擋土結(jié)構(gòu)物及土壓力講義PPT80

土壓力計(jì)算排水管排水孔混凝土墻土工織物反濾砂礫石料第二章?lián)跬翂?/p>

Retainingwall土壓力Earthpressure土壓力Earthpressure土2.1概述2.2靜止土壓力計(jì)計(jì)算2.3朗肯(Rankine)土壓力理論2.4庫(kù)侖(Coulomb)土壓力理論2.5土壓力問(wèn)題的的討論2.6工程中擋土墻墻的土壓力計(jì)計(jì)算本章目錄§2.1概述什么是擋土結(jié)結(jié)構(gòu)物Retainingstructure什么是土壓力力Earthpressure影響土壓力的的因素一、擋土結(jié)結(jié)構(gòu)物（擋土土墻）及土壓壓力擋土結(jié)構(gòu)物：用來(lái)支撐天天然或人工斜斜坡不致坍塌塌以保持土體體穩(wěn)定性，或或使部分側(cè)向向荷載傳遞分分散到填土上上的一種結(jié)構(gòu)構(gòu)物。§2.1概述支撐天然斜坡E拱橋橋臺(tái)E擋土墻上的土土壓力：由于土體自自重、土上荷荷載或結(jié)構(gòu)物物的側(cè)向擠壓壓作用，擋土土結(jié)構(gòu)物所承承受的來(lái)自墻墻后填土的側(cè)側(cè)向壓力。擋土墻類型（（按剛度及位位移方式）:剛性擋土墻柔性擋土墻錨桿板樁板樁變形§2.1概述剛性擋土墻：：本身變形極小小，只能發(fā)生生整體位移重力式懸臂式扶壁式

錨拉式§2.1概述Rigidwall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)E§2.1概述擋土墻－漿砌砌塊石§2.1概述護(hù)坡樁形成的的擋土結(jié)構(gòu)§2.1概述土工格柵加筋筋建成5～6.5m高的加筋擋土土墻§2.1概述§2.1概述加筋土擋墻§2.1概述§2.1概述§2.1概述§2.1概述柔性擋土墻：：本身會(huì)發(fā)生變變形，墻上土土壓力分布形形式復(fù)雜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§2.1概述本部分要討論論的中心問(wèn)題題剛性擋土墻上的土壓力性性質(zhì)及土壓力力計(jì)算，包括括土壓力的大大小、方向、、分布及合力力作用點(diǎn)?！?.1概述3.被動(dòng)土壓力（Passiveearthpressure)二、土壓力力的種類1.靜止土壓力（Earthpressureatrest)2.主動(dòng)土壓力（Activeearthpressure)巖石拱橋橋臺(tái)§2.1概述墻體位移與土土壓力類型§2.1概述靜止土壓力H+-=H土壓力EEpE0Ea-H1~5%1~5%0d=D/H=0地下室E=E0地下室側(cè)墻E填土§2.1概述主動(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)態(tài)時(shí)所對(duì)應(yīng)的土土壓力(最小)EH+土壓力EEpE0Ea-H=H1~5%1~5%0§2.1概述被動(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)態(tài)時(shí)所對(duì)應(yīng)的土土壓力(最大)土壓力EEpE0Ea-H=H1~5%1~5%0-§2.1概述§2.2靜止土壓力計(jì)計(jì)算靜止土壓力墻體不發(fā)生任任何位移=0相當(dāng)于天然地地基土的應(yīng)力力狀態(tài)（側(cè)限限狀態(tài)）——k0應(yīng)力狀態(tài)嵌巖的擋土墻地下室§2.2靜止土壓力計(jì)計(jì)算svsvshp0=shzK0:靜止土壓力系系數(shù)對(duì)于側(cè)限應(yīng)力力狀態(tài)，理論論上：K0=n/(1-n)對(duì)于砂土、正正常固結(jié)粘土土由于土的n很難確定，K0常用經(jīng)驗(yàn)公式式計(jì)算靜止土壓力計(jì)計(jì)算HzE0總靜止土壓力力§2.2靜止土壓力計(jì)計(jì)算形心1/3H2若墻后填土中中有地下水，，則計(jì)算靜止止土壓力時(shí)，，水中土的重重度應(yīng)取浮重度§2.2靜止土壓力計(jì)計(jì)算§2.3朗肯土壓力理理論1朗肯極限平衡衡應(yīng)力狀態(tài)自重應(yīng)力作用用下，半無(wú)限限土體內(nèi)各點(diǎn)點(diǎn)的應(yīng)力從彈彈性平衡狀態(tài)態(tài)發(fā)展為極限限平衡狀態(tài)的的情況。3fv=zK0v主動(dòng)極限平衡衡應(yīng)力狀態(tài)s1s345+f/21fv=zK0v被動(dòng)極限平衡衡應(yīng)力狀態(tài)§2.3朗肯土壓力理理論s1s3s3s145-f/22朗肯土壓力計(jì)計(jì)算假定：墻背垂直光滑滑，填土表面面水平Hsvsh于是：sv、sh為主應(yīng)力，且sv=zz§2.3朗肯土土壓力力理論論朗肯主主動(dòng)土土壓力力計(jì)算算－填土為為無(wú)粘性性土（（砂土土）s145+f/2豎向應(yīng)應(yīng)力為為大主主應(yīng)力力水平向向應(yīng)力力為小小主應(yīng)應(yīng)力無(wú)粘性性土的的極限限平衡衡條件件z于是：：主動(dòng)土土壓力力強(qiáng)度度pa=3fv=zK0vpa=s3§2.3朗肯土土壓力力理論論s145+f/2pa=s3z主動(dòng)土土壓力力強(qiáng)度度－朗肯主主動(dòng)土土壓力力系數(shù)數(shù)總主動(dòng)動(dòng)土壓壓力§2.3朗肯土土壓力力理論論朗肯主主動(dòng)土土壓力力計(jì)算算－填土為為無(wú)粘性性土（（砂土土）朗肯主主動(dòng)土土壓力力計(jì)算算－填土為為粘性土土豎向應(yīng)應(yīng)力為為大主主應(yīng)力力水平向向應(yīng)力力為小小主應(yīng)應(yīng)力粘性土土的極極限平平衡條條件于是：：主動(dòng)土土壓力力強(qiáng)度度pa=3fv=zK0v§2.3朗肯土土壓力力理論論主動(dòng)土土壓力力強(qiáng)度度－朗肯主主動(dòng)土土壓力力系數(shù)數(shù)負(fù)號(hào)45+f/2z0－z0z>z0z<z0§2.3朗肯土土壓力力理論論朗肯主主動(dòng)土土壓力力計(jì)算算－填土為為粘性土土HEa總主動(dòng)動(dòng)土壓壓力－z0§2.3朗肯土土壓力力理論論朗肯主主動(dòng)土土壓力力計(jì)算算－填土為為粘性土土例題朗肯被動(dòng)土壓力力計(jì)算算－填土為為無(wú)粘粘性土土（砂砂土））豎向應(yīng)應(yīng)力為為小主主應(yīng)力力水平向向應(yīng)力力為大大主應(yīng)應(yīng)力45-f/2無(wú)粘性性土的的極限限平衡衡條件件于是：：被動(dòng)土土壓力力強(qiáng)度度pp=1fv=zK0vpp=s1s3z§2.3朗肯土土壓力力理論論45-f/2pp=s1s3z被動(dòng)土土壓力力強(qiáng)度度－朗肯被被動(dòng)土土壓力力系數(shù)數(shù)總被動(dòng)動(dòng)土壓壓力§2.3朗肯土土壓力力理論論朗肯被動(dòng)土壓力力計(jì)算算－填土為為無(wú)粘粘性土土（砂砂土））朗肯被動(dòng)土土壓力力計(jì)算－填土為為粘性土土豎向應(yīng)應(yīng)力為為小主主應(yīng)力力水平向向應(yīng)力力為大大主應(yīng)應(yīng)力粘性土土的極極限平平衡條條件于是：：被動(dòng)土土壓力力強(qiáng)度度pp=1fv=zK0v§2.3朗肯土土壓力力理論論朗肯被動(dòng)土土壓力力計(jì)算－填土為為粘性土土被動(dòng)土土壓力力強(qiáng)度度－朗肯被被動(dòng)土土壓力力系數(shù)數(shù)正號(hào)EpH總被動(dòng)動(dòng)土壓壓力§2.3朗肯土土壓力力理論論小結(jié)：：朗肯肯土壓壓力理理論墻背垂垂直光光滑主動(dòng)和和被動(dòng)動(dòng)極限平平衡條條件砂土和和粘性性土1fv=zK0vs1s345-f/245+f/23fs1s3§2.3朗肯土土壓力力理論論粘性土土的主主動(dòng)土土壓力力HEa不支護(hù)護(hù)直立立開(kāi)挖挖的最最大深深度－z0§2.3朗肯土土壓力力理論論主動(dòng)土土壓力力系數(shù)數(shù)被動(dòng)土土壓力力系數(shù)數(shù)靜止土土壓力力系數(shù)數(shù)§2.3朗肯土土壓力力理論論§2.4庫(kù)侖土土壓力力理論論墻背傾傾斜、、粗糙糙、填填土傾傾斜時(shí)時(shí)？庫(kù)侖土土壓力力理論論庫(kù)侖C.A.Coulomb(1736-1806)墻背傾傾斜，，具有有傾角角墻背粗粗糙，，與填填土摩摩擦角角為填土表表面有有傾角角出發(fā)點(diǎn)點(diǎn)：平面滑滑裂面面假設(shè)設(shè)：滑裂面面為平平面假設(shè)條條件：：剛體滑滑動(dòng)假假設(shè)：：破壞土土楔為為剛體體，滑動(dòng)楔楔體整整體處處于極極限平平衡狀狀態(tài)§2.4庫(kù)侖土土壓力力理論論ACHB無(wú)粘性性土的的主動(dòng)動(dòng)土壓壓力WER－WRE-=90--、E§2.4庫(kù)侖土土壓力力理論論EEa－庫(kù)侖主主動(dòng)土土壓力力系數(shù)數(shù)Ea特例：：===0，即墻墻背垂垂直光光滑，，填土土表面面水平平時(shí)，，與朗朗肯理理論等等價(jià)土壓力分分布：三角形分分布§2.4庫(kù)侖土壓壓力理論論ABCH無(wú)粘性土土的被動(dòng)動(dòng)土壓力力WRE+=90+-、EWER§2.4庫(kù)侖土壓壓力理論論EEp－庫(kù)侖被動(dòng)動(dòng)土壓力力系數(shù)土壓力分分布：三角形分分布§2.4庫(kù)侖土壓壓力理論論圖解法——當(dāng)填土土表面不不是平面面時(shí)§2.4庫(kù)侖土壓壓力理論論庫(kù)爾曼（（Culmann）圖解法法W方向Ea方向=90--§2.4庫(kù)侖土壓壓力理論論粘性填土土的土壓壓力W中包括BCDE§2.4庫(kù)侖土壓壓力理論論§2.5土壓力問(wèn)問(wèn)題的討討論1、分析方方法E朗肯理論庫(kù)侖理論土體內(nèi)各點(diǎn)均處于極限平衡狀態(tài)：極限應(yīng)力法剛性楔體，滑面上處于極限平衡狀態(tài)：滑動(dòng)楔體法先求土壓力強(qiáng)度p先求總土壓力E極限平衡衡狀態(tài)兩種土壓壓力理論論的比較較§2.5土壓力問(wèn)問(wèn)題的討討論朗肯理論庫(kù)侖理論

墻背條件墻背光滑豎直

墻背可以是傾斜粗糙的

填土條件填土水平填土表面為水平或者傾斜的E2、應(yīng)用條條件3計(jì)算誤差差——朗肯土壓壓力理論論WREa'Ea實(shí)際0WREpEp'主動(dòng)土壓壓力偏大被動(dòng)土壓壓力偏小§2.5土壓力問(wèn)問(wèn)題的討討論3計(jì)算誤差差——庫(kù)侖土壓壓力理論論實(shí)際滑裂裂面不一一定是平平面主動(dòng)土壓壓力偏小被動(dòng)土壓壓力偏大滑動(dòng)面滑動(dòng)面主動(dòng)土壓壓力搜索索得到的的不一定定是最大大值被動(dòng)土壓壓力搜索索得到的的不一定定是最小小值§2.5土壓力問(wèn)問(wèn)題的討討論對(duì)于無(wú)粘粘性土，，朗肯理理論由于于忽略了了墻背面面的摩擦擦影響，，計(jì)算的的主動(dòng)土土壓力偏偏大，用用庫(kù)倫理理論則比比較符合合實(shí)際。。但是，，在工程程設(shè)計(jì)中中由于考考慮到朗朗肯計(jì)算算公式簡(jiǎn)簡(jiǎn)便，誤誤差偏于于安全方方面，常常用朗肯肯計(jì)算。。對(duì)于有粘粘聚力的的粘性填填土，用用朗肯土土壓力公公式可以以直接計(jì)計(jì)算，用用庫(kù)侖理理論卻不不能計(jì)算算，往往往用折減減內(nèi)摩擦擦角的辦辦法考慮慮粘聚力力的影響響，誤差差可能較較大。計(jì)算被動(dòng)動(dòng)土壓力力用假定定平面破破壞面的的庫(kù)侖理理論，誤誤差太大大，用朗朗肯理論論計(jì)算，，誤差相相對(duì)小一一些，但但也是偏偏大的。。在實(shí)際工工程問(wèn)題題中，土土壓力計(jì)計(jì)算是比比較復(fù)雜雜的。計(jì)算誤差差——結(jié)論工程中使使用被動(dòng)動(dòng)土壓力力較少。。因?yàn)樗柘鄬?duì)對(duì)位移太太大§2.5土壓力問(wèn)問(wèn)題的討討論三種典型型土壓力力在實(shí)際際工程中中的應(yīng)用用對(duì)于一般般的擋土土墻，土土壓力通通常都可可按主動(dòng)動(dòng)土壓力計(jì)算。。對(duì)于直接接澆注在在基巖上上的擋土土墻在設(shè)設(shè)計(jì)中常常將主動(dòng)土壓力力增大25％作為計(jì)計(jì)算的土土壓力，，如圖所所示。填土土壓實(shí)，，土壓力力將增大大，甚至至可能超超過(guò)靜止土壓力力。被動(dòng)土壓壓力發(fā)生生在墻向向填土方方向的位位移比較較大的情況，要要求位移移量達(dá)到到墻高的的0.02到0.05。這樣大的位移移是工程程中所不不允許的的。因此此，在驗(yàn)驗(yàn)算擋土墻的穩(wěn)穩(wěn)定性時(shí)時(shí)，不能能全部采采用被動(dòng)動(dòng)土壓力力的數(shù)值，通常常取其30％?！?.5土壓力問(wèn)問(wèn)題的討討論擋土墻位位移對(duì)土土壓力的的影響若墻的下下端不動(dòng)動(dòng)，上端端向外移移動(dòng)，壓壓力為直直線分布布，總應(yīng)應(yīng)力作用用在墻底底面上H/3處，如圖圖(a)所示。當(dāng)當(dāng)上端的的移動(dòng)達(dá)達(dá)到相當(dāng)當(dāng)數(shù)值時(shí)時(shí)，填土土發(fā)生破破壞，此此時(shí)作用用在墻上上的土壓壓力為主主動(dòng)土壓壓力。若墻的上上端不動(dòng)動(dòng)下端向向外移動(dòng)動(dòng)時(shí)，位位移的大大小不能能使填土土發(fā)生主主動(dòng)破壞壞，壓力力為曲線線分布。。總應(yīng)力力作用在在墻底面面以上H/2處，如圖圖（b）所示。。若墻的上上端和下下端都向向外移動(dòng)動(dòng)，位移移的大小小未使填填土發(fā)生生主動(dòng)破破壞，壓壓力也是是曲線分分布，如如圖（c）所示，，總應(yīng)力力作用在在H/2附近。當(dāng)當(dāng)位移超超過(guò)圖（（a）上端轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)所發(fā)發(fā)生的主主動(dòng)破壞壞的位移移時(shí)，填填土中也也將發(fā)生生主動(dòng)破破壞，壓壓力成為為直線分分布，壓壓力作用用點(diǎn)降至至H/3處?！?.5土壓力問(wèn)問(wèn)題的討討論§2.6工程中擋擋土墻的的土壓力力計(jì)算－幾種常常見(jiàn)的土土壓力計(jì)計(jì)算1.填土上有有荷載2.成層填土土情況3.填土中有有水4.坦墻5.折線墻背背面上的的土壓力力6.開(kāi)挖情況況下的土土壓力7.地震時(shí)的的土壓力力§2.6幾種常見(jiàn)見(jiàn)的主動(dòng)動(dòng)土壓力力計(jì)算1填土上有有荷載s145+f/2pa=3fv=z+qK0vzpa=s3q朗肯土壓壓力理論論1填土上有有荷載庫(kù)侖土壓壓力理論論§2.6幾種常見(jiàn)見(jiàn)的主動(dòng)動(dòng)土壓力力計(jì)算局部荷載載——朗肯理論論§2.6幾種常見(jiàn)見(jiàn)的主動(dòng)動(dòng)土壓力力計(jì)算局部荷載載——庫(kù)侖理論論WERqWREaEaQ§2.6幾種常見(jiàn)見(jiàn)的主動(dòng)動(dòng)土壓力力計(jì)算2成層填土土情況g1f1c1g2f2c2H1H2§2.6幾種常見(jiàn)見(jiàn)的主動(dòng)動(dòng)土壓力力計(jì)算f2<f1f2>f1c1=c2=0時(shí)g2f2H1H2g1f1f1=f2時(shí)g2>g1g2<g1g1=g2時(shí)§2.6幾種常見(jiàn)見(jiàn)的主動(dòng)動(dòng)土壓力力計(jì)算c1=0c2>0c1>0c2=0c1、c2不為0時(shí)g2

f2

H1H2g1

f1

g1=g2f2=f1時(shí)§2.6幾種常見(jiàn)見(jiàn)的主動(dòng)動(dòng)土壓力力計(jì)算H1H23填土中有有水水下部分分用浮容容重土壓力土壓力水壓力靜水情況況水壓力§2.6幾種常見(jiàn)見(jiàn)的主動(dòng)動(dòng)土壓力力計(jì)算4坦墻a>acr=45o-f/2(1)垂直于假假設(shè)墻面面CD上主動(dòng)土土壓力Ea=1/2KaH2(2)作用在真真實(shí)墻面面AC上的土壓壓力WEa′Ea第一滑裂裂面第二滑裂裂面WEa′§2.6幾種常見(jiàn)見(jiàn)的主動(dòng)動(dòng)土壓力力計(jì)算crEa′W§2.6幾種常見(jiàn)見(jiàn)的主動(dòng)動(dòng)土壓力力計(jì)算5折線墻背背面上的的土壓力力Ea1dEa2+CABDADCB小擋土墻墻土壓力力假設(shè)完整整擋土墻墻土壓力力的一部部分§2.6幾種常見(jiàn)見(jiàn)的主動(dòng)動(dòng)土壓力力計(jì)算6開(kāi)挖情況況的土壓壓力在天然地地基、天天然土坡坡及老填填土中開(kāi)開(kāi)挖，然然后建造造擋土墻墻，若開(kāi)開(kāi)挖面較較陡，墻墻后填土土受到限限制而不不可能出出現(xiàn)庫(kù)侖侖理論的的破壞面面時(shí)，則則不能用用前述公公式計(jì)算算作用在在墻背上上的土壓壓力。如如左圖所所示，應(yīng)應(yīng)當(dāng)考慮慮開(kāi)挖線線內(nèi)滑動(dòng)動(dòng)土體的的平衡條條件，用用力矢三三角形圖圖解法求求解作用用在墻背背上的土土壓力，，還要再再假定填填土性質(zhì)質(zhì)與開(kāi)挖挖線以下下的老土土性質(zhì)相相同，用用前述公公式計(jì)算算作用在在墻背上上的土壓壓力，取取這