地下建筑結(jié)構(gòu)的荷載課件

第2章地下建筑結(jié)構(gòu)的荷載

第2章地下建筑結(jié)構(gòu)的荷載1本講內(nèi)容荷載種類(lèi)和組合荷載確定方法巖土體壓力的計(jì)算方法初始地應(yīng)力、釋放荷載與開(kāi)挖效應(yīng)彈性抗力其他荷載123456本講內(nèi)容荷載種類(lèi)和組合12345621.荷載種類(lèi)和組合荷載種類(lèi)按存在狀態(tài)可分為：靜荷載、動(dòng)荷載和活荷載等

靜荷載：又稱恒載；動(dòng)荷載：這是瞬時(shí)作用的動(dòng)荷載活荷載：是指在結(jié)構(gòu)物施工和使用期間可能存在的變動(dòng)荷載，其大小和作用位置都可能變化。其它荷載：混凝土材料收縮（包括早期混凝土的凝縮與日后的干縮）受到約束而產(chǎn)生的內(nèi)力；

1.荷載種類(lèi)和組合荷載種類(lèi)按存在狀態(tài)可分為：靜荷載、動(dòng)荷載31.荷載種類(lèi)和組合荷載組合

各種荷載對(duì)結(jié)構(gòu)可能不是同時(shí)作用，需進(jìn)行最不利情況的組合。先計(jì)算個(gè)別荷載單獨(dú)作用下的結(jié)構(gòu)各部件截面的內(nèi)力，再進(jìn)行最不利的內(nèi)力組合，得出各設(shè)計(jì)控制截面的最大內(nèi)力。最不利的荷載組合一般有以下幾種情況：（一）靜載；（二）靜載+活載；（三）靜載+動(dòng)載（原子爆炸動(dòng)載、炮（炸）彈動(dòng)載）1.荷載種類(lèi)和組合荷載組合各種荷載42.荷載的確定方法確定依據(jù).1、依據(jù)規(guī)范：當(dāng)前在地下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中試行的規(guī)范、技術(shù)措施、條例等有多種。有的仍沿用地面建筑的設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵守各有關(guān)規(guī)范。2.荷載的確定方法確定依據(jù).1、依據(jù)規(guī)范：當(dāng)前在地下建筑結(jié)52.荷載的確定方法.2、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（1）根據(jù)建筑用途、防護(hù)等級(jí)、地震等級(jí)等確定。（2）地下建筑結(jié)構(gòu)材料的選用（3）地下襯砌結(jié)構(gòu)一般為超靜定結(jié)構(gòu)，其內(nèi)力在彈性階段可按結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算。（4）截面計(jì)算原則（5）安全系數(shù) （6）材料強(qiáng)度指標(biāo)2.荷載的確定方法.2、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)63.計(jì)算理論計(jì)算原理.地下結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論較多地應(yīng)用以文克爾假定為基礎(chǔ)的局部變形理論以及以彈性理論為基礎(chǔ)的共同變形理論。

地層對(duì)結(jié)構(gòu)的彈性抗力限制了結(jié)構(gòu)的變形，故改善了結(jié)構(gòu)的受力情況。3.計(jì)算理論計(jì)算原理.地下結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論較73.計(jì)算理論地下結(jié)構(gòu)在主動(dòng)荷載作用下會(huì)發(fā)生變形，而地層阻止這種變形發(fā)展，給結(jié)構(gòu)一定的彈性抗力，如下圖所示：拱形、圓形等有跨變結(jié)構(gòu)的彈性抗力作用顯著。而矩形結(jié)構(gòu)的抗力作用較小，在軟土中常忽略不計(jì)。

3.計(jì)算理論地下結(jié)構(gòu)在主動(dòng)荷載作用下會(huì)發(fā)生變83.計(jì)算理論計(jì)算方法土層地下建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法有：一般結(jié)構(gòu)力學(xué)法，彈性地基梁法（見(jiàn)本書(shū)第3章），矩陣分析法，荷載――結(jié)構(gòu)法，地層――結(jié)構(gòu)法（見(jiàn)本書(shū)第4章）。近來(lái)發(fā)展用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的有限單元法來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)與地層的內(nèi)力，并進(jìn)而考慮彈塑性、非線性、粘彈性的計(jì)算方法。

3.計(jì)算理論計(jì)算方法土層地下建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算9荷載的計(jì)算地下建筑結(jié)構(gòu)上所承受的荷載有結(jié)構(gòu)自重、地層壓力、彈性抗力、地下靜水壓力、車(chē)輛和設(shè)備重量及其他使用荷載等。其中地層壓力（包括土壓力和圍巖壓力）是至關(guān)重要的荷載。荷載的計(jì)算地下建筑結(jié)構(gòu)上所承受的荷載有結(jié)構(gòu)自重10墻體位移與土壓力類(lèi)型E靜止土壓力E0主動(dòng)土壓力Ea被動(dòng)土壓力Ep墻體位移與土壓力類(lèi)型E靜止土壓力E0主動(dòng)土壓力Ea被動(dòng)土111.靜止土壓力的計(jì)算巖土體壓力的計(jì)算1.靜止土壓力的計(jì)算巖土體壓力的計(jì)算12

a---經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，砂土，粉土取1.0；黏性土、淤泥質(zhì)土取0.95?！椤ㄟ^(guò)CU試驗(yàn)測(cè)定。巖土體壓力的計(jì)算a---經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，砂土，粉土取1.0；巖土體壓力的計(jì)算132.庫(kù)倫土壓力理論

庫(kù)倫理論的基本假定庫(kù)倫理論是由法國(guó)科學(xué)家?guī)靷悾–oulomb,C.A.）于1773年發(fā)表的，主要是針對(duì)擋土墻的計(jì)算，其計(jì)算的基本假定為（圖2.4）①擋土墻墻后土體為均質(zhì)各向同性的無(wú)粘性土；②擋土墻是剛性的且長(zhǎng)度很長(zhǎng)，屬于平面應(yīng)變問(wèn)題；③擋土墻后土體產(chǎn)生主動(dòng)土壓力或被動(dòng)土壓力時(shí)，土體形成滑動(dòng)楔體，滑裂面為通過(guò)墻踵的平面；④墻頂處土體表面可以是水平面，也可以為傾斜面，傾斜面與水平面的夾角為β角；⑤在滑裂面和墻背面上的切向力分別滿足極限平衡條件2.庫(kù)倫土壓力理論庫(kù)倫理論的基本假定14ACHB無(wú)粘性土的主動(dòng)土壓力WER－WRE-=90--、E2.庫(kù)倫土壓力理論

ACHB無(wú)粘性土的主動(dòng)土壓力WER－WRE15EEa－庫(kù)侖主動(dòng)土壓力系數(shù)Ea土壓力分布：三角形分布2.庫(kù)倫土壓力理論

EEa－庫(kù)侖主動(dòng)土壓力系數(shù)Ea土壓力分布：三角形分布216ABCH無(wú)粘性土的被動(dòng)土壓力WRE+=90+-WER－庫(kù)侖被動(dòng)土壓力系數(shù)2.庫(kù)倫土壓力理論

ABCH無(wú)粘性土的被動(dòng)土壓力WRE+=9017第2章地下建筑結(jié)構(gòu)的荷載課件18說(shuō)明：1、根據(jù)庫(kù)侖土壓力理論，計(jì)算土壓力的關(guān)鍵是如何確定主動(dòng)土壓力系數(shù)和被動(dòng)土壓力系數(shù)。2、說(shuō)明：1、根據(jù)庫(kù)侖土壓力理論，計(jì)算土壓力的關(guān)鍵是如何確定主動(dòng)193.朗肯土壓力理論

3.朗肯土壓力理論201朗肯極限平衡應(yīng)力狀態(tài)

自重應(yīng)力作用下，半無(wú)限土體內(nèi)各點(diǎn)的應(yīng)力從彈性平衡狀態(tài)發(fā)展為極限平衡狀態(tài)的情況。3fv=zK0v主動(dòng)極限平衡應(yīng)力狀態(tài)s1s345+f/22.朗肯土壓力理論

1朗肯極限平衡應(yīng)力狀態(tài)自重應(yīng)力作用下，半無(wú)限土體211fv=zK0v被動(dòng)極限平衡應(yīng)力狀態(tài)s1s3s3s145-f/22.朗肯土壓力理論

1fv=zK0v被動(dòng)極限平衡應(yīng)力狀態(tài)s1s3s322主動(dòng)土壓力系數(shù)被動(dòng)土壓力系數(shù)靜止土壓力系數(shù)2.朗肯土壓力理論

在庫(kù)侖理論中：===0，即墻背垂直光滑，填土表面水平時(shí)，與朗肯理論等價(jià)

主動(dòng)土壓力系數(shù)被動(dòng)土壓力系數(shù)靜止土壓力系數(shù)2.朗肯土壓力理論231、分層土的土壓力計(jì)算2、不同地面超載作用下的土壓力計(jì)算與圖式3、考慮地下水時(shí)水土壓力計(jì)算水土壓力合算（砂土，粉土）、水土壓力分算（黏性土）

特殊情況下的土壓力

1、分層土的土壓力計(jì)算特殊情況下的土壓力24f2

<

f1f2

>

f1分層土的土壓力計(jì)算g2

f2

H1H2g1

f1

f1

=

f2時(shí)g2

>

g1g2

<

g1g1

=

g2時(shí)f2<f1f2>f1分層土的土壓力計(jì)算g2f2251填土上有荷載s145+f/2pa=3fv=z+qK0vzpa=s3q朗肯土壓力理論地面上有超載時(shí)的土壓力計(jì)算1填土上有荷載s145+f/2pa=3fv=z+q26局部荷載——朗肯理論

地面上有超載時(shí)的土壓力計(jì)算局部荷載——朗肯理論地面上有超載時(shí)的土壓力計(jì)算27名稱指標(biāo)應(yīng)用不排水剪(快剪)cu、ucq、q軟土地基快速施工固結(jié)不排水剪(固結(jié)快剪)ccu、cuccq、cq固結(jié)完成后受突然荷載固結(jié)排水剪(慢剪)cd、dcs、s地基透水性強(qiáng)施工較慢或正常運(yùn)行期土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)方法與指標(biāo)問(wèn)題

名稱指標(biāo)應(yīng)用不排水剪cu、u軟土地基固結(jié)不排水剪ccu、28三種三軸試驗(yàn)的結(jié)果對(duì)比飽和粘土的固結(jié)排水剪（CD）的強(qiáng)度>固結(jié)不排水剪(CU)強(qiáng)度>不固結(jié)不排水剪(UU)強(qiáng)度剪切破壞強(qiáng)度是發(fā)生剪切變形破壞時(shí)的強(qiáng)度。三種三軸試驗(yàn)的結(jié)果對(duì)比飽和粘土的固結(jié)排水剪（CD）的強(qiáng)度>固29

圍巖壓力的計(jì)算

（一）圍巖壓力及其影響因素

1、圍巖壓力的概念

即所謂由于洞室圍巖的變形和破壞而作用在支護(hù)或襯砌上的壓力的圍巖壓力。圍巖壓力可分為圍巖垂直壓力、圍巖水平壓力及圍巖底部壓力。圍巖壓力的計(jì)算（一）圍巖壓力及其影響因素1、圍巖壓302、影響圍巖壓力的因素影響山巖壓力的因素(1)洞室的形狀和大小(2)地質(zhì)構(gòu)造(3)支護(hù)的型式和剛度(4)洞室深度(5)時(shí)間(6)施工方法

圍巖壓力及其影響因素2、影響圍巖壓力的因素圍巖壓力及其影響因素31（二）圍巖壓力的計(jì)算方法1、按松散體理論計(jì)算圍巖壓力1）垂直圍巖壓力

①淺埋結(jié)構(gòu)上的垂直圍巖壓力

②深埋結(jié)構(gòu)上的垂直圍巖壓力

2）水平圍巖壓力

3）底部圍巖壓力

2、按彈塑性體理論計(jì)算圍巖壓力

（二）圍巖壓力的計(jì)算方法1、按松散體理論計(jì)算圍巖壓力1）垂直321、按松散體理論計(jì)算圍巖壓力由于巖體一般總是有一定的裂隙節(jié)理，又由于洞室開(kāi)挖施工的影響，其圍巖不可能是一個(gè)非常完整的整體，而松散體理論中假定巖石為散粒體，并具有一定的凝聚力，所以用這一理論計(jì)算松動(dòng)圍巖壓力有時(shí)也可以得到較好的效果。1、按松散體理論計(jì)算圍巖壓力由于巖體一般總是有一33①淺埋結(jié)構(gòu)上的垂直圍巖壓力

作用在地下結(jié)構(gòu)上的圍巖壓力為巖石柱重量與兩側(cè)所提供摩擦力之差。從洞室底面的兩端起可能形成伸延到地面的傾斜破裂面，見(jiàn)下圖中的AB和CD。從上式可以看出隨著深度的增加，圍巖壓力逐漸減小，這與實(shí)際不符。該式僅適用于淺埋結(jié)構(gòu)。①淺埋結(jié)構(gòu)上的垂直圍巖壓力作用在地下結(jié)構(gòu)上34隨著深度的增加，兩側(cè)摩阻力超過(guò)了滑移柱的重量。只有AEB以下巖體重量對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生壓力，又稱為壓力拱壓力拱能夠自然穩(wěn)定平衡，其上任何一點(diǎn)均無(wú)力矩。只要確定壓力拱的形狀及高度就可以確定出圍巖壓力q=γh1②深埋結(jié)構(gòu)上的垂直圍巖壓力隨著深度的增加，兩側(cè)摩阻力超過(guò)了滑移柱的重量。352）水平圍巖壓力

3）底部圍巖壓力

1、按松散體理論計(jì)算圍巖壓力只是對(duì)較松軟的巖石才考慮計(jì)算時(shí)先求出垂直圍巖壓力的集度，而后乘以側(cè)壓力系數(shù)Ka(主動(dòng)土壓力)通常不計(jì)算2）水平圍巖壓力3）底部圍巖壓力1、按松散體理論計(jì)算圍巖362、按彈塑性體理論計(jì)算圍巖壓力從理論k講，彈塑性理論比前面的理論要嚴(yán)密些，但是彈塑性理論的數(shù)學(xué)運(yùn)算較復(fù)雜，公式也較繁。在r=R的可變范圍內(nèi)出現(xiàn)了塑性區(qū)。2、按彈塑性體理論計(jì)算圍巖壓力從理論k講，彈塑37這就是著名的修正了的芬諾公式。它表示當(dāng)巖體性質(zhì)、埋深等確定的情況下，非彈性變形區(qū)大小與支護(hù)對(duì)圍巖提供的反力間的關(guān)系

在彈性區(qū)和塑性區(qū)的交界處分別滿足彈性解和塑性解，據(jù)此推導(dǎo)出圍巖壓力的計(jì)算公式2、按彈塑性體理論計(jì)算圍巖壓力這就是著名的修正了的芬諾公式。在彈性區(qū)和塑性區(qū)的交界383、按圍巖分級(jí)和經(jīng)驗(yàn)公式確定圍巖壓力

3、按圍巖分級(jí)和經(jīng)驗(yàn)公式確定圍巖壓力39初始地應(yīng)力、釋放荷載與開(kāi)挖效應(yīng)

初始地應(yīng)力一般包括自重應(yīng)力場(chǎng)和構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，但土層中僅有自重應(yīng)力場(chǎng)存在，巖層中對(duì)于Ⅳ級(jí)以下圍巖，噴射混凝土層將在同圍巖共同變形的過(guò)程中對(duì)圍巖提供支護(hù)抗力，使圍巖變形得到控制，從而使圍巖保持穩(wěn)定。與此同時(shí)，噴層將受到來(lái)自圍巖的擠壓力。這種擠壓力由圍巖變形引起，常稱作“形變壓力”。

時(shí)間效應(yīng)：Ⅳ級(jí)以下圍巖一般呈現(xiàn)塑性和流變特性

初始地應(yīng)力、釋放荷載與開(kāi)挖效應(yīng)初始地應(yīng)力一般包括自40

1、初始地應(yīng)力的確定

初始地應(yīng)力{0}的確定常需專(zhuān)門(mén)研究。對(duì)巖石地層，初始地應(yīng)力可分為自重地應(yīng)力和構(gòu)造地應(yīng)力兩部分,而土層一般僅有自重地應(yīng)力。其中自重地應(yīng)力可由有限元法求得，構(gòu)造地應(yīng)力可由位移反分析方法確定。

2、釋放荷載的計(jì)算釋放荷載：可由已知初始地應(yīng)力或與前一步開(kāi)挖相應(yīng)的應(yīng)力場(chǎng)確定。先求得預(yù)計(jì)開(kāi)挖邊界上各結(jié)點(diǎn)的應(yīng)力，并假定各結(jié)點(diǎn)間應(yīng)力呈線性分布，然后反轉(zhuǎn)開(kāi)挖邊界上各結(jié)點(diǎn)應(yīng)力的方向(改變其符號(hào))，據(jù)以求得釋放荷載

1、初始地應(yīng)力的確定初始地應(yīng)力{0}的確定常需41地層彈性抗力

結(jié)構(gòu)在主動(dòng)荷載作用下，要產(chǎn)生變形。以隧道工程為例，如圖2.25所示的曲墻拱形結(jié)構(gòu)，在主動(dòng)荷載（垂直荷載大于水平荷載）作用下，產(chǎn)生的變形如虛線所示（被動(dòng)荷載）地層彈性抗力結(jié)構(gòu)在主動(dòng)荷載作用下，要產(chǎn)生變形。以42彈性抗力大小和分布規(guī)律不僅決定于結(jié)構(gòu)的變形，還與地層的物理力學(xué)性質(zhì)有著密切的關(guān)系。計(jì)算理論：一種是局部變形理論，認(rèn)為彈性地基某點(diǎn)上施加的外力只會(huì)引起該點(diǎn)的沉陷；另一種是共同變形理論，地層彈性抗力

彈性抗力大小和分布規(guī)律不僅決定于結(jié)構(gòu)的變形，還與地層的物理力43結(jié)構(gòu)自重及其它荷載

直桿等最容易計(jì)算，拱圈計(jì)算煩一些，如下：（一）將襯砌結(jié)構(gòu)自重簡(jiǎn)化為垂直均布荷載

結(jié)構(gòu)自重及其它荷載直桿等最容易計(jì)算，拱圈計(jì)算煩一些，如下：44地下建筑結(jié)構(gòu)除了巖土層壓力、結(jié)構(gòu)自重和彈性抗力等荷載外，還可能遇到其他形式的荷載，如灌漿壓力、混凝土收縮應(yīng)力、地下靜水壓力、溫差應(yīng)力及地震荷載等，這些荷載的計(jì)算可參閱有關(guān)文獻(xiàn)。

其他荷載地下建筑結(jié)構(gòu)除了巖土層壓力、結(jié)構(gòu)自重和彈性抗力等荷載45謝謝謝謝46第2章地下建筑結(jié)構(gòu)的荷載

第2章地下建筑結(jié)構(gòu)的荷載47本講內(nèi)容荷載種類(lèi)和組合荷載確定方法巖土體壓力的計(jì)算方法初始地應(yīng)力、釋放荷載與開(kāi)挖效應(yīng)彈性抗力其他荷載123456本講內(nèi)容荷載種類(lèi)和組合123456481.荷載種類(lèi)和組合荷載種類(lèi)按存在狀態(tài)可分為：靜荷載、動(dòng)荷載和活荷載等

靜荷載：又稱恒載；動(dòng)荷載：這是瞬時(shí)作用的動(dòng)荷載活荷載：是指在結(jié)構(gòu)物施工和使用期間可能存在的變動(dòng)荷載，其大小和作用位置都可能變化。其它荷載：混凝土材料收縮（包括早期混凝土的凝縮與日后的干縮）受到約束而產(chǎn)生的內(nèi)力；

1.荷載種類(lèi)和組合荷載種類(lèi)按存在狀態(tài)可分為：靜荷載、動(dòng)荷載491.荷載種類(lèi)和組合荷載組合

各種荷載對(duì)結(jié)構(gòu)可能不是同時(shí)作用，需進(jìn)行最不利情況的組合。先計(jì)算個(gè)別荷載單獨(dú)作用下的結(jié)構(gòu)各部件截面的內(nèi)力，再進(jìn)行最不利的內(nèi)力組合，得出各設(shè)計(jì)控制截面的最大內(nèi)力。最不利的荷載組合一般有以下幾種情況：（一）靜載；（二）靜載+活載；（三）靜載+動(dòng)載（原子爆炸動(dòng)載、炮（炸）彈動(dòng)載）1.荷載種類(lèi)和組合荷載組合各種荷載502.荷載的確定方法確定依據(jù).1、依據(jù)規(guī)范：當(dāng)前在地下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中試行的規(guī)范、技術(shù)措施、條例等有多種。有的仍沿用地面建筑的設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵守各有關(guān)規(guī)范。2.荷載的確定方法確定依據(jù).1、依據(jù)規(guī)范：當(dāng)前在地下建筑結(jié)512.荷載的確定方法.2、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（1）根據(jù)建筑用途、防護(hù)等級(jí)、地震等級(jí)等確定。（2）地下建筑結(jié)構(gòu)材料的選用（3）地下襯砌結(jié)構(gòu)一般為超靜定結(jié)構(gòu)，其內(nèi)力在彈性階段可按結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算。（4）截面計(jì)算原則（5）安全系數(shù) （6）材料強(qiáng)度指標(biāo)2.荷載的確定方法.2、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)523.計(jì)算理論計(jì)算原理.地下結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論較多地應(yīng)用以文克爾假定為基礎(chǔ)的局部變形理論以及以彈性理論為基礎(chǔ)的共同變形理論。

地層對(duì)結(jié)構(gòu)的彈性抗力限制了結(jié)構(gòu)的變形，故改善了結(jié)構(gòu)的受力情況。3.計(jì)算理論計(jì)算原理.地下結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論較533.計(jì)算理論地下結(jié)構(gòu)在主動(dòng)荷載作用下會(huì)發(fā)生變形，而地層阻止這種變形發(fā)展，給結(jié)構(gòu)一定的彈性抗力，如下圖所示：拱形、圓形等有跨變結(jié)構(gòu)的彈性抗力作用顯著。而矩形結(jié)構(gòu)的抗力作用較小，在軟土中常忽略不計(jì)。

3.計(jì)算理論地下結(jié)構(gòu)在主動(dòng)荷載作用下會(huì)發(fā)生變543.計(jì)算理論計(jì)算方法土層地下建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法有：一般結(jié)構(gòu)力學(xué)法，彈性地基梁法（見(jiàn)本書(shū)第3章），矩陣分析法，荷載――結(jié)構(gòu)法，地層――結(jié)構(gòu)法（見(jiàn)本書(shū)第4章）。近來(lái)發(fā)展用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的有限單元法來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)與地層的內(nèi)力，并進(jìn)而考慮彈塑性、非線性、粘彈性的計(jì)算方法。

3.計(jì)算理論計(jì)算方法土層地下建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算55荷載的計(jì)算地下建筑結(jié)構(gòu)上所承受的荷載有結(jié)構(gòu)自重、地層壓力、彈性抗力、地下靜水壓力、車(chē)輛和設(shè)備重量及其他使用荷載等。其中地層壓力（包括土壓力和圍巖壓力）是至關(guān)重要的荷載。荷載的計(jì)算地下建筑結(jié)構(gòu)上所承受的荷載有結(jié)構(gòu)自重56墻體位移與土壓力類(lèi)型E靜止土壓力E0主動(dòng)土壓力Ea被動(dòng)土壓力Ep墻體位移與土壓力類(lèi)型E靜止土壓力E0主動(dòng)土壓力Ea被動(dòng)土571.靜止土壓力的計(jì)算巖土體壓力的計(jì)算1.靜止土壓力的計(jì)算巖土體壓力的計(jì)算58

a---經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，砂土，粉土取1.0；黏性土、淤泥質(zhì)土取0.95?！椤ㄟ^(guò)CU試驗(yàn)測(cè)定。巖土體壓力的計(jì)算a---經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，砂土，粉土取1.0；巖土體壓力的計(jì)算592.庫(kù)倫土壓力理論

庫(kù)倫理論的基本假定庫(kù)倫理論是由法國(guó)科學(xué)家?guī)靷悾–oulomb,C.A.）于1773年發(fā)表的，主要是針對(duì)擋土墻的計(jì)算，其計(jì)算的基本假定為（圖2.4）①擋土墻墻后土體為均質(zhì)各向同性的無(wú)粘性土；②擋土墻是剛性的且長(zhǎng)度很長(zhǎng)，屬于平面應(yīng)變問(wèn)題；③擋土墻后土體產(chǎn)生主動(dòng)土壓力或被動(dòng)土壓力時(shí)，土體形成滑動(dòng)楔體，滑裂面為通過(guò)墻踵的平面；④墻頂處土體表面可以是水平面，也可以為傾斜面，傾斜面與水平面的夾角為β角；⑤在滑裂面和墻背面上的切向力分別滿足極限平衡條件2.庫(kù)倫土壓力理論庫(kù)倫理論的基本假定60ACHB無(wú)粘性土的主動(dòng)土壓力WER－WRE-=90--、E2.庫(kù)倫土壓力理論

ACHB無(wú)粘性土的主動(dòng)土壓力WER－WRE61EEa－庫(kù)侖主動(dòng)土壓力系數(shù)Ea土壓力分布：三角形分布2.庫(kù)倫土壓力理論

EEa－庫(kù)侖主動(dòng)土壓力系數(shù)Ea土壓力分布：三角形分布262ABCH無(wú)粘性土的被動(dòng)土壓力WRE+=90+-WER－庫(kù)侖被動(dòng)土壓力系數(shù)2.庫(kù)倫土壓力理論

ABCH無(wú)粘性土的被動(dòng)土壓力WRE+=9063第2章地下建筑結(jié)構(gòu)的荷載課件64說(shuō)明：1、根據(jù)庫(kù)侖土壓力理論，計(jì)算土壓力的關(guān)鍵是如何確定主動(dòng)土壓力系數(shù)和被動(dòng)土壓力系數(shù)。2、說(shuō)明：1、根據(jù)庫(kù)侖土壓力理論，計(jì)算土壓力的關(guān)鍵是如何確定主動(dòng)653.朗肯土壓力理論

3.朗肯土壓力理論661朗肯極限平衡應(yīng)力狀態(tài)

自重應(yīng)力作用下，半無(wú)限土體內(nèi)各點(diǎn)的應(yīng)力從彈性平衡狀態(tài)發(fā)展為極限平衡狀態(tài)的情況。3fv=zK0v主動(dòng)極限平衡應(yīng)力狀態(tài)s1s345+f/22.朗肯土壓力理論

1朗肯極限平衡應(yīng)力狀態(tài)自重應(yīng)力作用下，半無(wú)限土體671fv=zK0v被動(dòng)極限平衡應(yīng)力狀態(tài)s1s3s3s145-f/22.朗肯土壓力理論

1fv=zK0v被動(dòng)極限平衡應(yīng)力狀態(tài)s1s3s368主動(dòng)土壓力系數(shù)被動(dòng)土壓力系數(shù)靜止土壓力系數(shù)2.朗肯土壓力理論

在庫(kù)侖理論中：===0，即墻背垂直光滑，填土表面水平時(shí)，與朗肯理論等價(jià)

主動(dòng)土壓力系數(shù)被動(dòng)土壓力系數(shù)靜止土壓力系數(shù)2.朗肯土壓力理論691、分層土的土壓力計(jì)算2、不同地面超載作用下的土壓力計(jì)算與圖式3、考慮地下水時(shí)水土壓力計(jì)算水土壓力合算（砂土，粉土）、水土壓力分算（黏性土）

特殊情況下的土壓力

1、分層土的土壓力計(jì)算特殊情況下的土壓力70f2

<

f1f2

>

f1分層土的土壓力計(jì)算g2

f2

H1H2g1

f1

f1

=

f2時(shí)g2

>

g1g2

<

g1g1

=

g2時(shí)f2<f1f2>f1分層土的土壓力計(jì)算g2f2711填土上有荷載s145+f/2pa=3fv=z+qK0vzpa=s3q朗肯土壓力理論地面上有超載時(shí)的土壓力計(jì)算1填土上有荷載s145+f/2pa=3fv=z+q72局部荷載——朗肯理論

地面上有超載時(shí)的土壓力計(jì)算局部荷載——朗肯理論地面上有超載時(shí)的土壓力計(jì)算73名稱指標(biāo)應(yīng)用不排水剪(快剪)cu、ucq、q軟土地基快速施工固結(jié)不排水剪(固結(jié)快剪)ccu、cuccq、cq固結(jié)完成后受突然荷載固結(jié)排水剪(慢剪)cd、dcs、s地基透水性強(qiáng)施工較慢或正常運(yùn)行期土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)方法與指標(biāo)問(wèn)題

名稱指標(biāo)應(yīng)用不排水剪cu、u軟土地基固結(jié)不排水剪ccu、74三種三軸試驗(yàn)的結(jié)果對(duì)比飽和粘土的固結(jié)排水剪（CD）的強(qiáng)度>固結(jié)不排水剪(CU)強(qiáng)度>不固結(jié)不排水剪(UU)強(qiáng)度剪切破壞強(qiáng)度是發(fā)生剪切變形破壞時(shí)的強(qiáng)度。三種三軸試驗(yàn)的結(jié)果對(duì)比飽和粘土的固結(jié)排水剪（CD）的強(qiáng)度>固75

圍巖壓力的計(jì)算

（一）圍巖壓力及其影響因素

1、圍巖壓力的概念

即所謂由于洞室圍巖的變形和破壞而作用在支護(hù)或襯砌上的壓力的圍巖壓力。圍巖壓力可分為圍巖垂直壓力、圍巖水平壓力及圍巖底部壓力。圍巖壓力的計(jì)算（一）圍巖壓力及其影響因素1、圍巖壓762、影響圍巖壓力的因素影響山巖壓力的因素(1)洞室的形狀和大小(2)地質(zhì)構(gòu)造(3)支護(hù)的型式和剛度(4)洞室深度(5)時(shí)間(6)施工方法

圍巖壓力及其影響因素2、影響圍巖壓力的因素圍巖壓力及其影響因素77（二）圍巖壓力的計(jì)算方法1、按松散體理論計(jì)算圍巖壓力1）垂直圍巖壓力

①淺埋結(jié)構(gòu)上的垂直圍巖壓力

②深埋結(jié)構(gòu)上的垂直圍巖壓力

2）水平圍巖壓力

3）底部圍巖壓力

2、按彈塑性體理論計(jì)算圍巖壓力

（二）圍巖壓力的計(jì)算方法1、按松散體理論計(jì)算圍巖壓力1）垂直781、按松散體理論計(jì)算圍巖壓力由于巖體一般總是有一定的裂隙節(jié)理，又由于洞室開(kāi)挖施工的影響，其圍巖不可能是一個(gè)非常完整的整體，而松散體理論中假定巖石為散粒體，并具有一定的凝聚力，所以用這一理論計(jì)算松動(dòng)圍巖壓力有時(shí)也可以得到較好的效果。1、按松散體理論計(jì)算圍巖壓力由于巖體一般總是有一79①淺埋結(jié)構(gòu)上的垂直圍巖壓力

作用在地下結(jié)構(gòu)上的圍巖壓力為巖石柱重量與兩側(cè)所提供摩擦力之差。從洞室底面的兩端起可能形成伸延到地面的傾斜破裂面，見(jiàn)下圖中的AB和CD。從上式可以看出隨著深度的增加，圍巖壓力逐漸減小，這與實(shí)際不符。該式僅適用于淺埋結(jié)構(gòu)。①淺埋結(jié)構(gòu)上的垂直圍巖壓力作用在地下結(jié)構(gòu)上80隨著深度的增加，兩側(cè)摩阻力超過(guò)了滑移柱的重量。只有AEB以下巖體重量對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生壓力，又稱為壓力拱壓力拱能夠自然穩(wěn)定平衡，其上任何一點(diǎn)均無(wú)力矩。只要確定壓力拱的形狀及高度就可以確定出圍巖壓力q=γh1②深埋結(jié)構(gòu)上的垂直圍巖壓力隨著深度的增加，兩側(cè)摩阻力超過(guò)了滑移柱的重量。812）水平圍巖壓力

3）底部圍巖壓力

1、按松散體理論計(jì)算圍巖壓力只是對(duì)較松軟的巖石才考慮計(jì)算時(shí)先求出垂直圍巖壓力的集度，而后乘以側(cè)壓力系數(shù)Ka(主動(dòng)土壓力)通常不計(jì)算2）水平圍巖壓力3）底部圍巖壓力1、按松散體理論計(jì)算圍巖822、按彈塑性體理論計(jì)算圍巖壓力從理論k講，彈塑性理論比前面的理論要嚴(yán)密些，但是彈塑性理論的數(shù)學(xué)運(yùn)算較復(fù)雜，公式也較繁。在r=R的可變范圍內(nèi)出現(xiàn)了塑性區(qū)。2、按彈塑性體理論計(jì)算圍巖壓力從理論k講，彈塑