土壓力與土坡穩(wěn)定課件

第五章土壓力與土坡穩(wěn)定主要內(nèi)容§6.1概述§6.2作用在擋土墻上的土壓力§6.3朗金土壓力理論§6.4庫侖土壓力理論§6.5擋土墻設(shè)計§6.6加筋土擋土墻簡介§6.7地基破壞型式及地基承載力§6.8地基的極限承載力§6.9土坡和地基的穩(wěn)定分析第五章土壓力與土坡穩(wěn)定主要內(nèi)容§6.1概述1§6.1土壓力概述土壓力通常是指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E填土面碼頭橋臺E隧道側(cè)墻EE§6.1土壓力概述土壓力通常是指擋土墻后的填土因2§1概述什么是擋土結(jié)構(gòu)物Retainingstructure什么是土壓力(Earthpressure)影響土壓力的因素?fù)跬两Y(jié)構(gòu)物類型對土壓力分布的影響§1概述什么是擋土結(jié)構(gòu)物Retainingstruct3土壓力與土坡穩(wěn)定課件4擋土結(jié)構(gòu)物及其土壓力

概述Rigidwall擋土結(jié)構(gòu)物及其土壓力概述Rigidwall5一擋土結(jié)構(gòu)物（擋土墻）用來支撐天然或人工斜坡不致坍塌以保持土體穩(wěn)定性，或使部分側(cè)向荷載傳遞分散到填土上的一種結(jié)構(gòu)物。

概述一擋土結(jié)構(gòu)物（擋土墻）用來支撐天然或人工斜坡不致坍塌以保持6擋土結(jié)構(gòu)物上的土壓力由于土體自重、土上荷載或結(jié)構(gòu)物的側(cè)向擠壓作用，擋土結(jié)構(gòu)物所承受的來自墻后填土的側(cè)向壓力。

概述擋土結(jié)構(gòu)物上的土壓力由于土體自重、土上荷載或結(jié)構(gòu)物的側(cè)向擠壓7擋土墻類型（按剛度及位移方式）:

剛性擋土墻柔性擋土墻

概述擋土墻類型（按剛度及位移方式）:概述8剛性擋土墻§1L型T型預(yù)應(yīng)力剛性加筋扶壁圬工式剛性擋土墻§1L型T型預(yù)應(yīng)力剛性加筋扶壁圬工式9土壓力與土坡穩(wěn)定課件10混凝土擋土墻及復(fù)合排水管完工完工混凝土擋土墻及復(fù)合排水管完工完工11柔性支護結(jié)構(gòu)§6.1概述錨桿板樁板樁變形基坑支撐上的土壓力變形土壓力分布板樁上土壓力實測計算柔性支護結(jié)構(gòu)§6.1概述錨桿板樁板樁變形基坑支撐上的土壓力12上海市外環(huán)過江隧道岸埋段基坑支撐上海市外環(huán)過江隧道岸埋段基坑支撐13無法打錨桿，相鄰建筑物的基礎(chǔ)較深,地下管線內(nèi)支撐§6.1概述無法打錨桿，相鄰建筑物的基礎(chǔ)較深,地下管線內(nèi)支撐§6.1概14地下建筑物§1發(fā)生在土體內(nèi)部或者與土相鄰的結(jié)構(gòu)物上的壓力豎向土壓力新填土B外土柱內(nèi)土柱等沉面溝埋式上埋式地下建筑物§1發(fā)生在土體內(nèi)部或者與土相鄰的結(jié)構(gòu)物上的壓力豎向15一、土壓力類型被動土壓力主動土壓力靜止土壓力土壓力1.靜止土壓力

擋土墻在壓力作用下不發(fā)生任何變形和位移，墻后填土處于彈性平衡狀態(tài)時，作用在擋土墻背的土壓力Eo§6.2作用在擋土墻上的土壓力一、土壓力類型被動土壓力主動土壓力靜止土壓力土壓力1.靜止土162.主動土壓力

在土壓力作用下，擋土墻離開土體向前位移至一定數(shù)值，墻后土體達到主動極限平衡狀態(tài)時，作用在墻背的土壓力滑裂面Ea3.被動土壓力

Ep滑裂面在外力作用下，擋土墻推擠土體向后位移至一定數(shù)值，墻后土體達到被動極限平衡狀態(tài)時，作用在墻上的土壓力2.主動土壓力在土壓力作用下，擋土墻離開土體向前位移至174.三種土壓力之間的關(guān)系

-△+△+△-△Eo△a△pEaEoEp對同一擋土墻，在填土的物理力學(xué)性質(zhì)相同的條件下有以下規(guī)律：1.Ea

＜Eo

＜Ep2.△δp

＞＞△δ

a4.三種土壓力之間的關(guān)系-△+△+△-△Eo△a△pE18二、靜止土壓力計算作用在擋土結(jié)構(gòu)背面的靜止土壓力可視為天然土層自重應(yīng)力的水平分量

K0h

hzk0zzh/3靜止土壓力系數(shù)靜止土壓力強度

靜止土壓力系數(shù)測定方法：

1.通過側(cè)限條件下的試驗測定2.采用經(jīng)驗公式k0

=1-sinφ’

計算3.按相關(guān)表格提供的經(jīng)驗值確定靜止土壓力分布

土壓力作用點三角形分布

作用點距墻底h/3

二、靜止土壓力計算作用在擋土結(jié)構(gòu)背面的靜止土壓力可視為天然土19§6.2朗金土壓力理論一、朗金土壓力基本理論1.擋土墻背垂直、光滑2.填土表面水平3.墻體為剛性體σz=zσx＝K0zzf=0σa＝Kazσp＝Kpz增加減小45o-/245o＋

/2大主應(yīng)力方向主動伸展被動壓縮小主應(yīng)力方向§6.2朗金土壓力理論一、朗金土壓力基本理論20pappfzk0zf=c+tan

土體處于彈性平衡狀態(tài)主動極限平衡狀態(tài)被動極限平衡狀態(tài)水平方向均勻壓縮伸展壓縮主動朗金狀態(tài)被動朗金狀態(tài)水平方向均勻伸展處于主動朗肯狀態(tài)，σ1方向豎直，剪切破壞面與豎直面夾角為45o-/245o-/245o＋/2處于被動朗肯狀態(tài)，σ3方向豎直，剪切破壞面與豎直面夾角為45o＋/2pappfzk0zf=c+tan土體處于21二、主動土壓力45o＋/2h擋土墻在土壓力作用下，產(chǎn)生離開土體的位移，豎向應(yīng)力保持不變，水平應(yīng)力逐漸減小，位移增大到△a，墻后土體處于朗金主動狀態(tài)時，墻后土體出現(xiàn)一組滑裂面，它與大主應(yīng)力面夾角45o＋/2，水平應(yīng)力降低到最低極限值z(σ1)σa(σ3)極限平衡條件朗金主動土壓力系數(shù)朗金主動土壓力強度z二、主動土壓力45o＋/2h擋土墻在土壓力作用下，產(chǎn)生離開22h/3EahKa討論：當(dāng)c=0,無粘性土朗金主動土壓力強度h1.無粘性土主動土壓力強度與z成正比，沿墻高呈三角形分布2.合力大小為分布圖形的面積，即三角形面積3.合力作用點在三角形形心，即作用在離墻底h/3處h/3EahKa討論：當(dāng)c=0,無粘性土朗金主動土壓力強度232c√KaEa(h-z0)/3當(dāng)c＞0,粘性土h粘性土主動土壓力強度包括兩部分1.土的自重引起的土壓力zKa2.粘聚力c引起的負(fù)側(cè)壓力2c√Ka說明：負(fù)側(cè)壓力是一種拉力，由于土與結(jié)構(gòu)之間抗拉強度很低，受拉極易開裂，在計算中不考慮負(fù)側(cè)壓力深度為臨界深度z01.粘性土主動土壓力強度存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)（計算中不考慮）2.合力大小為分布圖形的面積（不計負(fù)側(cè)壓力部分）3.合力作用點在三角形形心，即作用在離墻底(h-z0)/3處z0hKa-2c√Ka2c√KaEa(h-z0)/3當(dāng)c＞0,粘性土h粘性土主動24三、被動土壓力極限平衡條件朗金被動土壓力系數(shù)朗金被動土壓力強度z(σ3)σp(σ1)45o－/2hz擋土墻在外力作用下，擠壓墻背后土體，產(chǎn)生位移，豎向應(yīng)力保持不變，水平應(yīng)力逐漸增大，位移增大到△p，墻后土體處于朗金被動狀態(tài)時，墻后土體出現(xiàn)一組滑裂面，它與小主應(yīng)力面夾角45o－/2，水平應(yīng)力增大到最大極限值三、被動土壓力極限平衡條件朗金被動土壓力系數(shù)朗金被動土壓力強25討論：當(dāng)c=0,無粘性土朗金被動土壓力強度1.無粘性土被動土壓力強度與z成正比，沿墻高呈三角形分布2.合力大小為分布圖形的面積，即三角形面積3.合力作用點在三角形形心，即作用在離墻底h/3處hhKph/3Ep討論：當(dāng)c=0,無粘性土朗金被動土壓力強度1.無粘性土被動土26當(dāng)c＞0,粘性土粘性土主動土壓力強度包括兩部分1.土的自重引起的土壓力zKp2.粘聚力c引起的側(cè)壓力2c√Kp說明：側(cè)壓力是一種正壓力，在計算中應(yīng)考慮1.粘性土被動土壓力強度不存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)2.合力大小為分布圖形的面積，即梯形分布圖形面積3.合力作用點在梯形形心土壓力合力hEp2c√KphKp＋2c√Kphp當(dāng)c＞0,粘性土粘性土主動土壓力強度包括兩部分1.土的自27四、例題分析【例】有一擋土墻，高6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、粘聚力如下圖所示，求主動土壓力及其作用點，并繪出主動土壓力分布圖h=6m=17kN/m3c=8kPa=20o四、例題分析【例】有一擋土墻，高6米，墻背直立、光滑，墻后填28【解答】主動土壓力系數(shù)墻底處土壓力強度臨界深度主動土壓力主動土壓力作用點距墻底的距離2c√Kaz0Ea(h-z0)/36mhKa-2c√Ka【解答】主動土壓力系數(shù)墻底處土壓力強度臨界深度主動土壓力主動29五、幾種常見情況下土壓力計算1.填土表面有均布荷載（以無粘性土為例）

z＋qh填土表面深度z處豎向應(yīng)力為(q+z)AB相應(yīng)主動土壓力強度A點土壓力強度B點土壓力強度若填土為粘性土，c＞0臨界深度z0z0＞0說明存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)，計算中應(yīng)不考慮負(fù)壓力區(qū)土壓力z0≤0說明不存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)，按三角形或梯形分布計算zq五、幾種常見情況下土壓力計算1.填土表面有均布荷載（以無粘性302.成層填土情況（以無粘性土為例）

ABCD1，12，23，3σaAσaB上σaB下σaC下σaC上σaD擋土墻后有幾層不同類的土層，先求豎向自重應(yīng)力，然后乘以該土層的主動土壓力系數(shù)，得到相應(yīng)的主動土壓力強度h1h2h3A點B點上界面B點下界面C點上界面C點下界面D點說明：合力大小為分布圖形的面積，作用點位于分布圖形的形心處2.成層填土情況（以無粘性土為例）ABCD1，12，313.墻后填土存在地下水（以無粘性土為例）

ABC(h1+h2)Kawh2擋土墻后有地下水時，作用在墻背上的土側(cè)壓力有土壓力和水壓力兩部分，可分作兩層計算，一般假設(shè)地下水位上下土層的抗剪強度指標(biāo)相同，地下水位以下土層用浮重度計算A點B點C點土壓力強度水壓力強度B點C點作用在墻背的總壓力為土壓力和水壓力之和，作用點在合力分布圖形的形心處h1h2h3.墻后填土存在地下水（以無粘性土為例）ABC(32六、例題分析【例】擋土墻高5m，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，試求主動土壓力Ea，并繪出土壓力分布圖

h=5m1=17kN/m3c1=01=34o2=19kN/m3c2=10kPa2=16oh1

=2mh2

=3mABCKa1＝0.307Ka2＝0.568六、例題分析【例】擋土墻高5m，墻背直立、光滑，墻后填土面水33【解答】ABCh=5mh1=2mh2=3mA點B點上界面B點下界面C點主動土壓力合力10.4kPa4.2kPa36.6kPa【解答】ABCh=5mh1=2mh2=3mA點B點上界面B點34§6.3庫侖土壓力理論一、庫侖土壓力基本假定1.墻后的填土是理想散粒體2.滑動破壞面為通過墻踵的平面3.滑動土楔為一剛塑性體，本身無變形二、庫侖土壓力αβδGhCABq墻向前移動或轉(zhuǎn)動時，墻后土體沿某一破壞面BC破壞，土楔ABC處于主動極限平衡狀態(tài)土楔受力情況：3.墻背對土楔的反力E,大小未知，方向與墻背法線夾角為δER1.土楔自重G=△ABC,方向豎直向下2.破壞面為BC上的反力R,大小未知，方向與破壞面法線夾角為

§6.3庫侖土壓力理論一、庫侖土壓力基本假定35土楔在三力作用下，靜力平衡αβδGhACBqEaR滑裂面是任意給定的，不同滑裂面得到一系列土壓力E，E是q的函數(shù)，E的最大值Emax，即為墻背的主動土壓力Ea，所對應(yīng)的滑動面即是最危險滑動面庫侖主動土壓力系數(shù)，查表確定土對擋土墻背的摩擦角，根據(jù)墻背光滑，排水情況查表確定土楔在三力作用下，靜力平衡αβδGhACBqEaR滑裂面是36主動土壓力與墻高的平方成正比主動土壓力強度主動土壓力強度沿墻高呈三角形分布，合力作用點在離墻底h/3處，方向與墻背法線成δ，與水平面成（α＋δ）hhKahαβACBδαEah/3說明：土壓力強度分布圖只代表強度大小，不代表作用方向主動土壓力主動土壓力與墻高的平方成正比主動土壓力強度主動土壓力強度沿墻37土楔在三力作用下，靜力平衡αβδGhACBqEpR滑裂面是任意給定的，不同滑裂面得到一系列土壓力E，E是q的函數(shù)，E的最大值Emax，即為墻背的被動土壓力Ep，所對應(yīng)的滑動面即是最危險滑動面庫侖被動土壓力系數(shù)，查表確定土對擋土墻背的摩擦角，根據(jù)墻背光滑，排水情況查表確定土楔在三力作用下，靜力平衡αβδGhACBqEpR滑裂面是38被動土壓力與墻高的平方成正比被動土壓力強度被動土壓力強度沿墻高呈三角形分布，合力作用點在離墻底h/3處，方向與墻背法線成π/2+δhhKphαβACBδEph/3說明：土壓力強度分布圖只代表強度大小，不代表作用方向被動土壓力被動土壓力與墻高的平方成正比被動土壓力強度被動土壓力強度沿墻39三、例題分析【例】擋土墻高4.5m，墻背俯斜，填土為砂土，=17.5kN/m3，=30o，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Ea及作用點α=10oβ=15oδ=20o4.5mABα=10oEah/3【解答】由α=10o，β=15o，=30o，δ=20o查表得到土壓力作用點在距墻底h/3=1.5m處三、例題分析【例】擋土墻高4.5m，墻背俯斜，填土為砂土，40四、朗金與庫侖土壓力理論存在的主要問題朗金土壓力理論基于土單元體的應(yīng)力極限平衡條件建立的，采用墻背豎直、光滑、填土表面水平的假定，與實際情況存在誤差，主動土壓力偏大，被動土壓力偏小庫侖土壓力理論基于滑動塊體的靜力平衡條件建立的，采用破壞面為平面的假定，與實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）五、三種土壓力在實際工程中的應(yīng)用擋土墻直接澆筑在巖基上，墻的剛度很大，墻體位移很小，不足以使填土產(chǎn)生主動破壞，可以近似按照靜止土壓力計算巖基E0四、朗金與庫侖土壓力理論存在的主要問題朗金土壓力理論基于土單41擋土墻產(chǎn)生離開填土方向位移，墻后填土達到極限平衡狀態(tài)，按主動土壓力計算。位移達到墻高的0.1%～0.3%,填土就可能發(fā)生主動破壞。Ea30%Ep擋土墻產(chǎn)生向填土方向的擠壓位移，墻后填土達到極限平衡狀態(tài)，按被動土壓力計算。位移需達到墻高的2%～5%,工程上一般不允許出現(xiàn)此位移，因此驗算穩(wěn)定性時不采用被動土壓力全部，通常取其30％擋土墻產(chǎn)生離開填土方向位移，墻后填土達到極限平衡狀態(tài)，按主動42六、擋土墻位移對土壓力分布的影響擋土墻下端不動，上端外移，墻背壓力按直線分布，總壓力作用點位于墻底以上H/3擋土墻上端不動，下端外移，墻背填土不可能發(fā)生主動破壞，壓力為曲線分布，總壓力作用點位于墻底以上約H/2擋土墻上端和下端均外移，位移大小未達到主動破壞時位移時，壓力為曲線分布，總壓力作用點位于墻底以上約H/2,當(dāng)位移超過某一值，填土發(fā)生主動破壞時，壓力為直線分布，總壓力作用點降至墻高1/3處H/3H/2H/3六、擋土墻位移對土壓力分布的影響擋土墻下端不動，上端外移，墻43七、不同情況下?lián)跬翂ν翂毫τ嬎?.墻后有局部均布荷載情況

局部均布荷載只沿虛線間土體向下傳遞，由q引起的側(cè)壓力增加范圍局限于CD墻段2.填土面不規(guī)則的情況

填土面不規(guī)則情況，采用作圖法求解，假定一系列滑動面，采用靜力平衡求出土壓力中最大值七、不同情況下?lián)跬翂ν翂毫τ嬎?.墻后有局部均布荷載情況局443.墻背為折線形情況

墻背由不同傾角的平面AB和BC組成，先以BC為墻背計算BC面上土壓力E1及其分布，然后以AB的延長線AC

作為墻背計算ABC

面上土壓力,只計入AB段土壓力E2，將兩者壓力疊加得總壓力八、《規(guī)范》土壓力計算公式BACC

E2E1hδEazqαβABσaσb主動土壓力其中：yc為主動土壓力增大系數(shù)分布情況3.墻背為折線形情況墻背由不同傾角的平面AB和BC組成，先45§6.5擋土墻設(shè)計一、擋土墻類型1.重力式擋土墻塊石或素混凝土砌筑而成，靠自身重力維持穩(wěn)定，墻體抗拉、抗剪強度都較低。墻身截面尺寸大，一般用于低擋土墻。2.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，市政工程中常用墻頂墻基墻趾墻面墻背墻趾墻踵立壁鋼筋§6.5擋土墻設(shè)計一、擋土墻類型1.重力式擋463.扶壁式擋土墻針對懸臂式擋土墻立臂受力后彎矩和撓度過大缺點，增設(shè)扶壁，扶壁間距（0.8～1.0）h，墻體穩(wěn)定靠扶壁間填土重維持4.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定板組成，穩(wěn)定由拉桿和錨定板來維持墻趾墻踵扶壁墻板錨定板基巖錨桿3.扶壁式擋土墻針對懸臂式擋土墻立臂受力后彎矩和撓度過大缺點47二、擋土墻計算1.穩(wěn)定性驗算：抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定2.地基承載力驗算擋土墻計算內(nèi)容3.墻身強度驗算抗傾覆穩(wěn)定驗算zfEaEazEaxGaa0d抗傾覆穩(wěn)定條件擋土墻在土壓力作用下可能繞墻趾O點向外傾覆Ox0xfbz二、擋土墻計算1.穩(wěn)定性驗算：抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定2.地基承48抗滑穩(wěn)定驗算抗滑穩(wěn)定條件EaEanEatdGGnGtaa0O擋土墻在土壓力作用下可能沿基礎(chǔ)底面發(fā)生滑動三、重力式擋土墻的體型與構(gòu)造m為基底摩擦系數(shù)，根據(jù)土的類別查表得到1.墻背傾斜形式重力式擋土墻按墻背傾斜方向分為仰斜、直立和俯斜三種形式，三種形式應(yīng)根據(jù)使用要求、地形和施工情況綜合確定抗滑穩(wěn)定驗算抗滑穩(wěn)定條件EaEanEatdGGnGtaa0O492.擋土墻截面尺寸砌石擋土墻頂寬不小于0.5m，混凝土墻可縮小為0.20m～0.40m，重力式擋土墻基礎(chǔ)底寬約為墻高的1/2～1/3為了增加擋土墻的抗滑穩(wěn)定性，將基底做成逆坡當(dāng)墻高較大，基底壓力超過地基承載力時，可加設(shè)墻趾臺階E1仰斜E2直立E3俯斜三種不同傾斜形式擋土墻土壓力之間關(guān)系E1＜E2＜E3逆坡墻趾臺階2.擋土墻截面尺寸砌石擋土墻頂寬不小于0.5m，混凝土墻可縮503.墻后排水措施擋土墻后填土由于雨水入滲，抗剪強度降低，土壓力增大，同時產(chǎn)生水壓力，對擋土墻穩(wěn)定不利，因此擋土墻應(yīng)設(shè)置很好的排水措施，增加其穩(wěn)定性墻后填土宜選擇透水性較強的填料，例如砂土、礫石、碎石等，若采用粘土，應(yīng)混入一定量的塊石，增大透水性和抗剪強度，墻后填土應(yīng)分層夯實4.填土質(zhì)量要求泄水孔粘土夯實濾水層泄水孔粘土夯實粘土夯實截水溝3.墻后排水措施擋土墻后填土由于雨水入滲，抗剪強度降低，土壓51§6.6加筋土擋土墻簡介一、錨定板擋土結(jié)構(gòu)墻板錨定板預(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二、加筋土支擋結(jié)構(gòu)預(yù)制鋼筋混凝土面板、土工合成材料制成拉筋承受土體中拉力拉筋面板§6.6加筋土擋土墻簡介一、錨定板擋土結(jié)構(gòu)墻52三、樁撐擋土結(jié)構(gòu)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)構(gòu)，基坑工程中應(yīng)用較廣支護樁三、樁撐擋土結(jié)構(gòu)采用樁基礎(chǔ)，打入地基一定深度，形成板樁墻，用53§6.7地基破壞型式及地基承載力一、地基承載力概念

建筑物荷載通過基礎(chǔ)作用于地基，對地基提出兩個方面的要求1.變形要求建筑物基礎(chǔ)在荷載作用下產(chǎn)生最大沉降量或沉降差，應(yīng)該在該建筑物所允許的范圍內(nèi)

2.穩(wěn)定要求建筑物的基底壓力，應(yīng)該在地基所允許的承載能力之內(nèi)

地基承載力：地基所能承受荷載的能力§6.7地基破壞型式及地基承載力一、地基承載力概念54二、地基變形的三個階段0sppcrpuabcp＜pcrpcr＜p＜pup≥pua.線性變形階段塑性變形區(qū)連續(xù)滑動面oa段，荷載小，主要產(chǎn)生壓縮變形，荷載與沉降關(guān)系接近于直線，土中τ＜τf,地基處于彈性平衡狀態(tài)b.彈塑性變形階段ab段，荷載增加，荷載與沉降關(guān)系呈曲線，地基中局部產(chǎn)生剪切破壞，出現(xiàn)塑性變形區(qū)c.破壞階段bc段，塑性區(qū)擴大，發(fā)展成連續(xù)滑動面，荷載增加，沉降急劇變化二、地基變形的三個階段0sppcrpuabcp＜pcrpc55三、地基的破壞形式

地基開始出現(xiàn)剪切破壞（即彈性變形階段轉(zhuǎn)變?yōu)閺椝苄宰冃坞A段）時，地基所承受的基地壓力稱為臨塑荷載pcr地基瀕臨破壞（即彈塑性變形階段轉(zhuǎn)變?yōu)槠茐碾A段）時，地基所承受的基地壓力稱為極限荷載pu1.整體剪切破壞a.p-s曲線上有兩個明顯的轉(zhuǎn)折點，可區(qū)分地基變形的三個階段b.地基內(nèi)產(chǎn)生塑性變形區(qū)，隨著荷載增加塑性變形區(qū)發(fā)展成連續(xù)的滑動面c.荷載達到極限荷載后，基礎(chǔ)急劇下沉，并可能向一側(cè)傾斜，基礎(chǔ)兩側(cè)地面明顯隆起三、地基的破壞形式地基開始出現(xiàn)剪切破壞（即彈性變形階562.局部剪切破壞a.p-s曲線轉(zhuǎn)折點不明顯，沒有明顯的直線段b.塑性變形區(qū)不延伸到地面，限制在地基內(nèi)部某一區(qū)域內(nèi)c.荷載達到極限荷載后，基礎(chǔ)兩側(cè)地面微微隆起3.沖剪破壞b.地基不出現(xiàn)明顯連續(xù)滑動面c.荷載達到極限荷載后，基礎(chǔ)兩側(cè)地面不隆起，而是下陷a.p-s曲線沒有明顯的轉(zhuǎn)折點2.局部剪切破壞a.p-s曲線轉(zhuǎn)折點不明顯，沒有明顯的直線57地基承載力一、塑性區(qū)的發(fā)展范圍

zzbdq=dpβ0σ1σ3根據(jù)彈性理論，地基中任意點由條形均布壓力所引起的附加大、小主應(yīng)力

假定在極限平衡區(qū)土的靜止側(cè)壓力系數(shù)K0=1，M點土的自重應(yīng)力所引起的大小主應(yīng)力均為(0d＋z)M點達到極限平衡狀態(tài)，大、小主應(yīng)力滿足極限平衡條件M地基承載力一、塑性區(qū)的發(fā)展范圍zzbdq=dpβ0σ158塑性區(qū)邊界方程塑性區(qū)最大深度zmax二、臨塑荷載pcr和界限荷載當(dāng)zmax＝0，地基所能承受的基底附加壓力為臨塑荷載塑性區(qū)開展深度在某一范圍內(nèi)所對應(yīng)的荷載為界限荷載中心荷載偏心荷載塑性區(qū)邊界方程塑性區(qū)最大深度zmax二、臨塑荷載pcr和界限59三、例題分析

【例】某條基，底寬b=1.5m，埋深d=2m，地基土的重度＝19kN/m3，飽和土的重度sat＝21kN/m3,抗剪強度指標(biāo)為

=20°，c=20kPa,求(1)該地基承載力p1/4,(2)若地下水位上升至地表下1.5m，承載力有何變化【解答】(1)(2)地下水位上升時，地下水位以下土的重度用有效重度說明：當(dāng)?shù)叵滤簧仙龝r，地基的承載力將降低三、例題分析【例】某條基，底寬b=1.5m，埋深d=2m，60§6.8地基的極限承載力一、普朗德爾極限承載力理論

1920年，普朗德爾根據(jù)塑性理論，在研究剛性物體壓入均勻、各向同性、較軟的無重量介質(zhì)時，導(dǎo)出達到破壞時的滑動面形狀及極限承載力公式PbccddⅠⅡⅡ45o＋

/245o－

/2ⅢⅢ將無限長，底面光滑的荷載板至于無質(zhì)量的土(＝0)的表面上，荷載板下土體處于塑性平衡狀態(tài)時，塑性區(qū)分成五個區(qū)Ⅰ區(qū)：主動朗金區(qū)，1豎直向，破裂面與水平面成45o＋

/2Ⅱ區(qū)：普朗德爾區(qū)，邊界是對數(shù)螺線Ⅲ區(qū)：被動朗金區(qū)，1水平向，破裂面與水平面成45o－

/2§6.8地基的極限承載力一、普朗德爾極限承載力理論61普朗德爾理論的極限承載力理論解式中：承載力系數(shù)當(dāng)基礎(chǔ)有埋深d時式中：二、太沙基極限承載力理論

底面粗糙，基底與土之間有較大的摩擦力，能阻止基底土發(fā)生剪切位移，基底以下土不會發(fā)生破壞，處于彈性平衡狀態(tài)PaabccddⅠⅡⅡⅢ45o＋

/245o－

/2ⅢⅠ區(qū)：彈性壓密區(qū)(彈性核)Ⅱ區(qū)：普朗德爾區(qū)，邊界是對數(shù)螺線Ⅲ區(qū)：被動朗金區(qū)，1水平向，破裂面與水平面成45o－

/2普朗德爾理論的極限承載力理論解式中：承載力系數(shù)當(dāng)基礎(chǔ)有埋深d62太沙基理論的極限承載力理論解Nr、Nq、Nc均為承載力系數(shù)，均與有關(guān)，太沙基給出關(guān)系曲線，可以根據(jù)相關(guān)曲線得到上式適用于條形基礎(chǔ)整體剪切破壞情況，對于局部剪切破壞，將c和tan均降低1/3

方形基礎(chǔ)局部剪切破壞時地基極限承載力Nr

、Nq

、Nc為局部剪切破壞時承載力系數(shù)，也可以根據(jù)相關(guān)曲線得到對于方形和圓形基礎(chǔ)，太沙基提出采用經(jīng)驗系數(shù)修正后的公式

圓形基礎(chǔ)太沙基理論的極限承載力理論解Nr、Nq、Nc均為承載力系數(shù)，63三、漢森極限承載力理論

對于均質(zhì)地基、基礎(chǔ)底面完全光滑，受中心傾斜荷載作用式中：漢森公式Sr、Sq、Sc

——基礎(chǔ)的形狀系數(shù)ir、iq、ic

——荷載傾斜系數(shù)dr、dq、dc

——深度修正系數(shù)gr、gq、gc

——地面傾斜系數(shù)br、bq、bc

——基底傾斜系數(shù)Nr、Nq、Nc

——承載力系數(shù)說明：相關(guān)系數(shù)均可以有相關(guān)公式進行計算三、漢森極限承載力理論對于均質(zhì)地基、基礎(chǔ)底面完全光滑，受中64土坡穩(wěn)定概述天然土坡人工土坡由于地質(zhì)作用而自然形成的土坡

在天然土體中開挖或填筑而成的土坡山坡、江河岸坡路基、堤壩坡底坡腳坡角坡頂坡高土坡穩(wěn)定分析問題§6.9土坡和地基的穩(wěn)定分析土坡穩(wěn)定概述天然土坡人工土坡由于地質(zhì)作用而自然形成的土坡在65無粘性土坡穩(wěn)定分析一、一般情況下的無粘性土土坡TT均質(zhì)的無粘性土土坡，在干燥或完全浸水條件下，土粒間無粘結(jié)力

只要位于坡面上的土單元體能夠保持穩(wěn)定，則整個坡面就是穩(wěn)定的

單元體穩(wěn)定T>T土坡整體穩(wěn)定NG無粘性土坡穩(wěn)定分析一、一般情況下的無粘性土土坡TT均質(zhì)的無66GTTN穩(wěn)定條件：T>T砂土的內(nèi)摩擦角抗滑力與滑動力的比值

穩(wěn)定安全系數(shù)GTTN穩(wěn)定條件：T>T砂土的內(nèi)摩擦角抗滑力與滑動力的67二、有滲流作用時的無粘性土土坡分析穩(wěn)定條件：T>T+JGTTNJ順坡出流情況:

/

sat≈1/2，坡面有順坡滲流作用時，無粘性土土坡穩(wěn)定安全系數(shù)將近降低一半

二、有滲流作用時的無粘性土土坡分析穩(wěn)定條件：T>T+JGT68三、例題分析【例】均質(zhì)無粘性土土坡，其飽和重度

sat=20.0kN/m3,內(nèi)摩擦角

=30°,若要求該土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)為1.20，在干坡情況下以及坡面有順坡滲流時其坡角應(yīng)為多少度？GTTN干坡或完全浸水情況

順坡出流情況

滲流作用的土坡穩(wěn)定比無滲流作用的土坡不穩(wěn)定，坡角要小得多

GTTNJ三、例題分析【例】均質(zhì)無粘性土土坡，其飽和重度sat=269粘性土土坡穩(wěn)定分析

一、瑞典圓弧滑動法NfGROBd假定滑動面為圓柱面，截面為圓弧，利用土體極限平衡條件下的受力情況：

滑動面上的最大抗滑力矩與滑動力矩之比

飽和粘土，不排水剪條件下，u＝0，τf＝cu

CA粘性土土坡穩(wěn)定分析一、瑞典圓弧滑動法NfGROBd假定滑動70粘性土土坡滑動前，坡頂常常出現(xiàn)豎向裂縫

CRdBAWfONA

z0深度近似采用土壓力臨界深度

裂縫的出現(xiàn)將使滑弧長度由AC減小到AC，如果裂縫中積水，還要考慮靜水壓力對土坡穩(wěn)定的不利影響

Fs是任意假定某個滑動面的抗滑安全系數(shù)，實際要求的是與最危險滑動面相對應(yīng)的最小安全系數(shù)

假定若干滑動面

最小安全系數(shù)

粘性土土坡滑動前，坡頂常常出現(xiàn)豎向裂縫CRdBAWfONA71最危險滑動面圓心的確定β1β2ROβBA對于均質(zhì)粘性土土坡，其最危險滑動面通過坡腳

=0

圓心位置由β1，β2確定OBβ1β2βAHE2H4.5HFs

>0

圓心位置在EO的延長線上

最危險滑動面圓心的確定β1β2ROβBA對于均質(zhì)粘性土土坡，72二、條分法abcdiβiOCRABH對于外形復(fù)雜、

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

各土條對滑弧圓心的抗滑力矩和滑動力矩滑動土體分為若干垂直土條土坡穩(wěn)定安全系數(shù)二、條分法abcdiβiOCRABH對于外形復(fù)雜、>0的73條分法分析步驟IabcdiβiOCRABH1.按比例繪出土坡剖面

2.任選一圓心O，確定滑動面，將滑動面以上土體分成幾個等寬或不等寬土條

3.每個土條的受力分析

cdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTiWi靜力平衡假設(shè)兩組合力(Pi，Xi)＝(Pi＋1，Xi＋1)條分法分析步驟IabcdiβiOCRABH1.按比例繪出土坡74條分法分析步驟Ⅱ4.滑動面的總滑動力矩

5.滑動面的總抗滑力矩

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行計算，求最小的安全系數(shù)條分法分析步驟Ⅱ4.滑動面的總滑動力矩5.滑動面的總抗滑力75三、例題分析【例】某土坡如圖所示。已知土坡高度H=6m，坡角=55°，土的重度

=18.6kN/m3，內(nèi)摩擦角

=12°，粘聚力c

=16.7kPa。試用條分法驗算土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)

三、例題分析【例】某土坡如圖所示。已知土坡高度H=6m，坡角76分析:①按比例繪出土坡，選擇圓心，作出相應(yīng)的滑動圓弧②將滑動土體分成若干土條，對土條編號③量出各土條中心高度hi、寬度bi，列表計算sini、cosi以及土條重Wi，計算該圓心和半徑下的安全系數(shù)④對圓心O選不同半徑，得到O對應(yīng)的最小安全系數(shù)；⑤在可能滑動范圍內(nèi)，選取其它圓心O1，O2，O3，…，重復(fù)上述計算，求出最小安全系數(shù)，即為該土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)

分析:①按比例繪出土坡，選擇圓心，作出相應(yīng)的滑動圓弧77計算①按比例繪出土坡，選擇圓心，作出相應(yīng)的滑動圓弧取圓心O

，取半徑R=8.35m

②將滑動土體分成若干土條，對土條編號③列表計算該圓心和半徑下的安全系數(shù)0.601.802.853.754.103.051.501111111.1511.1633.4853.0169.7576.2656.7327.9011.032.148.559.4158.3336.6212.671234567編號中心高度(m)條寬(m)條重WikN/mβ1(o)

Wisini

9.516.523.831.640.149.863.0Wicosi

1.849.5121.3936.5549.1243.3324.86合計186.60258.63計算①按比例繪出土坡，選擇圓心，作出相應(yīng)的滑動圓弧取圓心O78確定安全系數(shù)

1、對圓心O選不同半徑，得到O對應(yīng)的最小安全系數(shù)；2、在可能滑動范圍內(nèi)，選取其它圓心O1，O2，O3，…，重復(fù)上述計算，求出最小安全系數(shù)，即為該土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)

確定安全系數(shù)1、對圓心O選不同半徑，得到O對應(yīng)的最小安全系79四、泰勒圖表法土坡的穩(wěn)定性相關(guān)因素：抗剪強度指標(biāo)c和、重度、土坡的尺寸坡角

和坡高H泰勒（Taylor,D.W，1937）用圖表表達影響因素的相互關(guān)系

穩(wěn)定數(shù)土坡的臨界高度或極限高度

根據(jù)不同的

繪出與Ns的關(guān)系曲線

泰勒圖表法適宜解決簡單土坡穩(wěn)定分析的問題：①已知坡角及土的指標(biāo)c、、，求穩(wěn)定的坡高H②已知坡高H及土的指標(biāo)c、、，求穩(wěn)定的坡角③已知坡角、坡高H及土的指標(biāo)c、、，求穩(wěn)定安全系數(shù)F

s四、泰勒圖表法土坡的穩(wěn)定性相關(guān)因素：抗剪強度指標(biāo)c和、重度80地基的穩(wěn)定分析

一、挖方邊坡與天然邊坡

天然地層的土質(zhì)與構(gòu)造比較復(fù)雜，這些土坡與人工填筑土坡相比，性質(zhì)上所不同。對于正常固結(jié)及超固結(jié)粘土土坡，按上述的穩(wěn)定分析方法，得到安全系數(shù)，比較符合實測結(jié)果。但對于超固結(jié)裂隙粘土土坡，采用與上述相同的分析方法，會得出不正確的結(jié)果二、關(guān)于圓弧滑動條分法計算中引入的計算假定：滑動面為圓弧不考慮條間力作用安全系數(shù)用滑裂面上全部抗滑力矩與滑動力矩之比來定義地基的穩(wěn)定分析一、挖方邊坡與天然邊坡天然地層的土81三、土的抗剪強度指標(biāo)值的選用土的抗剪強度指標(biāo)值選用應(yīng)合理：指標(biāo)值過高，有發(fā)生滑坡的可能指標(biāo)值過低，沒有充分發(fā)揮土的強度，就工程而言，不經(jīng)濟實際工程中，應(yīng)結(jié)合邊坡的實際加荷情況，填料的性質(zhì)和排水條件等，合理的選用土的抗剪強度指標(biāo)。如果能準(zhǔn)確知道土中孔隙水壓力分布，采用有效應(yīng)力法比較合理。重要的工程應(yīng)采用有效強度指標(biāo)進行核算。對于控制土坡穩(wěn)定的各個時期，應(yīng)分別采用不同試驗方法的強度指標(biāo)四、安全系數(shù)的選用影響安全系數(shù)的因素很多，如抗剪強度指標(biāo)的選用，計算方法和計算條件的選擇等。工程等級愈高，所需要的安全系數(shù)愈大。目前，對于土坡穩(wěn)定的安全系數(shù)，各個部門有不同的規(guī)定。同一邊坡穩(wěn)定分析，選用不同的試驗方法、不同的穩(wěn)定分析方法，會得到不同的安全系數(shù)。根據(jù)結(jié)果綜合分析安全系數(shù)，得到比較可靠的結(jié)論三、土的抗剪強度指標(biāo)值的選用土的抗剪強度指標(biāo)值選用應(yīng)合理：82五、查表法確定土質(zhì)邊坡的坡度

邊坡的坡度允許值，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗，參照同類土層的穩(wěn)定坡度進行確定一些規(guī)范和手冊根據(jù)大量設(shè)計和運行經(jīng)驗規(guī)定了土坡坡度的允許值，可以通過查表法確定土質(zhì)邊坡的坡度五、查表法確定土質(zhì)邊坡的坡度邊坡的坡度允許值，應(yīng)根據(jù)83第五章土壓力與土坡穩(wěn)定主要內(nèi)容§6.1概述§6.2作用在擋土墻上的土壓力§6.3朗金土壓力理論§6.4庫侖土壓力理論§6.5擋土墻設(shè)計§6.6加筋土擋土墻簡介§6.7地基破壞型式及地基承載力§6.8地基的極限承載力§6.9土坡和地基的穩(wěn)定分析第五章土壓力與土坡穩(wěn)定主要內(nèi)容§6.1概述84§6.1土壓力概述土壓力通常是指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E填土面碼頭橋臺E隧道側(cè)墻EE§6.1土壓力概述土壓力通常是指擋土墻后的填土因85§1概述什么是擋土結(jié)構(gòu)物Retainingstructure什么是土壓力(Earthpressure)影響土壓力的因素?fù)跬两Y(jié)構(gòu)物類型對土壓力分布的影響§1概述什么是擋土結(jié)構(gòu)物Retainingstruct86土壓力與土坡穩(wěn)定課件87擋土結(jié)構(gòu)物及其土壓力

概述Rigidwall擋土結(jié)構(gòu)物及其土壓力概述Rigidwall88一擋土結(jié)構(gòu)物（擋土墻）用來支撐天然或人工斜坡不致坍塌以保持土體穩(wěn)定性，或使部分側(cè)向荷載傳遞分散到填土上的一種結(jié)構(gòu)物。

概述一擋土結(jié)構(gòu)物（擋土墻）用來支撐天然或人工斜坡不致坍塌以保持89擋土結(jié)構(gòu)物上的土壓力由于土體自重、土上荷載或結(jié)構(gòu)物的側(cè)向擠壓作用，擋土結(jié)構(gòu)物所承受的來自墻后填土的側(cè)向壓力。

概述擋土結(jié)構(gòu)物上的土壓力由于土體自重、土上荷載或結(jié)構(gòu)物的側(cè)向擠壓90擋土墻類型（按剛度及位移方式）:

剛性擋土墻柔性擋土墻

概述擋土墻類型（按剛度及位移方式）:概述91剛性擋土墻§1L型T型預(yù)應(yīng)力剛性加筋扶壁圬工式剛性擋土墻§1L型T型預(yù)應(yīng)力剛性加筋扶壁圬工式92土壓力與土坡穩(wěn)定課件93混凝土擋土墻及復(fù)合排水管完工完工混凝土擋土墻及復(fù)合排水管完工完工94柔性支護結(jié)構(gòu)§6.1概述錨桿板樁板樁變形基坑支撐上的土壓力變形土壓力分布板樁上土壓力實測計算柔性支護結(jié)構(gòu)§6.1概述錨桿板樁板樁變形基坑支撐上的土壓力95上海市外環(huán)過江隧道岸埋段基坑支撐上海市外環(huán)過江隧道岸埋段基坑支撐96無法打錨桿，相鄰建筑物的基礎(chǔ)較深,地下管線內(nèi)支撐§6.1概述無法打錨桿，相鄰建筑物的基礎(chǔ)較深,地下管線內(nèi)支撐§6.1概97地下建筑物§1發(fā)生在土體內(nèi)部或者與土相鄰的結(jié)構(gòu)物上的壓力豎向土壓力新填土B外土柱內(nèi)土柱等沉面溝埋式上埋式地下建筑物§1發(fā)生在土體內(nèi)部或者與土相鄰的結(jié)構(gòu)物上的壓力豎向98一、土壓力類型被動土壓力主動土壓力靜止土壓力土壓力1.靜止土壓力

擋土墻在壓力作用下不發(fā)生任何變形和位移，墻后填土處于彈性平衡狀態(tài)時，作用在擋土墻背的土壓力Eo§6.2作用在擋土墻上的土壓力一、土壓力類型被動土壓力主動土壓力靜止土壓力土壓力1.靜止土992.主動土壓力

在土壓力作用下，擋土墻離開土體向前位移至一定數(shù)值，墻后土體達到主動極限平衡狀態(tài)時，作用在墻背的土壓力滑裂面Ea3.被動土壓力

Ep滑裂面在外力作用下，擋土墻推擠土體向后位移至一定數(shù)值，墻后土體達到被動極限平衡狀態(tài)時，作用在墻上的土壓力2.主動土壓力在土壓力作用下，擋土墻離開土體向前位移至1004.三種土壓力之間的關(guān)系

-△+△+△-△Eo△a△pEaEoEp對同一擋土墻，在填土的物理力學(xué)性質(zhì)相同的條件下有以下規(guī)律：1.Ea

＜Eo

＜Ep2.△δp

＞＞△δ

a4.三種土壓力之間的關(guān)系-△+△+△-△Eo△a△pE101二、靜止土壓力計算作用在擋土結(jié)構(gòu)背面的靜止土壓力可視為天然土層自重應(yīng)力的水平分量

K0h

hzk0zzh/3靜止土壓力系數(shù)靜止土壓力強度

靜止土壓力系數(shù)測定方法：

1.通過側(cè)限條件下的試驗測定2.采用經(jīng)驗公式k0

=1-sinφ’

計算3.按相關(guān)表格提供的經(jīng)驗值確定靜止土壓力分布

土壓力作用點三角形分布

作用點距墻底h/3

二、靜止土壓力計算作用在擋土結(jié)構(gòu)背面的靜止土壓力可視為天然土102§6.2朗金土壓力理論一、朗金土壓力基本理論1.擋土墻背垂直、光滑2.填土表面水平3.墻體為剛性體σz=zσx＝K0zzf=0σa＝Kazσp＝Kpz增加減小45o-/245o＋

/2大主應(yīng)力方向主動伸展被動壓縮小主應(yīng)力方向§6.2朗金土壓力理論一、朗金土壓力基本理論103pappfzk0zf=c+tan

土體處于彈性平衡狀態(tài)主動極限平衡狀態(tài)被動極限平衡狀態(tài)水平方向均勻壓縮伸展壓縮主動朗金狀態(tài)被動朗金狀態(tài)水平方向均勻伸展處于主動朗肯狀態(tài)，σ1方向豎直，剪切破壞面與豎直面夾角為45o-/245o-/245o＋/2處于被動朗肯狀態(tài)，σ3方向豎直，剪切破壞面與豎直面夾角為45o＋/2pappfzk0zf=c+tan土體處于104二、主動土壓力45o＋/2h擋土墻在土壓力作用下，產(chǎn)生離開土體的位移，豎向應(yīng)力保持不變，水平應(yīng)力逐漸減小，位移增大到△a，墻后土體處于朗金主動狀態(tài)時，墻后土體出現(xiàn)一組滑裂面，它與大主應(yīng)力面夾角45o＋/2，水平應(yīng)力降低到最低極限值z(σ1)σa(σ3)極限平衡條件朗金主動土壓力系數(shù)朗金主動土壓力強度z二、主動土壓力45o＋/2h擋土墻在土壓力作用下，產(chǎn)生離開105h/3EahKa討論：當(dāng)c=0,無粘性土朗金主動土壓力強度h1.無粘性土主動土壓力強度與z成正比，沿墻高呈三角形分布2.合力大小為分布圖形的面積，即三角形面積3.合力作用點在三角形形心，即作用在離墻底h/3處h/3EahKa討論：當(dāng)c=0,無粘性土朗金主動土壓力強度1062c√KaEa(h-z0)/3當(dāng)c＞0,粘性土h粘性土主動土壓力強度包括兩部分1.土的自重引起的土壓力zKa2.粘聚力c引起的負(fù)側(cè)壓力2c√Ka說明：負(fù)側(cè)壓力是一種拉力，由于土與結(jié)構(gòu)之間抗拉強度很低，受拉極易開裂，在計算中不考慮負(fù)側(cè)壓力深度為臨界深度z01.粘性土主動土壓力強度存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)（計算中不考慮）2.合力大小為分布圖形的面積（不計負(fù)側(cè)壓力部分）3.合力作用點在三角形形心，即作用在離墻底(h-z0)/3處z0hKa-2c√Ka2c√KaEa(h-z0)/3當(dāng)c＞0,粘性土h粘性土主動107三、被動土壓力極限平衡條件朗金被動土壓力系數(shù)朗金被動土壓力強度z(σ3)σp(σ1)45o－/2hz擋土墻在外力作用下，擠壓墻背后土體，產(chǎn)生位移，豎向應(yīng)力保持不變，水平應(yīng)力逐漸增大，位移增大到△p，墻后土體處于朗金被動狀態(tài)時，墻后土體出現(xiàn)一組滑裂面，它與小主應(yīng)力面夾角45o－/2，水平應(yīng)力增大到最大極限值三、被動土壓力極限平衡條件朗金被動土壓力系數(shù)朗金被動土壓力強108討論：當(dāng)c=0,無粘性土朗金被動土壓力強度1.無粘性土被動土壓力強度與z成正比，沿墻高呈三角形分布2.合力大小為分布圖形的面積，即三角形面積3.合力作用點在三角形形心，即作用在離墻底h/3處hhKph/3Ep討論：當(dāng)c=0,無粘性土朗金被動土壓力強度1.無粘性土被動土109當(dāng)c＞0,粘性土粘性土主動土壓力強度包括兩部分1.土的自重引起的土壓力zKp2.粘聚力c引起的側(cè)壓力2c√Kp說明：側(cè)壓力是一種正壓力，在計算中應(yīng)考慮1.粘性土被動土壓力強度不存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)2.合力大小為分布圖形的面積，即梯形分布圖形面積3.合力作用點在梯形形心土壓力合力hEp2c√KphKp＋2c√Kphp當(dāng)c＞0,粘性土粘性土主動土壓力強度包括兩部分1.土的自110四、例題分析【例】有一擋土墻，高6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、粘聚力如下圖所示，求主動土壓力及其作用點，并繪出主動土壓力分布圖h=6m=17kN/m3c=8kPa=20o四、例題分析【例】有一擋土墻，高6米，墻背直立、光滑，墻后填111【解答】主動土壓力系數(shù)墻底處土壓力強度臨界深度主動土壓力主動土壓力作用點距墻底的距離2c√Kaz0Ea(h-z0)/36mhKa-2c√Ka【解答】主動土壓力系數(shù)墻底處土壓力強度臨界深度主動土壓力主動112五、幾種常見情況下土壓力計算1.填土表面有均布荷載（以無粘性土為例）

z＋qh填土表面深度z處豎向應(yīng)力為(q+z)AB相應(yīng)主動土壓力強度A點土壓力強度B點土壓力強度若填土為粘性土，c＞0臨界深度z0z0＞0說明存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)，計算中應(yīng)不考慮負(fù)壓力區(qū)土壓力z0≤0說明不存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)，按三角形或梯形分布計算zq五、幾種常見情況下土壓力計算1.填土表面有均布荷載（以無粘性1132.成層填土情況（以無粘性土為例）

ABCD1，12，23，3σaAσaB上σaB下σaC下σaC上σaD擋土墻后有幾層不同類的土層，先求豎向自重應(yīng)力，然后乘以該土層的主動土壓力系數(shù)，得到相應(yīng)的主動土壓力強度h1h2h3A點B點上界面B點下界面C點上界面C點下界面D點說明：合力大小為分布圖形的面積，作用點位于分布圖形的形心處2.成層填土情況（以無粘性土為例）ABCD1，12，1143.墻后填土存在地下水（以無粘性土為例）

ABC(h1+h2)Kawh2擋土墻后有地下水時，作用在墻背上的土側(cè)壓力有土壓力和水壓力兩部分，可分作兩層計算，一般假設(shè)地下水位上下土層的抗剪強度指標(biāo)相同，地下水位以下土層用浮重度計算A點B點C點土壓力強度水壓力強度B點C點作用在墻背的總壓力為土壓力和水壓力之和，作用點在合力分布圖形的形心處h1h2h3.墻后填土存在地下水（以無粘性土為例）ABC(115六、例題分析【例】擋土墻高5m，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，試求主動土壓力Ea，并繪出土壓力分布圖

h=5m1=17kN/m3c1=01=34o2=19kN/m3c2=10kPa2=16oh1

=2mh2

=3mABCKa1＝0.307Ka2＝0.568六、例題分析【例】擋土墻高5m，墻背直立、光滑，墻后填土面水116【解答】ABCh=5mh1=2mh2=3mA點B點上界面B點下界面C點主動土壓力合力10.4kPa4.2kPa36.6kPa【解答】ABCh=5mh1=2mh2=3mA點B點上界面B點117§6.3庫侖土壓力理論一、庫侖土壓力基本假定1.墻后的填土是理想散粒體2.滑動破壞面為通過墻踵的平面3.滑動土楔為一剛塑性體，本身無變形二、庫侖土壓力αβδGhCABq墻向前移動或轉(zhuǎn)動時，墻后土體沿某一破壞面BC破壞，土楔ABC處于主動極限平衡狀態(tài)土楔受力情況：3.墻背對土楔的反力E,大小未知，方向與墻背法線夾角為δER1.土楔自重G=△ABC,方向豎直向下2.破壞面為BC上的反力R,大小未知，方向與破壞面法線夾角為

§6.3庫侖土壓力理論一、庫侖土壓力基本假定118土楔在三力作用下，靜力平衡αβδGhACBqEaR滑裂面是任意給定的，不同滑裂面得到一系列土壓力E，E是q的函數(shù)，E的最大值Emax，即為墻背的主動土壓力Ea，所對應(yīng)的滑動面即是最危險滑動面庫侖主動土壓力系數(shù)，查表確定土對擋土墻背的摩擦角，根據(jù)墻背光滑，排水情況查表確定土楔在三力作用下，靜力平衡αβδGhACBqEaR滑裂面是119主動土壓力與墻高的平方成正比主動土壓力強度主動土壓力強度沿墻高呈三角形分布，合力作用點在離墻底h/3處，方向與墻背法線成δ，與水平面成（α＋δ）hhKahαβACBδαEah/3說明：土壓力強度分布圖只代表強度大小，不代表作用方向主動土壓力主動土壓力與墻高的平方成正比主動土壓力強度主動土壓力強度沿墻120土楔在三力作用下，靜力平衡αβδGhACBqEpR滑裂面是任意給定的，不同滑裂面得到一系列土壓力E，E是q的函數(shù)，E的最大值Emax，即為墻背的被動土壓力Ep，所對應(yīng)的滑動面即是最危險滑動面庫侖被動土壓力系數(shù)，查表確定土對擋土墻背的摩擦角，根據(jù)墻背光滑，排水情況查表確定土楔在三力作用下，靜力平衡αβδGhACBqEpR滑裂面是121被動土壓力與墻高的平方成正比被動土壓力強度被動土壓力強度沿墻高呈三角形分布，合力作用點在離墻底h/3處，方向與墻背法線成π/2+δhhKphαβACBδEph/3說明：土壓力強度分布圖只代表強度大小，不代表作用方向被動土壓力被動土壓力與墻高的平方成正比被動土壓力強度被動土壓力強度沿墻122三、例題分析【例】擋土墻高4.5m，墻背俯斜，填土為砂土，=17.5kN/m3，=30o，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Ea及作用點α=10oβ=15oδ=20o4.5mABα=10oEah/3【解答】由α=10o，β=15o，=30o，δ=20o查表得到土壓力作用點在距墻底h/3=1.5m處三、例題分析【例】擋土墻高4.5m，墻背俯斜，填土為砂土，123四、朗金與庫侖土壓力理論存在的主要問題朗金土壓力理論基于土單元體的應(yīng)力極限平衡條件建立的，采用墻背豎直、光滑、填土表面水平的假定，與實際情況存在誤差，主動土壓力偏大，被動土壓力偏小庫侖土壓力理論基于滑動塊體的靜力平衡條件建立的，采用破壞面為平面的假定，與實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）五、三種土壓力在實際工程中的應(yīng)用擋土墻直接澆筑在巖基上，墻的剛度很大，墻體位移很小，不足以使填土產(chǎn)生主動破壞，可以近似按照靜止土壓力計算巖基E0四、朗金與庫侖土壓力理論存在的主要問題朗金土壓力理論基于土單124擋土墻產(chǎn)生離開填土方向位移，墻后填土達到極限平衡狀態(tài)，按主動土壓力計算。位移達到墻高的0.1%～0.3%,填土就可能發(fā)生主動破壞。Ea30%Ep擋土墻產(chǎn)生向填土方向的擠壓位移，墻后填土達到極限平衡狀態(tài)，按被動土壓力計算。位移需達到墻高的2%～5%,工程上一般不允許出現(xiàn)此位移，因此驗算穩(wěn)定性時不采用被動土壓力全部，通常取其30％擋土墻產(chǎn)生離開填土方向位移，墻后填土達到極限平衡狀態(tài)，按主動125六、擋土墻位移對土壓力分布的影響擋土墻下端不動，上端外移，墻背壓力按直線分布，總壓力作用點位于墻底以上H/3擋土墻上端不動，下端外移，墻背填土不可能發(fā)生主動破壞，壓力為曲線分布，總壓力作用點位于墻底以上約H/2擋土墻上端和下端均外移，位移大小未達到主動破壞時位移時，壓力為曲線分布，總壓力作用點位于墻底以上約H/2,當(dāng)位移超過某一值，填土發(fā)生主動破壞時，壓力為直線分布，總壓力作用點降至墻高1/3處H/3H/2H/3六、擋土墻位移對土壓力分布的影響擋土墻下端不動，上端外移，墻126七、不同情況下?lián)跬翂ν翂毫τ嬎?.墻后有局部均布荷載情況

局部均布荷載只沿虛線間土體向下傳遞，由q引起的側(cè)壓力增加范圍局限于CD墻段2.填土面不規(guī)則的情況

填土面不規(guī)則情況，采用作圖法求解，假定一系列滑動面，采用靜力平衡求出土壓力中最大值七、不同情況下?lián)跬翂ν翂毫τ嬎?.墻后有局部均布荷載情況局1273.墻背為折線形情況

墻背由不同傾角的平面AB和BC組成，先以BC為墻背計算BC面上土壓力E1及其分布，然后以AB的延長線AC

作為墻背計算ABC

面上土壓力,只計入AB段土壓力E2，將兩者壓力疊加得總壓力八、《規(guī)范》土壓力計算公式BACC

E2E1hδEazqαβABσaσb主動土壓力其中：yc為主動土壓力增大系數(shù)分布情況3.墻背為折線形情況墻背由不同傾角的平面AB和BC組成，先128§6.5擋土墻設(shè)計一、擋土墻類型1.重力式擋土墻塊石或素混凝土砌筑而成，靠自身重力維持穩(wěn)定，墻體抗拉、抗剪強度都較低。墻身截面尺寸大，一般用于低擋土墻。2.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，市政工程中常用墻頂墻基墻趾墻面墻背墻趾墻踵立壁鋼筋§6.5擋土墻設(shè)計一、擋土墻類型1.重力式擋1293.扶壁式擋土墻針對懸臂式擋土墻立臂受力后彎矩和撓度過大缺點，增設(shè)扶壁，扶壁間距（0.8～1.0）h，墻體穩(wěn)定靠扶壁間填土重維持4.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定板組成，穩(wěn)定由拉桿和錨定板來維持墻趾墻踵扶壁墻板錨定板基巖錨桿3.扶壁式擋土墻針對懸臂式擋土墻立臂受力后彎矩和撓度過大缺點130二、擋土墻計算1.穩(wěn)定性驗算：抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定2.地基承載力驗算擋土墻計算內(nèi)容3.墻身強度驗算抗傾覆穩(wěn)定驗算zfEaEazEaxGaa0d抗傾覆穩(wěn)定條件擋土墻在土壓力作用下可能繞墻趾O點向外傾覆Ox0xfbz二、擋土墻計算1.穩(wěn)定性驗算：抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定2.地基承131抗滑穩(wěn)定驗算抗滑穩(wěn)定條件EaEanEatdGGnGtaa0O擋土墻在土壓力作用下可能沿基礎(chǔ)底面發(fā)生滑動三、重力式擋土墻的體型與構(gòu)造m為基底摩擦系數(shù)，根據(jù)土的類別查表得到1.墻背傾斜形式重力式擋土墻按墻背傾斜方向分為仰斜、直立和俯斜三種形式，三種形式應(yīng)根據(jù)使用要求、地形和施工情況綜合確定抗滑穩(wěn)定驗算抗滑穩(wěn)定條件EaEanEatdGGnGtaa0O1322.擋土墻截面尺寸砌石擋土墻頂寬不小于0.5m，混凝土墻可縮小為0.20m～0.40m，重力式擋土墻基礎(chǔ)底寬約為墻高的1/2～1/3為了增加擋土墻的抗滑穩(wěn)定性，將基底做成逆坡當(dāng)墻高較大，基底壓力超過地基承載力時，可加設(shè)墻趾臺階E1仰斜E2直立E3俯斜三種不同傾斜形式擋土墻土壓力之間關(guān)系E1＜E2＜E3逆坡墻趾臺階2.擋土墻截面尺寸砌石擋土墻頂寬不小于0.5m，混凝土墻可縮1333.墻后排水措施擋土墻后填土由于雨水入滲，抗剪強度降低，土壓力增大，同時產(chǎn)生水壓力，對擋土墻穩(wěn)定不利，因此擋土墻應(yīng)設(shè)置很好的排水措施，增加其穩(wěn)定性墻后填土宜選擇透水性較強的填料，例如砂土、礫石、碎石等，若采用粘土，應(yīng)混入一定量的塊石，增大透水性和抗剪強度，墻后填土應(yīng)分層夯實4.填土質(zhì)量要求泄水孔粘土夯實濾水層泄水孔粘土夯實粘土夯實截水溝3.墻后排水措施擋土墻后填土由于雨水入滲，抗剪強度降低，土壓134§6.6加筋土擋土墻簡介一、錨定板擋土結(jié)構(gòu)墻板錨定板預(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二、加筋土支擋結(jié)構(gòu)預(yù)制鋼筋混凝土面板、土工合成材料制成拉筋承受土體中拉力拉筋面板§6.6加筋土擋土墻簡介一、錨定板擋土結(jié)構(gòu)墻135三、樁撐擋土結(jié)構(gòu)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)構(gòu)，基坑工程中應(yīng)用較廣支護樁三、樁撐擋土結(jié)構(gòu)采用樁基礎(chǔ)，打入地基一定深度，形成板樁墻，用136§6.7地基破壞型式及地基承載力一、地基承載力概念

建筑物荷載通過基礎(chǔ)作用于地基，對地基提出兩個方面的要求1.變形要求建筑物基礎(chǔ)在荷載作用下產(chǎn)生最大沉降量或沉降差，應(yīng)該在該建筑物所允許的范圍內(nèi)

2.穩(wěn)定要求建筑物的基底壓力，應(yīng)該在地基所允許的承載能力之內(nèi)

地基承載力：地基所能承受荷載的能力§6.7地基破壞型式及地基承載力一、地基承載力概念137二、地基變形的三個階段0sppcrpuabcp＜pcrpcr＜p＜pup≥pua.線性變形階段塑性變形區(qū)連續(xù)滑動面oa段，荷載小，主要產(chǎn)生壓縮變形，荷載與沉降關(guān)系接近于直線，土中τ＜τf,地基處于彈性平衡狀態(tài)b.彈塑性變形階段ab段，荷載增加，荷載與沉降關(guān)系呈曲線，地基中局部產(chǎn)生剪切破壞，出現(xiàn)塑性變形區(qū)c.破壞階段bc段，塑性區(qū)擴大，發(fā)展成連續(xù)滑動面，荷載增加，沉降急劇變化二、地基變形的三個階段0sppcrpuabcp＜pcrpc138三、地基的破壞形式

地基開始出現(xiàn)剪切破壞（即彈性變形階段轉(zhuǎn)變?yōu)閺椝苄宰冃坞A段）時，地基所承受的基地壓力稱為臨塑荷載pcr地基瀕臨破壞（即彈塑性變形階段轉(zhuǎn)變?yōu)槠茐碾A段）時，地基所承受的基地壓力稱為極限荷載pu1.整體剪切破壞a.p-s曲線上有兩個明顯的轉(zhuǎn)折點，可區(qū)分地基變形的三個階段b.地基內(nèi)產(chǎn)生塑性變形區(qū)，隨著荷載增加塑性變形區(qū)發(fā)展成連續(xù)的滑動面c.荷載達到極限荷載后，基礎(chǔ)急劇下沉，并可能向一側(cè)傾斜，基礎(chǔ)兩側(cè)地面明顯隆起三、地基的破壞形式地基開始出現(xiàn)剪切破壞（即彈性變形階1392.局部剪切破壞a.p-s曲線轉(zhuǎn)折點不明顯，沒有明顯的直線段b.塑性變形區(qū)不延伸到地面，限制在地基內(nèi)部某一區(qū)域內(nèi)c.荷載達到極限荷載后，基礎(chǔ)兩側(cè)地面微微隆起3.沖剪破壞b.地基不出現(xiàn)明顯連續(xù)滑動面c.荷載達到極限荷載后，基礎(chǔ)兩側(cè)地面不隆起，而是下陷a.p-s曲線沒有明顯的轉(zhuǎn)折點2.局部剪切破壞a.p-s曲線轉(zhuǎn)折點不明顯，沒有明顯的直線140地基承載力一、塑性區(qū)的發(fā)展范圍

zzbdq=dpβ0σ1σ3根據(jù)彈性理論，地基中任意點由條形均布壓力所引起的附加大、小主應(yīng)力

假定在極限平衡區(qū)土的靜止側(cè)壓力系數(shù)K0=1，M點土的自重應(yīng)力所引起的大小主應(yīng)力均為(0d＋z)M點達到極限平衡狀態(tài)，大、小主應(yīng)力滿足極限平衡條件M地基承載力一、塑性區(qū)的發(fā)展范圍zzbdq=dpβ0σ1141塑性區(qū)邊界方程塑性區(qū)最大深度zmax二、臨塑荷載pcr和界限荷載當(dāng)zmax＝0，地基所能承受的基底附加壓力為臨塑荷載塑性區(qū)開展深度在某一范圍內(nèi)所對應(yīng)的荷載為界限荷載中心荷載偏心荷載塑性區(qū)邊界方程塑性區(qū)最大深度zmax二、臨塑荷載pcr和界限142三、例題分析

【例】某條基，底寬b=1.5m，埋深d=2m，地基土的重度＝19kN/m3，飽和土的重度sat＝21kN/m3,抗剪強度指標(biāo)為

=20°，c=20kPa,求(1)該地基承載力p1/4,(2)若地下水位上升至地表下1.5m，承載力有何變化【解答】(1)(2)地下水位上升時，地下水位以下土的重度用有效重度說明：當(dāng)?shù)叵滤簧仙龝r，地基的承載力將降低三、例題分析【例】某條基，底寬b=1.5m，埋深d=2m，143§6.8地基的極限承載力一、普朗德爾極限承載力理論

1920年，普朗德爾根據(jù)塑性理論，在研究剛性物體壓入均勻、各向同性、較軟的無重量介質(zhì)時，導(dǎo)出達到破壞時的滑動面形狀及極限承載力公式PbccddⅠⅡⅡ45o＋

/245o－

/2ⅢⅢ將無限長，底面光滑的荷載板至于無質(zhì)量的土(＝0)的表面上，荷載板下土體處于塑性平衡狀態(tài)時，塑性區(qū)分成五個區(qū)Ⅰ區(qū)：主動朗金區(qū)，1豎直向，破裂面與水平面成45o＋

/2Ⅱ