第7章土壓力及土坡穩(wěn)定418

第七章土壓力及土坡穩(wěn)定福建工程學(xué)院土木工程學(xué)院2016年4月1第七章土壓力及土坡穩(wěn)定靜止土壓力2庫倫土壓力理論4概述31土坡穩(wěn)定性分析6擋土墻的設(shè)計35朗金（肯）土壓力理論332第七章土壓力及土坡穩(wěn)定7.1概述土壓力:

土體作用在擋土墻上的壓力。

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。3第七章土壓力及土坡穩(wěn)定7.1概述為什么要研究土壓力？因為很有用！用事實說話！拿證據(jù)來！47.1概述河海湖等堤岸57.1概述地下洞室67.1概述坡腳擋墻77.1概述地下室側(cè)壓力地下室87.1概述圖7-1（d）散粒材料的擋墻97.1概述研究土壓力的什么？

土壓力的性質(zhì)、大小、方向和作用點。也就是土壓力大小和分布規(guī)律。土壓力的影響因素很多：★1、擋土墻的位移方向和位移大??；2、擋土墻的形狀、結(jié)構(gòu)、墻背光滑程度；3、填土性質(zhì)；4、擋土墻的建筑材料。107.1概述被動土壓力主動土壓力靜止土壓力土壓力

★根據(jù)擋土墻位移的方向和墻后土體所受的應(yīng)力狀態(tài)，將土壓力分為三種：117.1概述1.靜止土壓力

擋土墻靜止不動在壓力作用下不發(fā)生任何位移墻后填土處于彈性平衡狀態(tài)時此時作用在擋土墻背的土壓力稱為靜止土壓力，以E0表示。Eo圖7-2（a）127.1概述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一定數(shù)值土體中產(chǎn)生滑裂面，同時在此滑裂面上產(chǎn)生抗剪力，阻止土體下滑，因而減小了作用在墻上的土壓力。當(dāng)擋土墻向離開土體方向偏移至墻后土體達到極限平衡狀態(tài)時，作用在墻背的土壓力稱為主動土壓力。以

Ea表示?；衙鍱a圖7-2（b）137.1概述3.被動土壓力

Ep滑裂面在外力作用下?lián)跬翂ν茢D土體向后位移至一定數(shù)值土中產(chǎn)生滑裂面，滑裂面上的抗剪力阻止土體向上剪出，因此增大了對墻的土壓力。當(dāng)擋土墻向土體方向偏移至墻后土體達到極限平衡狀態(tài)時，稱為被動土壓力。以Ep表示。圖7-2（c）外力看動畫~147.1概述對同一擋土墻（相同的墻高和填土條件等），不同的土壓力有如下規(guī)律：

Ea

＜Eo

＜＜Ep15第七章土壓力及土坡穩(wěn)定7.6土坡穩(wěn)定性分析7.5擋土墻的設(shè)計7.4庫倫土壓力理論7.3朗肯土壓力7.2靜止土壓力167.2靜止土壓力7.2靜止土壓力177.2靜止土壓力靜止土壓力只發(fā)生在擋土墻為剛性，墻體不發(fā)生任何位移的情況。按照水平向自重應(yīng)力的計算公式確定。187.2靜止土壓力合力的作用點位于距墻底H/3處。1/3H若墻后填土為均勻體，則單位面積上靜止土壓力為：單位：kN/m單位：kPa土壓力合力為：靜止土壓力系數(shù)197.2靜止土壓力靜止土壓力計算的關(guān)鍵是靜止側(cè)壓力系數(shù)的確定。K0可由室內(nèi)的或現(xiàn)場的靜止側(cè)壓力試驗來測定。對于砂土，一般在0.34-0.45之間；對于正常固結(jié)的粘土，一般在0.5-0.7之間，也可根據(jù)有效內(nèi)摩擦角來確定20對于主動土壓力及被動土壓力，我們經(jīng)常用的計算方法有兩種：第七章土壓力及土坡穩(wěn)定朗肯土壓力21第七章土壓力及土坡穩(wěn)定7.3朗肯土壓力227.3朗肯土壓力1.擋土墻背垂直、光滑；2.填土表面水平；3.墻體為剛性體?；炯僭O(shè)一、無粘性土--主動土壓力、被動土壓力二、粘性土--主動土壓力、被動土壓力三、幾種常見情況的土壓力f=0分為幾下幾個方面來學(xué)習(xí)：237.3朗肯土壓力一、無粘性土朗肯土壓力1、無粘性土朗肯主動土壓力

土壓力合力作用點在距離墻底1/3H處H/3EaHKaH圖7-6（b）247.3朗肯土壓力2、無粘性土朗肯被動土壓力土壓力合力作用點在距離墻底1/3H處H/3EpHKpH圖7-7（b）257.3朗肯土壓力二、粘性土朗肯土壓力1、粘性土主動土壓力Ea(H-z0)/3Hz0根據(jù)極限平衡條件可以得到土壓力分布公式為：令σa=0，則可得：圖7-6（c）267.3朗肯土壓力土壓力合力作用點在距離墻底1/3（H-Z0）處則單位長度主動土壓力合力為：Ea(H-z0)/3Hz0圖7-6（c）277.3朗肯土壓力2、粘性土被動土壓力HEpHp同理，根據(jù)極限平衡條件可以得到土壓力分布公式為：則單位長度被動土壓力合力為：圖7-7（c）287.3朗肯土壓力HEphp土壓力合力作用點通過分布圖形梯形的形心，合力作用點距墻底的距離hp用下式計算：

為作用于墻背頂部的土壓力的強度為作用于墻背底部的土壓力的強度297.3朗肯土壓力1、靜止土壓力2、無粘性土：3、粘性土：30例題7-2317.3朗肯土壓力三、幾種常見情況的土壓力（以無粘性土為例）（一）填土表面有均布荷載q

H

把q看作虛構(gòu)的填土層，性質(zhì)與填土相同，則虛構(gòu)土層厚度為：BA由均布荷載在擋墻頂部B點產(chǎn)生的土壓力強度：qhDCB1★主動土壓力★填土的重度

作用在擋墻墻背AB上的土壓力為實際填土產(chǎn)生的土壓力和由均布荷載產(chǎn)生的土壓力之和。圖7-10（a）327.3朗肯土壓力墻底部A點土壓力強度墻上的總土壓力為：★同理可得被動土壓力★HBAqhDCB1圖7-10（a）337.3朗肯土壓力（二）.成層填土情況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；h1h2h3★★★注意：由于土的性質(zhì)不同，各層土主動土壓力系數(shù)不同，土壓力分布在兩層土的交界面處不連續(xù)，交界處土壓力強度有兩個數(shù)值。347.3朗肯土壓力A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ABCD1，12，23，3σaAσaB上σaB下σaC下σaC上h1h2h3357.3朗肯土壓力（三）.墻后填土存在地下水（無粘性土）abd(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；（主要適用于無粘性土）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。h1h2Hc367.3朗肯土壓力ABD(h1+

h2)Kawh2A點B點D點土壓力強度B點D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h1h2H水壓力強度靜水壓力分布377.3朗肯土壓力例題7-1387.3朗肯土壓力例題7-3397.3朗肯土壓力例題7-440第七章土壓力及土坡穩(wěn)定7.5擋土墻設(shè)計417.5擋土墻設(shè)計一、擋土墻的類型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，缺點：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。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，易于就地取材。墻頂墻基墻趾墻面墻背圖7-19（a）使用較廣~墻踵427.5擋土墻設(shè)計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。墻趾墻踵立壁鋼筋圖7-19（b）墻比較高時；地基土質(zhì)較差時；工程較重要時。應(yīng)用：437.5擋土墻設(shè)計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，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墻趾墻踵扶壁圖7-19（c）447.5擋土墻設(shè)計4.其他形式的擋土墻錨桿式擋墻；加筋土擋土墻。457.5擋土墻設(shè)計二、擋土墻設(shè)計與驗算（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

（3）墻身強度驗算★擋土墻計算內(nèi)容通常包括：☆擋土墻設(shè)計原則：安全&經(jīng)濟合理☆根據(jù)經(jīng)驗初步擬定截面尺寸，然后進行驗算，調(diào)整，直到達到設(shè)計要求467.5擋土墻設(shè)計1、抗傾覆穩(wěn)定驗算Ga抗傾覆力矩與傾覆力矩之比稱為抗傾覆安全系數(shù)，用

Kt表示。擋土墻在土壓力作用下可能繞墻趾O點向外傾覆O（1）穩(wěn)定性驗算：抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定477.5擋土墻設(shè)計GaO擋土墻在土壓力作用下可能沿基礎(chǔ)底面發(fā)生滑動2、抗滑動穩(wěn)定驗算抗滑力和滑動力之比稱為抗滑安全系數(shù)，用

Ks表示。487.5擋土墻設(shè)計GaO擋土墻地基承載力驗算與一般的偏心受壓基礎(chǔ)驗算方法相同，應(yīng)同時滿足以下兩個條件：3、地基承載力驗算497.5擋土墻設(shè)計三、擋土墻的構(gòu)造與要求（重力式擋墻）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仰斜直立俯斜507.5擋土墻設(shè)計2.墻面坡度、3.基底逆坡坡度、4.墻頂寬度等設(shè)計時根據(jù)規(guī)范及經(jīng)驗選取5.墻后填土的選擇；盡量選擇透水性較大的土，如砂土、礫石、碎石等，抗剪強度穩(wěn)定，易于排水。逆坡墻趾臺階517.5擋土墻設(shè)計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