑穩(wěn)定性措施：修改擋土墻的斷面尺寸，通常加大底寬，增加自重以增大抗滑力；在擋土墻基底鋪設(shè)砂、碎石墊層，提高摩擦系數(shù)，增大抗滑力；將擋土墻基底做成逆坡，利用滑動面上部分反力抗滑；在軟土地基上，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)相差很小，采用其他方法無效或不經(jīng)濟時可在擋土墻踵后面加鋼筋混凝土拖板，利用拖板上的填土重增大抗滑力。（2）提高抗傾覆個措施：修改擋土墻的尺寸，加大底寬，增加自重；伸長墻前趾；將墻背做成仰斜；做卸荷臺。三、計算題1已知一擋土墻4m高，墻背豎直光滑，

10、墻后填土面水平，填土重度，對填土進行了兩次三軸試驗，土樣破壞時的大小主應(yīng)力分別為：，和，試求：（1）作用在墻底標高上的主動土壓力和墻上的主動土壓力的合力（2）作用在墻底標高上的被動土壓力和墻上的被動土壓力的合力2已知擋土墻4m高，墻背豎直光滑，墻后填土面水平，填土重度，對填土采樣進行了兩次直接剪切試樣，試驗結(jié)果：（1）=100kpa，（2），。試求：（1） 主動破壞時，作用在墻頂下3m處的土壓力和墻背上土壓力的合力（2） 被動破壞時，作用在墻頂下3m處的土壓力和墻背上土壓力的合力3已知一擋土墻4m高，墻背豎直光滑，墻后填土面水平，填土的基本性質(zhì)如下：含水率，孔隙比，土粒比重，試求：（1）墻頂以

11、下3.5m處的主動土壓力和墻背所受主動土壓力的合力；（2）墻頂以下3.5m處的被動土壓力和墻背所受被動土壓力的合力。4一擋土墻4m高，墻背豎直光滑，墻后填土面水平，墻后填土為中砂，含水率，孔隙比，土粒比重，若地下水位自墻底處上升到地面，求作用在墻背上的總壓力合力和總壓力合力的變化。（砂的強度指標，不變，）5一擋土墻4m高，墻背豎直光滑，墻后填土面水平，墻后填土為中砂，含水率，孔隙比，土粒比重，若地下水位自墻底處上升2m，求：（1）作用在墻底處主動土壓力和主動土壓力的變化；（2）作用在墻底處的總壓力和總壓力的變化。（砂的強度指標，不變，）6一擋土墻4m高，墻背豎直光滑，墻后填土面水平，填土為飽和

12、粘性土，靜止側(cè)壓力系數(shù)，空隙水壓力參數(shù)B=1，A=0.35，墻由靜止狀態(tài)突然發(fā)生一位移，是墻后填土達到主動破壞，試分析墻頂下3m處瞬時發(fā)生多大的孔隙水壓力和有效大主應(yīng)力。7一擋土墻6m高，墻背豎直光滑，墻后填土面水平，填土為粘性土，為測量作用在墻背上的主動土壓力，試求土壓力盒的最小埋置深度，若墻后土面上有一均布荷載，此時壓力盒的埋置深度又為多少？8擋土墻6m高，墻背豎直光滑，墻后填土面水平，并有15kpa的均布荷載，地下水位在地表處，取土樣進行固結(jié)快剪試驗，土樣在作用下，破壞時剪應(yīng)力，孔隙水壓力，若粘聚力c=0，水上土的重度，水下，試求：（1）墻底處的主動土壓力（2）墻背上主動土壓力合力及其作

13、用點位置（3）墻背上總壓力合力及其作用點位置9擋土墻6m高，墻背豎直光滑，墻后填土面水平，當發(fā)生主動破壞時墻后，一組滑動面為墻背平面和一條與墻角水平夾角的斜面，土的重度，按庫倫理論計算作用在墻上的主動土壓力10一擋土墻5m高，墻背豎直光滑，墻后填土面水平，墻后填土分兩層，地表下2m范圍內(nèi)土層，；25m內(nèi)土層，；地下水位在土層分界面處，試求：（1）第一層土地面的主動土壓力；（2）第二層土頂面的主動土壓力；（3）主動狀態(tài)時作用在墻背上總壓力及作用點位置。11用水土分算法計算如圖所示擋土墻的主動土壓力及水壓力的分布圖及其合力。已知填土為砂土，土的物理力學(xué)性質(zhì)指標如圖所示。（圖P111 6-40）12

14、某擋土墻如圖所示。已知墻高H=5m，墻背傾角，填土為細砂，填土面水平（），。按庫倫理論求作用在墻上的主動土壓力。（圖P111 6-41 ）13某公路路肩擋土墻如圖所示。計算作用在每延米長擋土墻上由于汽車荷載引起的主動土壓力值。計算資料：已知路面寬7m；荷載為汽車-15級；填土重度，內(nèi)摩擦角，粘聚力c=0，擋土墻高H=8m，墻背摩擦角，伸縮縫間距為10m。（圖P112 6-42）14按郎金土壓力理論計算如圖所示擋土墻的主動土壓力及其分布圖。（圖P112 6-43）15驗算圖5-17 P130所示擋土墻的抗滑穩(wěn)定是否滿足要求（被動土壓力取60%參與穩(wěn)定驗算）。16.求圖5-18 P130所示擋土墻

15、超載情況下的被動及分布（用郎肯公式）。17.有一毛石砌筑的重力式擋土墻（如圖5-20 P131所示），砌體重度為22kN/m3，已知墻背作用的主動土壓力=112kN/m，作用點離墻底2m，地基土的設(shè)計承載力為220kPa，土的重度為19 kN/m3，基地摩擦系數(shù)為0.4，試驗算該墻是否傾覆。18.已知擋土墻高H=10m，墻后填土為中砂，=18kN/m3，=20kN/m3，=30°；墻背垂直、光滑，填土面水平，計算總靜止土壓力，總主動土壓力；當?shù)叵滤簧仙岭x墻頂6m時，計算墻所受的和水壓力。19.計算作用在圖5-26 P134所示擋土墻上的被動土壓力分布圖及其合力（墻背垂直、光滑，墻

16、后填土面水平）20.圖5-27 P135所示的擋土墻，強背面傾角=30°，墻高5m，墻后無粘性土的重度=17.6kN/m3，內(nèi)摩擦角=30°。試用Coulumb土壓力理論計算總的主動土壓力的大小、方向和作用點的位置。取。21.已知樁周土為沙礫，=19kN/m3，=30°，C=0?；娱_挖深度h=1.8m。安全系數(shù)取用K=2，計算圖5-29 P135所示懸臂式板樁墻需要的入土深度t及樁身最大彎矩值。22 已知某混凝土擋土墻墻高為h=6.0m，墻背豎直，墻后填土面水平，填土重度=19kN/m3，內(nèi)摩擦角=30°，黏聚力C=10kPa。計算作用在此擋土墻上的靜

17、止土壓力、主動土壓力、被動土壓力，并畫出土壓力分布圖。23 已知某混凝土擋土墻墻高為h=6.0m，墻背豎直，墻后填土面水平，填土平均分兩層：第一層土的重度，黏聚力，內(nèi)摩擦角，第二層土重度，黏聚力，內(nèi)摩擦角。計算作用在此擋土墻上的主動土壓力大小，并畫出主動土壓力分布圖。24 某擋土墻墻高6m，墻背垂直、光滑，墻后填土面水平，作用有連續(xù)均布荷載，填土各項指標。試計算被動土壓力。25 某擋土墻高度10m，墻背垂直、光滑，墻后填土面水平，填土上作用均布荷載，墻后填土分兩層：上層為中砂，重度，內(nèi)摩擦角，層厚；下層為粗砂，重度，地下水位在離墻頂6.0m處，水下粗砂的飽和重度為。計算作用在此擋土墻上的總主動

18、土壓力和水壓力。26 如圖6-1 P91所示，一擋土墻，墻高7.0m，墻背與豎直線夾角，墻后填土坡角，墻背與填土的摩擦角。試求主動土壓力及其作用點。27 某重力式擋土墻高5m，墻背豎直光滑，填土面水平，如圖6-2 P91所示，砌體重度，基地摩擦系數(shù)，作用在墻背上的主動土壓力。試求抗滑安全系數(shù)和抗傾覆安全系數(shù)，并驗算其穩(wěn)定性。28擋土墻高6m，墻背垂直、光滑、填土面水平，填土分兩層，第一層為砂土，第二層為粘性土，各土層的物理力學(xué)性指標如圖所示，試求主動土壓力強度，繪出主動土壓力沿墻高的分布圖。29擋土墻高6m，墻背垂直、光滑、墻后填土水平，填土的重度18kN/，c=0,，試求：( a )墻后無地

19、下水時的總主動土壓力；( b )當?shù)叵滤浑x墻底2m時，作用在擋土墻上的總壓力(包括土壓力和水壓力)，地下水位以下填土的飽和重度19kN/。30某擋土墻高5m，墻背垂直、光滑、墻后填土水平， 填土面有連續(xù)均布荷載q=20kPa，填土的物理力學(xué)性指標如圖所示，試計算主動土壓力。31如圖所示的擋土墻，墻自身的砌體重度22kN/，試驗算擋土墻的穩(wěn)定性。32 按朗肯土壓力理論計算圖所示擋土墻上的主動土壓力及分布圖。中砂 亞粘土 3m2m33已知橋臺臺背寬度，橋臺高度。填土性質(zhì)為：，；地基土為粘土，：，；土的側(cè)壓力系數(shù)。用朗肯土壓力理論計算圖所示拱橋橋臺墻背上的靜止土壓力及被動土壓力，并繪出其分布圖。粘

20、土填土4m2m34 已知墻高，墻背傾角，墻背摩擦角；填土面水平，。用庫倫土壓力理論計算圖示擋土墻上的主動土壓力值及滑動面方向。H=6m35已知填土，；擋土墻高度，墻背傾角，墻背摩擦角。用庫爾曼圖解法計算如圖所示擋土墻上的主動土壓力。H5m36 已知樁周土為砂礫，基坑開挖深度，安全系數(shù)取用，計算懸臂式板樁墻需要的入土深度t及樁身最大彎矩值。解：當時：計算得朗肯土壓力系數(shù)，若令板樁入土深度為t，取1延米長得板樁墻，計算墻上作用力對樁端得力矩平衡條件得：37如圖所示，外徑，填土為砂土，重度，內(nèi)摩擦角，管道頂上的填土厚度。（1）計算溝埋式施工時作用在管道頂上的土壓力，設(shè)溝寬；（2）計算上埋式施工時作用

21、在管道頂上的土壓力。HHDD（a）溝埋式；（b）上埋式答案：1解（1）兩式聯(lián)立解得：50=22，=22/50=0.44=150-60=1500.44-60=6直立高度m（2）同上：兩式聯(lián)立解得：，2解：兩式聯(lián)立解得 ， （1）主動破壞時，=22.5-13.29=9.2kpa（2）被動破壞時，=145.6kpa3解：（1）m(2)4解：填土5解：上升后 上升前 上升后的總應(yīng)力=16.17+20=36.17kpa上升前的總應(yīng)力=21.65kpa6解：初始應(yīng)力 主動狀態(tài) 應(yīng)力變化 =7解：8解：總應(yīng)力 ,有效應(yīng)力 ，9解10解：11解： a點： B點：由于水下土的抗剪強度指標與水上土相同，故在b點的

22、主動土壓力無突變現(xiàn)象。C點：繪出主動土壓力分布圖如圖所示，并可求得其合力為：合力作用點距墻角為C點水壓力 作用在墻上的水壓力合力W為W作用在距墻角處。12解：按庫倫主動土壓力公式計算：當， 時，主動土壓力系數(shù)=0.378。作用在每延米長擋土墻上的主動土壓力為：的作用點距墻角13解：（1）求破壞棱體長度擋土墻墻背俯斜，其中，=則(2)求擋土墻的計算長度B。按規(guī)定汽車-15級時，取擋土墻的分段長度。已知擋土墻的分段長（即伸縮縫間距）為10m，小于15m，故取B=10m。（3）求汽車荷載的等代均布土層厚度從圖a可見，時，在長度范圍內(nèi)可布置兩列汽車-15級加重車，而在墻長度方向，因取B=10m，故可布

23、置1輛加重車和一個標準車的前軸，見圖b。所以B在面積內(nèi)布置的汽車車輪的重力為：=2（70+130+50）=500KN的值為：（4）求主動土壓力已知，主動土壓力系數(shù)，則已知，則的作用點位置，圖P191 6-42 14解：距地面0m處：3m處上部：距離地面3m處下部：距離地面5m處：土壓力為0點至地面的距離 合力作用點離地面（墻頂）的距離：15解：浮力：滑移力：抗滑移力：安全系數(shù)： 安全。16解：墻頂：墻底：17解：(答案中右圖P209)忽略被動土壓力的有利影響：傾覆力矩：抗傾覆力矩：安全系數(shù)： 安全。18解：(1)總靜止土壓力計算(2)總主動土壓力(3)地下水位上升后，土壓力分水上和水下兩部分計

24、算。水上部分：水下部分：總土壓力：水壓力：19解：(答案中右圖P211)已知：，則：墻上各點被動土壓力a點：b點（位于第一層土在）：b點（位于第二層土在）：c點：將上述計算結(jié)果繪出被動土壓力的分布圖，如圖所示。被動土壓力的合力及其作用點位置為：20.解：由圖可見填土表面傾角，可由下式計算：作用點在墻底面以上：的作用方向與水平面夾角：21.解：當=30°時，計算得郎肯土壓力系數(shù)。若令板樁入土深度為t，取1延米長的板樁墻，計算得墻上作用力對樁端b點的力矩平衡條件，得：解得：，板樁的實際入土深度較計算值增加20%，則可求得板樁的總長度L值：若板樁的最大彎矩截面在基坑底深度處，該截面的剪力應(yīng)

25、等于零，則：解得：，可求得每延米板樁墻的最大彎矩為：22解：（1）靜止土壓力計算：分布如圖6-9（a）所示（2）主動土壓力計算：分布如圖6-9（b）所示（3）被動土壓力計算：分布如圖6-9（c）所示23解：(1)第一層填土土壓力計算（2）下層土土壓力計算，先將上層土折算成當量土層，厚度為：下層土頂面土壓力強度下層土地面強度：（3）總主動土壓力24解：土層頂土層底合力作用點位于梯形形心處，距墻底2.36m。25解：（圖見P100）將地面的均布荷載換算成填土的當量土層厚度第一層土土壓力強度土層頂：土層底：第二層土土壓力強度土層頂：地下水位面位置處主動土壓力墻底處主動土壓力墻底處水壓力強度：總土壓力

26、：總水壓力：土壓力分布見圖6-11所示26解：（圖見P100）根據(jù)：，查表，得：土壓力作用點距墻底h/3=2.3m（如圖6-12所示）27解：（圖見P100）如圖6-13所示，擋土墻自重及重心的作用點離O點距離分別為：傾覆穩(wěn)定驗算滑動穩(wěn)定驗算滿足穩(wěn)定要求。28解：對于砂土底部： 對于粘土頂部： = =3.65kPa對于粘土底部： = =40.91kPa29解：（a）墻后無地下水時： =108kN/m ( b )墻后有地下水時： 在地下水位以上： =48kN/m 在地下水位以下： =24+6=30kPa30解：對于擋土墻頂部： =7.0kPa<0 ；故需求臨界深度。 對于擋土墻底部： 設(shè)臨界深度為： 所以：31解：（1）土壓力計算： 根據(jù)題意，需采用庫倫土壓力理論進行計算： 因為 ： 由表4-1查得： （2）擋土墻自重及重心計算： 把單位長度的擋土墻分為三角形和