第六章土壓力與土坡穩(wěn)定

會計學1第六章土壓力與土坡穩(wěn)定第1頁/共46頁Ep粘性土的被動土壓力強度分布圖6.3朗肯土壓力理論第2頁/共46頁第3頁/共46頁假設(shè)條件：6.4庫侖土壓力理論①擋土墻向前移動；②墻后填土沿著墻背AB和填土中某一平面BC同時下滑，形成滑動楔體ΔABC③土楔體ΔABC處于極限平衡狀態(tài)，不計本身壓縮變形；④土楔體ΔABC對墻背的推力即為主動土壓力Pa。第4頁/共46頁一、主動土壓力

按庫倫理論求主動土壓力WRPaWRACB6.4庫侖土壓力理論Pa第5頁/共46頁

作用于土楔上的力：1.土楔體的自重；2.破壞面上的反力R；3.墻背對土楔體的反力Pa；由土楔體的靜力平衡條件得：作用在墻背上的土壓力6.4庫侖土壓力理論第6頁/共46頁庫倫主動土壓力的一般表達式：Pmax所對應(yīng)的擋土墻后填土的破壞角

，即為真正滑動面的傾角。6.4庫侖土壓力理論第7頁/共46頁

庫倫主動土壓力強度沿墻高呈三角形分布，主動土壓力的作用點在距墻底H/3處。

當墻背垂直、光滑，填土面水平時，庫倫主動土壓力的一般表達式與朗肯公式相同。6.4庫侖土壓力理論第8頁/共46頁二、被動土壓力

按庫倫理論求被動土壓力WRPpWRACB6.4庫侖土壓力理論Pp第9頁/共46頁

按求主動土壓力同樣的原理可求得被動土壓力的庫倫公式為：或6.4庫侖土壓力理論第10頁/共46頁

庫倫被動土壓力強度沿墻高呈三角形分布，被動土壓力的作用點在距墻底H/3處。

當墻背垂直、光滑，填土面水平時，庫倫被動土壓力的一般表達式與朗肯公式相同。6.4庫侖土壓力理論第11頁/共46頁

——朗肯理論與庫倫理論的比較

1.朗肯土壓力理論：

（1）依據(jù)：半空間的應(yīng)力狀態(tài)和土的極限平衡條件（2）概念明確、計算簡單、使用方便（3）理論公式直接適用于粘性土和無粘性土（4）由于忽略了墻背與填土之間的摩擦，主動土壓力偏大，被動土壓力偏小。第12頁/共46頁

朗肯和庫侖土壓力理論的比較郎肯主動土壓力偏大郎肯被動土壓力偏小墻背垂直填土水平實際

d>

0E庫侖RWE朗肯E庫侖RWE朗肯第13頁/共46頁

2.庫倫土壓力理論：（1）依據(jù)：墻后土體極限平衡狀態(tài)、楔體的靜力平衡條件（2）理論假設(shè)條件（3）理論公式僅直接適用于無粘性土（4）考慮了墻背與土之間的摩擦力，并可用于墻背傾斜，填土面傾斜的情況。但庫倫理論假設(shè)破裂面是一平面，與按滑動面為曲面的計算結(jié)果有出入?；瑒用婊瑒用娴?4頁/共46頁6.5幾種工程中常見的主動土壓力計算一.粘性土應(yīng)用庫侖土壓力公式計算二.填土上有荷載三.成層填土情況四.填土中有水五.墻背形狀有變化第15頁/共46頁6.5幾種工程中常見的主動土壓力計算一.粘性土應(yīng)用庫侖土壓力公式計算粘性土抗剪強度等值抗剪強度等值內(nèi)摩擦角第16頁/共46頁Ea填土面有均布荷載的土壓力計算二.填土上有荷載第17頁/共46頁二.填土上有荷載1、朗肯土壓力理論

1=gz+qpa=3=qKa+gzKaHZ13qKaHKazKa第18頁/共46頁第19頁/共46頁第20頁/共46頁粘性土被動土壓力的計算第21頁/共46頁6.5幾種工程中常見的主動土壓力計算三.成層填土CAg1

f1c1g2

f2c2H2H1朗肯理論1pa在B點的連續(xù)性2d

pa/dz(即pa斜率)在B點的連續(xù)性B第22頁/共46頁第23頁/共46頁第24頁/共46頁第25頁/共46頁三.成層填土情況第26頁/共46頁四、填土中有地下水時的土壓力計算第27頁/共46頁第28頁/共46頁第29頁/共46頁第30頁/共46頁第31頁/共46頁選擇原則：①擋土墻用途、高度與重要性；②建筑場地的地形與地質(zhì)條件；③盡量就地取材，因地制宜；④安全而經(jīng)濟。擋土墻包括墻型選擇、穩(wěn)定性驗算、地基承載力驗算、墻身材料強度驗算以及一些設(shè)計中的構(gòu)造要求和措施等。1、重力式擋土墻⑴特點：體積大，靠墻自重保持穩(wěn)定性。⑵適用：小型工程，擋土墻高度<5m。⑶材料：就地取材，磚、石、素混凝土。⑷優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，應(yīng)用較廣。⑸缺點：工程量大，沉降大。6.6擋土墻設(shè)計6.6.1擋土墻型式的選擇第32頁/共46頁根據(jù)墻背傾斜方向分為仰斜、直立和俯斜三種。6.6.1擋土墻型式的選擇第33頁/共46頁2、懸臂式擋土墻⑴特點：體積小，利用墻后基礎(chǔ)上方的土重保持穩(wěn)定性。⑵適用：重要工程，墻高H>5m。地基土質(zhì)差，當?shù)厝鄙偈系惹闆r，多用于市政工程及貯料倉庫。⑶材料：鋼筋混凝土。⑷優(yōu)點：工程量小。⑸缺點：費鋼材，技術(shù)復(fù)雜。6.6.1擋土墻型式的選擇第34頁/共46頁3、扶壁式擋土墻⑴特點：為增強懸臂式擋土墻的抗彎性能，沿長度方向每隔0.8～1.0H做一垛扶壁。⑵適用：重要工程，墻高H>10m。⑶材料：鋼筋混凝土。⑷優(yōu)點：工程量小。⑸缺點：技術(shù)復(fù)雜，費鋼材。6.6.1擋土墻型式的選擇第35頁/共46頁4、錨桿式擋土墻⑴特點：由預(yù)制鋼筋混凝土立柱、墻面板、鋼拉桿和錨定板，在現(xiàn)場拼裝。⑵適用：重要工程，墻高已達H=27m。⑶材料：鋼筋混泥土、鋼材。⑷優(yōu)點：結(jié)構(gòu)輕、柔性大、工程量小、造價低、施工方便。⑸缺點：技術(shù)復(fù)雜。6.6.1擋土墻型式的選擇第36頁/共46頁5、加筋土擋土墻由墻面板、拉筋及填土共同組成。依靠拉筋與填土之間的摩擦力來平衡作用在墻面的土壓力以保持穩(wěn)定。6.6.1擋土墻型式的選擇第37頁/共46頁以常用的重力式、懸臂式和扶壁式擋土墻為例，研究擋土墻型式選定后，初定其尺寸。1、擋土墻的高度H墻后被支擋填土呈水平時為墻頂?shù)母叱?。對長度很大擋土墻，也可使墻頂?shù)陀谔钔另斆妫眯逼逻B接，以節(jié)省工程量。2、擋土墻的頂寬擋土墻的頂寬為構(gòu)造要求確定。對砌石重力式擋土墻，頂寬應(yīng)大于0.5m;

鋼筋混凝土懸臂式或扶壁式擋土墻頂寬不小300mm。3、擋土墻的底寬擋墻的底寬由整體穩(wěn)定性確定，底寬B≈0.5H～0.7H.擋墻底面為卵石、碎石時取小值，墻底為粘性土時取高值。6.6.2

擋土墻初定尺寸第38頁/共46頁擋土墻的型式與尺寸初定后，需要驗算抗滑穩(wěn)定和抗傾覆穩(wěn)定等。為此，首先要確定作用在擋土墻上的諸力。1、作用在擋土墻上諸力⑴墻身自重W⑵土壓力P⑶基底反力6.6.3

擋土墻的驗算第39頁/共46頁2、抗滑穩(wěn)定驗算擋土墻的截面尺寸一般按試算法確定。如不滿足要求，則修改截面尺寸或采取其它措施。6.6.3

擋土墻的驗算第40頁/共46頁2、抗滑穩(wěn)定驗算若驗算結(jié)果不滿足，則應(yīng)采取以下措施來解決：①修改斷面尺寸，加大底寬增加墻自重W以增大抗滑力；②擋土墻基底鋪砂、碎石墊層，提高μ值；③將擋土墻基底做成逆坡，利用滑動面上部分反力抗滑.④在軟土地基上，在擋土墻踵后面加鋼筋混泥土拖板。利用拖板上的填土重增大抗滑力。拖板和擋土墻之間用鋼筋連接。6.6.3

擋土墻的驗算第41頁/共46頁3、抗傾覆穩(wěn)定驗算驗算結(jié)果不滿足公式要求，可選用以下措施來解決。①修改擋土墻尺寸，如加大墻底寬，增大墻自重W，以增大抗傾覆力矩。這一方法增加較多的工程量，不經(jīng)濟。②伸長墻前趾，增加鋼筋用量。③將墻背做成仰斜，可減小土壓力，但施工不方便。④做卸荷臺，位于擋土墻豎向墻背上，形如牛腿。6.6.3

擋土墻的驗算第42頁/共46頁4、地基承載力驗算6.6.3

擋土墻的驗算5、擋土墻的墻身強度驗算墻身強度的驗算，一般選在墻截面突變處，例如墻底臺階的上截面。進行抗壓強度和抗剪強度驗算。第43頁/共46頁作用在擋土墻上的土壓力值越小越好。這樣可使擋土墻斷面小，省方量，降低造價。1、理想的回填土卵石、礫石、粗砂、中砂的內(nèi)摩擦角ф大。主動土壓力系數(shù)Ka=tg(45°-ф/2)小，由作用在擋土墻上主動土壓力小，使墻節(jié)省工程量保持穩(wěn)定性。2、可用的回填土細砂、粉砂、含水量接近最優(yōu)含水量的粉土、粉質(zhì)粘土和低塑性粘土為可用的回填土。

3、不能用的回填土凡軟粘土、成塊的硬粘性土、膨脹土和耕植土，因性質(zhì)不穩(wěn)定，在冬季冰凍時或雨季吸水膨脹都將產(chǎn)生額外的土壓力，對擋土墻的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，故不能用作墻