第五章 土坡穩(wěn)定和土壓力理論課件

第五章土坡穩(wěn)定和土壓力理論第五章土坡穩(wěn)定和土壓力理論1972年7月某日清晨，香港寶城路附近，兩萬(wàn)立方米殘積土從山坡上下滑，巨大滑動(dòng)體正好沖過(guò)一幢高層住宅--寶城大廈，頃刻間寶城大廈被沖毀倒塌并砸毀相鄰一幢大樓一角約五層住宅。死亡６7人。

原因：山坡上殘積土本身強(qiáng)度較低，加之雨水入滲使其強(qiáng)度進(jìn)一步大大降低，使得土體滑動(dòng)力超過(guò)土的強(qiáng)度，于是山坡土體發(fā)生滑動(dòng)。1972年7月某日清晨，香港寶城路附近，兩萬(wàn)立方米殘積土從山21966年發(fā)生在美國(guó)加州的LaConchita滑坡，因居民提前得到滑坡警報(bào)，均已撤離，未造成人員傷亡。1966年發(fā)生在美國(guó)加州的LaConchita滑坡，因居民3

香港深灣路滑坡實(shí)景照片

香港深灣路滑坡實(shí)景照片

4航拍四川汶川山體滑坡

航拍四川汶川山體滑坡

5滑坡在土體內(nèi)部某個(gè)面剪應(yīng)力=抗剪強(qiáng)度使土坡穩(wěn)定平衡遭到破壞滑坡在土體內(nèi)部某個(gè)面剪應(yīng)力=抗剪強(qiáng)度使土坡穩(wěn)定平衡遭到破壞6第五章土坡穩(wěn)定和土壓力理論課件7第五章土坡穩(wěn)定和土壓力理論課件8第五章土坡穩(wěn)定和土壓力理論課件9第五章土坡穩(wěn)定和土壓力理論課件10第五章土坡穩(wěn)定和土壓力理論課件11第一節(jié)概述

一、擋土墻：是指支擋其墻后土體不發(fā)生倒塌的結(jié)構(gòu)。廣泛用于房屋建筑、水利、以及道路和橋梁工程。二、土壓力：通常是指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。第一節(jié)概述一、擋土墻：是指支擋其墻后土體不發(fā)生倒塌的結(jié)三、影響土壓力的因素

1、擋土墻的高度、結(jié)構(gòu)型式、墻背形狀和光滑程度。2、擋土墻的位移方向和位移量大小。3、墻后填土表面的形狀及荷載作用情況。4、填土的物理力學(xué)性質(zhì)，包括、、、c等。三、影響土壓力的因素橋臺(tái)橋臺(tái)14第五章土坡穩(wěn)定和土壓力理論課件15第五章土坡穩(wěn)定和土壓力理論課件16第五章土坡穩(wěn)定和土壓力理論課件17第五章土坡穩(wěn)定和土壓力理論課件18第五章土坡穩(wěn)定和土壓力理論課件19擋土墻的土壓力是指擋土墻后填土因自重或外荷載作用對(duì)墻背產(chǎn)生的側(cè)向壓力。其計(jì)算十分復(fù)雜，它與填料的性質(zhì)、擋土墻的形狀和位移方向以及地基土質(zhì)等因素有關(guān)，目前大多采用古典的朗金(Rankine，1857)和庫(kù)侖(1773)土壓力理論。盡管這些理論都基于各種不同的假定和簡(jiǎn)化，但計(jì)算簡(jiǎn)便，且國(guó)內(nèi)外大量擋土墻模型試驗(yàn)、原位觀測(cè)及理論研究結(jié)果均表明，其計(jì)算方法實(shí)用可靠。隨著現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)的提高，楔體試算法、“廣義庫(kù)侖理論”以及應(yīng)用塑性理論的土壓力解答等均得到了迅速發(fā)展，加筋土擋墻設(shè)計(jì)理論亦日臻完善。擋土墻的土壓力是指擋土墻后填土因自重或20第二節(jié)土坡的穩(wěn)定分析第二節(jié)土坡的穩(wěn)定分析一、基本概念

1．天然土坡：由長(zhǎng)期自然地質(zhì)營(yíng)力作用形成的土坡，稱(chēng)為天然土坡。2．人工土坡：人工挖方或填方形成的土坡，稱(chēng)為人工土坡。3．滑坡：土坡中一部分土體對(duì)另一部分土體產(chǎn)生相對(duì)位移,以至喪失原有穩(wěn)定性的現(xiàn)象。一、基本概念1．天然土坡：由長(zhǎng)期自然地質(zhì)營(yíng)力作用形成的土坡221．天然土坡

江、河、湖、海岸坡1．天然土坡江、河、湖、海岸坡232．人工土坡¤挖方：溝、渠、坑、池露天礦2．人工土坡¤挖方：溝、渠、坑、池露天礦243.滑坡

3.滑坡25土坡失穩(wěn)原因分析

（1）斜坡的土質(zhì)：各種土質(zhì)的抗剪強(qiáng)度、抗水能力是不一樣的，如鈣質(zhì)或石膏質(zhì)膠結(jié)的土、濕陷性黃土等，遇水后軟化，使原來(lái)的強(qiáng)度降低很多。（2）斜坡的土層結(jié)構(gòu)：如在斜坡上堆有較厚的土層，特別是當(dāng)下伏土層(或巖層)不透水時(shí)，容易在交界面上發(fā)生滑動(dòng)。（3）斜坡的外形：突肚形的斜坡由于重力作用，比上陡下緩的凹形坡易于下滑；由于粘性土有粘聚力，當(dāng)土坡不高時(shí)尚可直立，但隨時(shí)間和氣候的變化，也會(huì)逐漸塌落。內(nèi)部因素土坡失穩(wěn)原因分析（1）斜坡的土質(zhì)：各種土質(zhì)的抗剪強(qiáng)度、抗水土坡失穩(wěn)原因分析（1）降水或地下水的作用：持續(xù)的降雨或地下水滲入土層中，使土中含水量增高，土中易溶鹽溶解，土質(zhì)變軟，強(qiáng)度降低；以及孔隙水壓力的產(chǎn)生，使土體作用有動(dòng)、靜水壓力，促使土體失穩(wěn)。（2）振動(dòng)的作用：如施工打樁、爆破以及在地震的反復(fù)作用下，砂土極易發(fā)生液化，粘性土的結(jié)構(gòu)也會(huì)遭到破壞，從而降低土的抗剪強(qiáng)度。（3）人為影響：因人類(lèi)不合理開(kāi)挖，特別是開(kāi)挖坡腳；或開(kāi)挖基坑、溝渠、道路邊坡時(shí)將棄土堆在坡頂附近；在斜坡上建房或堆放重物時(shí)，都可引起斜坡變形破壞。外部因素土坡失穩(wěn)原因分析（1）降水或地下水的作用：持續(xù)的降雨或地下水土坡失穩(wěn)的原因根據(jù)以上分析，可知：引起滑坡的根本原因在于土體內(nèi)部某個(gè)面上的剪應(yīng)力達(dá)到了它的抗剪強(qiáng)度，穩(wěn)定平衡遭到破壞。剪應(yīng)力達(dá)到抗剪強(qiáng)度的起因有二：1.剪應(yīng)力的增加2.土體本身抗剪強(qiáng)度的減小土坡失穩(wěn)的原因根據(jù)以上分析，可知：引起滑坡的根本原因在于土體1.無(wú)粘性土坡穩(wěn)定性分析WTTN穩(wěn)定條件：T>T砂土的內(nèi)摩擦角抗滑力與滑動(dòng)力的比值

安全系數(shù)1.無(wú)粘性土坡穩(wěn)定性分析WTTN穩(wěn)定條件：T>T砂土2.粘性土坡穩(wěn)定性分析(2)條分法abcdiβiOCRABH對(duì)于外形復(fù)雜、

>0的粘性土土坡，土體分層情況時(shí)，要確定滑動(dòng)土體的重量及其重心位置比較困難，而且抗剪強(qiáng)度的分布不同，一般采用條分法分析

各土條對(duì)滑弧圓心的抗滑力矩和滑動(dòng)力矩

滑動(dòng)土體分為若干垂直土條土坡穩(wěn)定安全系數(shù)

2.粘性土坡穩(wěn)定性分析(2)條分法abcdiβiOCRAB2.粘性土坡穩(wěn)定性分析(2)條分法條分法分析步驟IabcdiβiOCRABH1.按比例繪出土坡剖面

2.任選一圓心O，確定滑動(dòng)面，將滑動(dòng)面以上土體分成幾個(gè)等寬或不等寬土條

3.每個(gè)土條的受力分析

cdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTiWi靜力平衡假設(shè)兩組合力(Pi，Xi)＝(Pi＋1，Xi＋1)2.粘性土坡穩(wěn)定性分析(2)條分法條分法分析步驟Iabcd2.粘性土坡穩(wěn)定性分析(2)條分法條分法分析步驟Ⅱ4.滑動(dòng)面的總滑動(dòng)力矩

5.滑動(dòng)面的總抗滑力矩

6.確定安全系數(shù)

abcdiβiOCRABHcdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTi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)行計(jì)算，求最小的安全系數(shù)2.粘性土坡穩(wěn)定性分析(2)條分法條分法分析步驟Ⅱ4.滑動(dòng)第三節(jié)擋土墻上的土壓力第三節(jié)擋土墻上的土壓力土壓力按位移方向可分為：靜止土壓力、主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力（見(jiàn)下圖）。

土壓力的分類(lèi)1.

靜止土壓力——當(dāng)擋土結(jié)構(gòu)靜止不動(dòng)，土體處于彈性平衡狀態(tài)時(shí)，則作用在結(jié)構(gòu)上的土壓力稱(chēng)為靜止土壓力；

靜止土壓力土壓力按位移方向可分為：靜止土壓力

靜止土壓力——當(dāng)擋土結(jié)構(gòu)靜止不動(dòng)，土體處于彈性平衡狀態(tài)時(shí)，則作用在結(jié)構(gòu)上的土壓力稱(chēng)為靜止土壓力。

一般所說(shuō)的靜止土壓力是指作用在每沿米擋土結(jié)構(gòu)上靜止土壓力的合力，用E0表示，量綱為kN/m

。

靜止土壓力強(qiáng)度——靜止土壓力沿深度的分布，用p0表示，量綱為kPa。

靜止土壓力——當(dāng)擋土結(jié)構(gòu)靜止不動(dòng)，土體處于彈性平衡狀假定土體是半無(wú)限彈性體（見(jiàn)下圖），墻靜止不動(dòng)，土體無(wú)側(cè)向位移，此時(shí)土體表面下任意深度z處的靜止土壓力強(qiáng)度p0，可按半無(wú)限體在無(wú)側(cè)向位移條件下水平向自重應(yīng)力的計(jì)算公式計(jì)算，即：靜止土壓力狀態(tài)靜止土壓力強(qiáng)度p0的計(jì)算式中，——靜止土壓力系數(shù)（也稱(chēng)側(cè)壓力系數(shù)）。

假定土體是半無(wú)限彈性體（見(jiàn)由式（8.2.1）可見(jiàn)，靜止土壓力強(qiáng)度p0沿深度呈直線分布，如下圖所示。作用在每延米擋土墻上的靜止土壓力合力E0為：

均勻土靜止土壓力的分布（無(wú)地下水）靜止土壓力E0的計(jì)算

基本公式由式（8.2.1）可見(jiàn)，靜止土壓力2.主動(dòng)土壓力——擋土結(jié)構(gòu)在填土壓力作用下，背離填土方向移動(dòng)，這時(shí)作用在結(jié)構(gòu)上的土壓力逐漸減小，當(dāng)其后土體達(dá)到極限平衡，出現(xiàn)連續(xù)滑動(dòng)面使土體下滑，滑動(dòng)面上的剪應(yīng)力等于土的抗剪強(qiáng)度，這時(shí)土壓力達(dá)到極小值，稱(chēng)為主動(dòng)土壓力；

主動(dòng)土壓力2.主動(dòng)土壓力——擋土結(jié)構(gòu)在填土壓力作用3.被動(dòng)土壓力——擋土結(jié)構(gòu)在外力作用下，向填土方向移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)作用在結(jié)構(gòu)上的土壓力將由靜止土壓力逐漸增大，一直到土體達(dá)到極限平衡，并出現(xiàn)連續(xù)滑動(dòng)面，滑動(dòng)面上的剪應(yīng)力等于土的抗剪強(qiáng)度，這時(shí)土壓力增至最大值，稱(chēng)為被動(dòng)土壓力。被動(dòng)土壓力3.被動(dòng)土壓力——擋土結(jié)構(gòu)在外力作用下，向一般來(lái)講，在擋土墻高度和填土等其它條件相同的情況下，，并且產(chǎn)生被動(dòng)土壓力所需的位移量大大超過(guò)產(chǎn)生主動(dòng)土壓力所需的位移量。

土壓力與墻身位移關(guān)系圖一般來(lái)講，在擋土墻高度和填土等其第五章土坡穩(wěn)定和土壓力理論第五章土坡穩(wěn)定和土壓力理論1972年7月某日清晨，香港寶城路附近，兩萬(wàn)立方米殘積土從山坡上下滑，巨大滑動(dòng)體正好沖過(guò)一幢高層住宅--寶城大廈，頃刻間寶城大廈被沖毀倒塌并砸毀相鄰一幢大樓一角約五層住宅。死亡６7人。

原因：山坡上殘積土本身強(qiáng)度較低，加之雨水入滲使其強(qiáng)度進(jìn)一步大大降低，使得土體滑動(dòng)力超過(guò)土的強(qiáng)度，于是山坡土體發(fā)生滑動(dòng)。1972年7月某日清晨，香港寶城路附近，兩萬(wàn)立方米殘積土從山421966年發(fā)生在美國(guó)加州的LaConchita滑坡，因居民提前得到滑坡警報(bào)，均已撤離，未造成人員傷亡。1966年發(fā)生在美國(guó)加州的LaConchita滑坡，因居民43

香港深灣路滑坡實(shí)景照片

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44航拍四川汶川山體滑坡

航拍四川汶川山體滑坡

45滑坡在土體內(nèi)部某個(gè)面剪應(yīng)力=抗剪強(qiáng)度使土坡穩(wěn)定平衡遭到破壞滑坡在土體內(nèi)部某個(gè)面剪應(yīng)力=抗剪強(qiáng)度使土坡穩(wěn)定平衡遭到破壞46第五章土坡穩(wěn)定和土壓力理論課件47第五章土坡穩(wěn)定和土壓力理論課件48第五章土坡穩(wěn)定和土壓力理論課件49第五章土坡穩(wěn)定和土壓力理論課件50第五章土坡穩(wěn)定和土壓力理論課件51第一節(jié)概述

一、擋土墻：是指支擋其墻后土體不發(fā)生倒塌的結(jié)構(gòu)。廣泛用于房屋建筑、水利、以及道路和橋梁工程。二、土壓力：通常是指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。第一節(jié)概述一、擋土墻：是指支擋其墻后土體不發(fā)生倒塌的結(jié)三、影響土壓力的因素

1、擋土墻的高度、結(jié)構(gòu)型式、墻背形狀和光滑程度。2、擋土墻的位移方向和位移量大小。3、墻后填土表面的形狀及荷載作用情況。4、填土的物理力學(xué)性質(zhì)，包括、、、c等。三、影響土壓力的因素橋臺(tái)橋臺(tái)54第五章土坡穩(wěn)定和土壓力理論課件55第五章土坡穩(wěn)定和土壓力理論課件56第五章土坡穩(wěn)定和土壓力理論課件57第五章土坡穩(wěn)定和土壓力理論課件58第五章土坡穩(wěn)定和土壓力理論課件59擋土墻的土壓力是指擋土墻后填土因自重或外荷載作用對(duì)墻背產(chǎn)生的側(cè)向壓力。其計(jì)算十分復(fù)雜，它與填料的性質(zhì)、擋土墻的形狀和位移方向以及地基土質(zhì)等因素有關(guān)，目前大多采用古典的朗金(Rankine，1857)和庫(kù)侖(1773)土壓力理論。盡管這些理論都基于各種不同的假定和簡(jiǎn)化，但計(jì)算簡(jiǎn)便，且國(guó)內(nèi)外大量擋土墻模型試驗(yàn)、原位觀測(cè)及理論研究結(jié)果均表明，其計(jì)算方法實(shí)用可靠。隨著現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)的提高，楔體試算法、“廣義庫(kù)侖理論”以及應(yīng)用塑性理論的土壓力解答等均得到了迅速發(fā)展，加筋土擋墻設(shè)計(jì)理論亦日臻完善。擋土墻的土壓力是指擋土墻后填土因自重或60第二節(jié)土坡的穩(wěn)定分析第二節(jié)土坡的穩(wěn)定分析一、基本概念

1．天然土坡：由長(zhǎng)期自然地質(zhì)營(yíng)力作用形成的土坡，稱(chēng)為天然土坡。2．人工土坡：人工挖方或填方形成的土坡，稱(chēng)為人工土坡。3．滑坡：土坡中一部分土體對(duì)另一部分土體產(chǎn)生相對(duì)位移,以至喪失原有穩(wěn)定性的現(xiàn)象。一、基本概念1．天然土坡：由長(zhǎng)期自然地質(zhì)營(yíng)力作用形成的土坡621．天然土坡

江、河、湖、海岸坡1．天然土坡江、河、湖、海岸坡632．人工土坡¤挖方：溝、渠、坑、池露天礦2．人工土坡¤挖方：溝、渠、坑、池露天礦643.滑坡

3.滑坡65土坡失穩(wěn)原因分析

（1）斜坡的土質(zhì)：各種土質(zhì)的抗剪強(qiáng)度、抗水能力是不一樣的，如鈣質(zhì)或石膏質(zhì)膠結(jié)的土、濕陷性黃土等，遇水后軟化，使原來(lái)的強(qiáng)度降低很多。（2）斜坡的土層結(jié)構(gòu)：如在斜坡上堆有較厚的土層，特別是當(dāng)下伏土層(或巖層)不透水時(shí)，容易在交界面上發(fā)生滑動(dòng)。（3）斜坡的外形：突肚形的斜坡由于重力作用，比上陡下緩的凹形坡易于下滑；由于粘性土有粘聚力，當(dāng)土坡不高時(shí)尚可直立，但隨時(shí)間和氣候的變化，也會(huì)逐漸塌落。內(nèi)部因素土坡失穩(wěn)原因分析（1）斜坡的土質(zhì)：各種土質(zhì)的抗剪強(qiáng)度、抗水土坡失穩(wěn)原因分析（1）降水或地下水的作用：持續(xù)的降雨或地下水滲入土層中，使土中含水量增高，土中易溶鹽溶解，土質(zhì)變軟，強(qiáng)度降低；以及孔隙水壓力的產(chǎn)生，使土體作用有動(dòng)、靜水壓力，促使土體失穩(wěn)。（2）振動(dòng)的作用：如施工打樁、爆破以及在地震的反復(fù)作用下，砂土極易發(fā)生液化，粘性土的結(jié)構(gòu)也會(huì)遭到破壞，從而降低土的抗剪強(qiáng)度。（3）人為影響：因人類(lèi)不合理開(kāi)挖，特別是開(kāi)挖坡腳；或開(kāi)挖基坑、溝渠、道路邊坡時(shí)將棄土堆在坡頂附近；在斜坡上建房或堆放重物時(shí)，都可引起斜坡變形破壞。外部因素土坡失穩(wěn)原因分析（1）降水或地下水的作用：持續(xù)的降雨或地下水土坡失穩(wěn)的原因根據(jù)以上分析，可知：引起滑坡的根本原因在于土體內(nèi)部某個(gè)面上的剪應(yīng)力達(dá)到了它的抗剪強(qiáng)度，穩(wěn)定平衡遭到破壞。剪應(yīng)力達(dá)到抗剪強(qiáng)度的起因有二：1.剪應(yīng)力的增加2.土體本身抗剪強(qiáng)度的減小土坡失穩(wěn)的原因根據(jù)以上分析，可知：引起滑坡的根本原因在于土體1.無(wú)粘性土坡穩(wěn)定性分析WTTN穩(wěn)定條件：T>T砂土的內(nèi)摩擦角抗滑力與滑動(dòng)力的比值

安全系數(shù)1.無(wú)粘性土坡穩(wěn)定性分析WTTN穩(wěn)定條件：T>T砂土2.粘性土坡穩(wěn)定性分析(2)條分法abcdiβiOCRABH對(duì)于外形復(fù)雜、

>0的粘性土土坡，土體分層情況時(shí)，要確定滑動(dòng)土體的重量及其重心位置比較困難，而且抗剪強(qiáng)度的分布不同，一般采用條分法分析

各土條對(duì)滑弧圓心的抗滑力矩和滑動(dòng)力矩

滑動(dòng)土體分為若干垂直土條土坡穩(wěn)定安全系數(shù)

2.粘性土坡穩(wěn)定性分析(2)條分法abcdiβiOCRAB2.粘性土坡穩(wěn)定性分析(2)條分法條分法分析步驟IabcdiβiOCRABH1.按比例繪出土坡剖面

2.任選一圓心O，確定滑動(dòng)面，將滑動(dòng)面以上土體分成幾個(gè)等寬或不等寬土條

3.每個(gè)土條的受力分析

cdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTiWi靜力平衡假設(shè)兩組合力(Pi，Xi)＝(Pi＋1，Xi＋1)2.粘性土坡穩(wěn)定性分析(2)條分法條分法分析步驟Iabcd2.粘性土坡穩(wěn)定性分析(2)條分法條分法分析步驟Ⅱ4.滑動(dòng)面的總滑動(dòng)力矩

5.滑動(dòng)面的總抗滑力矩

6.確定安全系數(shù)

abcdiβiOCRABHcdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTi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)行計(jì)算，求最小的安全系數(shù)2.粘性土坡穩(wěn)定性分析(2)條分法條分法分析步驟Ⅱ4.滑動(dòng)第三節(jié)擋土墻上的土壓力第三節(jié)擋土墻上的土壓力土壓力按位移方向可分為：靜止土壓力、主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力（見(jiàn)下圖）。

土壓力的分類(lèi)1.

靜止土壓力——當(dāng)擋土結(jié)構(gòu)靜止不動(dòng)，土體處于彈性平衡狀態(tài)時(shí)，則作用在結(jié)構(gòu)上的土壓力稱(chēng)為靜止土壓力；

靜止土壓力土壓力按位移方向可分為：靜止土壓力

靜止土壓力——當(dāng)擋土結(jié)構(gòu)靜止不動(dòng)，土體處于彈性平衡狀態(tài)時(shí)，則作用在結(jié)構(gòu)上的土壓力稱(chēng)為靜止土壓力。

一般所說(shuō)的靜止土壓力是指作用在每沿米擋土結(jié)構(gòu)上靜止土壓力的合力，用E0表示，量綱為kN/m

。

靜止土壓力強(qiáng)度——靜止土壓力沿深度的分布，用p0表示，量綱為kPa。

靜止土壓力——當(dāng)擋土結(jié)構(gòu)靜止不動(dòng)，土體處于彈性平衡狀假定土體是半無(wú)限彈性體（見(jiàn)下圖），墻靜止不動(dòng)，土體無(wú)側(cè)向位移，此時(shí)土體表面下任意深度z