土壓力與土坡穩(wěn)定

第七章土壓力與土坡穩(wěn)定7.1概述7.2靜止土壓力7.3朗肯土壓力理論7.4

庫侖土壓力理論7.5幾種常見情況的土壓力7.6擋土墻設計7.1概述[本章要求]掌握靜止土壓力計算、朗肯土壓力理論庫侖土壓力理論，以及幾種常見情況的土壓力計算；理解土坡的概念和穩(wěn)定的作用，了解擋土墻的類型和設計方法。[本章重點]朗肯土壓力理論、庫侖土壓力理論；一、擋土墻分類：重力式、懸臂式、扶壁式錨桿式及加筋擋土墻。

簡圖…1涵洞實例與簡圖…2路基現場實例與簡圖…3邊橋墩實例與簡圖…4地下結構施工現場與簡圖…5

江、河、湖、海岸坡1．天然土坡2．人工土坡¤

挖方：溝、渠、坑、池2．人工土坡¤

填方：堤、壩、路基、堆料小浪底土石壩

二、土壓力的種類（一）、主動土壓力——當擋土墻向離開土體方向偏移至土體達到極限平衡狀態(tài)時，作用在墻上的土壓力稱為主動土壓力。（二）、被動土壓力——當擋土墻向土體方向偏移至土體達到極限平衡狀態(tài)時，任用在擋土墻上的土壓力稱為被動土壓力。（三）、靜止土壓力——當擋土墻靜止不動，土體處于彈性平衡狀態(tài)時，土對墻的壓力稱為靜止土壓力。三、影響土壓力的因數1.主要因數是擋土墻的位移方向和位移量的大??；2.擋土墻的形狀、墻背的光滑程度和結構形式；3.填土的性質，如填土的含水量、重度、內摩擦角和黏聚力的大小及填土的表面形狀；4.擋土墻的建筑材料；7.2靜止土壓力7.2.1靜止土壓力產生條件擋土墻固定不動時，位移Δ=0，轉角為零。作用在墻上的土壓力為靜止土壓力。在巖石地基上的重力式擋土墻，由于墻的自重大，地基堅硬，墻體不會產生位移和轉動；地下室外墻在樓面和內隔墻的支撐作用下也幾乎無位移和轉動發(fā)生。此時，擋土墻或地下室外墻后的土體處于靜止的彈性平衡狀態(tài)，作用在擋土墻或地下室外墻面上的土壓力即為靜止土壓力。此外，拱座不允許產生位移，故按靜止土壓力計算；水閘、船閘邊墻因為與閘底板連成整體，邊墻位移可以忽略不計，也可按靜止土壓力計算。7.號2.胃2靜止號土壓變力的派計算假定雙擋土途墻其舞后填那土水換平，態(tài)容重關為γ。擋扣土墻礎靜止倆不動照，墻再后填綿土處勞于彈初性平暫衡狀奪態(tài)。秀在填侍土表化面以應下深灑度z處取冶一微削小單巡壽元體清，如胸圖7-態(tài)4a所示私。作低用在燃此微德元體瀉上的翅豎向巡壽力為誤土的遷自重夏應力γ兆z，該刮處的完水平抄向作熊用力緒即為諸靜止予土壓濤力。靜止想土壓識力計呈算公狼式（7.撿1）2.總靜瘦止土慎壓力圖7-趕4靜止圓土壓溉力計搞算由式荒（7.煩1）可未知，莫靜止菠土壓資力沿螞墻高撫呈三旦角形凈分布窗，如勇圖7-他4a所示梢。作線用在蘿單位予長度知擋土烘墻上撥的總巴靜止鹿土壓為力如油圖7-肥4b所示嗎。沿為墻長必度方叉向取1延米擔，只憐需計祖算土貓壓力蛋分布碎圖的聞三角寫形面丑積，漫即：（7.抄2）總靜意止土瞎壓力序的作術用點貿位于反靜止煌土壓肢力三棉角形痛分布跨圖形鄰的重繼心，知即墻退底面嗓以上H3處，壇如圖7-亡4c所示7.脾3朗肯商土壓河力理企論朗肯屢土壓船力理棉論適傲用條坊件為圓：①賭擋押土墻誕的墻國背垂膊直、吧光滑設；②圣擋土對墻墻袍后填未土表游面水沿平。圖7-周5朗肯區(qū)土壓糾力理烏論基涉本假促定極限頓平衡擠條件Ra罰nk折in籮e土壓飾力理包論7.表3.遭1.主動匪土壓蛛力計跳算公震式1.主動米土壓辟力分蘭布圖7-渣6朗肯蘇主動智土壓糧力分備布2.總主略動力1）無雀粘性質土。步作用斜在單播位長令度擋政土墻胸上的仗總主闖動土留壓力譯如圖7-達6a所示傭。沿匹墻長侍度方筆向取1延米退，只枕需計笨算土股壓力旋分布廁圖的穿三角裁形面舍積，醋即：（7.枕3）作用絡在單頓位長漢度擋員土墻故上的遭總主適動土瞞壓力礦如圖6-急8b所示踏。沿抗墻長浩度方潮向取1延米稱，只子需計塞算土壁壓力呀分布嬌圖Δa顯bc的面否積，堪即：（7.隊4）3.總主妖動土怕壓力涉作用宣點1)無粘規(guī)性土師?？傂蛑鲃踊ネ翂翰窳Φ目茏饔萌c位蘆于主便動土均壓力伯三角寫形分宿布圖暴形的新重心，墾即墻災底面穩(wěn)以上H揉/3處，否如圖7-念6a所示帖。2)粘性懼土。精總主棄動土證壓力基的作案用點鴉位于憐主動冒土壓武力三希角形限分布在圖形令的重辭心，即墻票底面積以上(H舞-戚)珠/桿3處，睡如圖7-偽6b所示拴。7.乓3.隙2朗肯著被動拘土壓哀力的忠計算1.被動聽動壓漠力的間分布圖7-掙7朗肯懇被動克土壓架力分伍布2.總被蔽動土沈壓力無粘北性土昏。作飄用在夫單位嫩長度殼擋土分墻上祥的總齊被動協(xié)土壓蹄力如傍圖7-搶7a所示題。沿貨墻長番度方族向取1延米賴，只續(xù)需計老算土免壓力釣分布罵圖的挪三角芒形面艘積，黎即(7礙.5脹)2)粘性閘土。祝作用煙在單銀位長交度擋床土墻敬上的民總被襯動土州壓力么如圖7-光7b所示慣。沿爆墻長姿度方先向取1延米線，計陷算土忙壓力痰梯形滴分布餡圖的凍面積洋，即敏：(7遍.6鍛)3.總被遠動土貿壓力虧作用梨點1)無粘植性土宿。總奮被動努土壓做力的搏作用粉點位古于被夢動土瓣壓力屯三角洞形分納布圖婦形的婆重心權，即寶墻底訊面以忘上H3處，深如圖7-太7a所示稻。2)粘性至土。碑總被猴動土松壓力帖的作涼用點崖位于染被動減土壓假力梯咱形分較布圖幫形的北重心食，如刪圖7-嬸7b所示辟?！纠恳阎瘲l件寨如圖允，求殖：作跑用在提墻上音的主修動土趁壓力Ea例題5m【解】求土增壓力弓強度求臨貸界深芒度當z=伏5m時。作用切點：主動速土壓足力合競力Ea5mAB1.營66塵mEa1.討1m47kN闊/m328排.1火4kp擋a【例】已知遍擋土耗墻高4m，墻肆背豎憲直、區(qū)光滑脹、墻愿后填院土表湊面水霜平，識填土錘重度對填洗土采愈樣進塔行兩菜次三座軸試俘驗，墾土樣狡破壞盟時的軋大小鼻主應桃力分搞別為試求蹦：1.作用趴在墻貨底標刺高上酸的主找動土撿壓力雀和墻柱上的耍主動爆土壓穩(wěn)力的含合力2.作用譯在墻耀底標頭高上調的被求動土倆壓力五和墻稿上的濫被動即土壓穴力的聽合理解：7.濤4庫侖贈土壓職力理溪論7.翅4.抖1.庫侖貿研究德的課俗題1)墻背嘆俯斜公，具蠶有傾猜角ε，如軌圖7-手8所示鉛。2)墻背亭粗糙射，墻支與填雪土間餓摩擦掏角為δ。3)墻后毒填土麗為理鍋想散嗽體(砂土)，粘崖聚力c=謹0。4)填土乎表面包傾斜饅，坡斬角為β?？梢姾?，與攀朗肯勁土壓育力理參論相腸比，叨庫侖稅土壓例力理姑論更災具有喊普遍謀實用撲意義陣。土的內靜力平衡紐奉狀態(tài)滑動洋楔體靜力誰平衡昆條件土壓完力的紋計算軌方法庫倫灑土壓短力理漆論的擱基本業(yè)假設提：1.墻后偶的填興土是飽理想代的散斑粒體扛（粘振聚力c=0）；2.滑動搭楔體詞為剛疲體；2.楔體宏沿著期墻背帆及一議個通俱過墻踵的平酷面滑乞動。庫侖憲土壓系力理夜論基本這假定圖7-找8庫侖金研究殊的課江題泄圖7-近9庫侖取土壓援力的勺基本糊假定圖7-幣10庫侖目主動速土壓更力計爪算簡孟圖7.籃4.宏2庫倫沖主動攝土壓騙力1.庫侖侄主動丙土壓誓力計絮算公咱式(7項.7揀)(7栽.8憤)式中δ——墻背依與填謀土之敵間的縣摩擦削角（o），出由試竿驗確鹿定或蛙參考救表7-蹲1取值悶；－－序主動約土壓悠力系然數，抬可查環(huán)表得,詳見陣教材P2鏡06；H——擋土漸墻高乞度（m）；γ——墻后介填土趙的重隨度（釀）炮；?——墻后樣填土補的內名摩擦擇角（o）；ε——墻背泊的傾拐斜角魔度（o），胃俯斜向時取判正號放，仰孕斜時蠅取負欠號；β——墻后丘填土漏面的溝傾角攔（o）。表7-硬1墻背明與填筋土之圣間的紙摩擦冤角δ2.庫侖莫總主績動土杰壓力乒作用椒點總主繩動土疏壓力嶼的作裕用點箭位于妻主動盯土壓及力三爹角形餓分布骨圖形脂的重劫心，豆即墻秒底面泄以上H榜/3處,如圖7-暑10六c所示7.虎4.勝2庫侖乎被動宇土壓婚力計潮算1.庫侖扒被動胖土壓粉力計梢算簡葡圖圖7-邪11庫侖京被動努土壓正力計執(zhí)算2.庫倫欠土壓份力的心計算(7褲.9承)(7尊.1簽0)式中－－即被動亂土壓送力系掛數；參其他是符號興意義柔同式塌（7.漆8）3.庫侖撥總被同動土紅壓力勉作用筒點總被笛動土旋壓力例的作告用點塊位于啦被動周土壓抓力三盟角形竿分布購圖形尋的重角心，堆即墻亡底面敵以上H腹/辯3處，佩如圖7-華11致c所示田。7.砌4.交3朗肯織土壓任力理梨論與哪庫侖悄土壓確力理前論的年比較1.分析望原理崗的異田同2.墻背溫條件彩不同3.填土絮條件行不同4.計算朵誤差蜘不同7.側5幾種幣常見柜情況娃的土冤壓力7.克5.叼1地面善均布扣荷載勿作用批下的擔土壓央力計芹算1.主動隨土壓悶力（1）擋比土墻盈墻背鴨垂直齡，填男土表授面水博平的速情況在水絲式平面茅上作尖用均淹布荷就載q（kP般a）時著，可哄把均過布荷虜載q視為蔑虛構閉的填清土自進重γh的自檢重產挑生。郵虛構酬填土議的當群量高協(xié)度為h=q嚴/γ，如帝圖7-狀12悼a所示出。作用短在擋博土墻腥墻背青上的遇土壓裝力由撒兩部四分組臣成：1）實斬際填兵土高H產生運的土矮壓力γ份/畫2。2）由繞均勻午荷載q換算闊成的才當量揭填土魂高h產生棒的土壞壓力。墻背晶作用籃的總搖土壓愉力為殊：(7啄.1荒1)土壓練力呈催梯形怪分布即，作黎用點頭在梯萬形的欺重心掃。圖7-晨12填土瞎表面會有均店布荷株載時擴的土碰壓力修計算（2）擋海土墻剖墻背園傾斜己，填淡土表抽面傾務斜的恢情況計算泉當量朵填土多高度h=qγ，此草虛構跑填土背的表郵面斜嶼向延蜘伸與落墻背AB向上舊延長懂線交東于A′點，遍如圖7-泉12浴b所示師。按A′B為虛昏構墻半背計廣算土蠢壓力雞，此票虛構晃擋土政墻的飾高度精為h′瘦+H。ΔAA′F中應猛用正嘉弦定顏理可行得：(7耳.1鹽2)ΔAA′E中應縮慧用正割弦定斗理可躬得：(7翻.1駐3)有(7縫.1漂2)和(7貞.1坊3)可得:(7敵.1番4)墻背撈作用擦的總元主動派土壓禾力按喜式下鬼式計逝算，屬土壓歷力呈縮慧梯形調分布踐，作茂用點織在梯泳形的濫重心倉。(7疾.1存5)2.被動宜土壓貨力與主妄動土牛壓力孫計算糾原理服相似萌，可命得總土被動劫土壓搜力為歸：(7讀.1楚6)土壓晶力呈門梯形噴分布扣，作誼用點答在梯持形的擦重心攤。7.衣5.振2墻后鄉(xiāng)豐填土藝分層被情況若擋念土墻他墻后腰填土磨有幾膚層不顆同性吩質的返水平響土層杏，如但圖7-諸13所示但。此念時，谷土壓溉力計保算分康第一揭層土隆和第汗二層倦土兩蘆部分婆。圖7-達13填土圈分層已時土殺壓力府計算圖7-腳14填土迎中有嚼地下筋水時寄土壓種力計鏈算7.斃5.扎3填土棋中有但地下附水情乒況當擋淘土墻咸后填君土中荷有地驢下水儀位時僑，這衣時作驗用在餐擋土習墻上雞的壓愧力除服了土昨壓力食外，道還有蜘水壓舉力的銹作用鉆。在慕計算諒擋土蘆墻所挎受的姿總側在壓力厘時，憶對地黨下水翼位以觀上部吃分的貼土壓屑力計就算同疊前，聯(lián)對地削下水企位以膜下部贊分的醉土壓息力和宜水壓嶄力的搞計算場。遇品到這席種情后況，必應將認水壓選力和驕土壓羨力分雄別進節(jié)行計師算，輩如圖7-隨14。1.土壓桂力的扭計算晝。。在跳地下閥水位慣以下豈，土蔥體的事重度反采用勵有效糊重度具，辜土壓披力系拘數采碗用有技效應磚力抗駝剪強濾度指攏標計沖算，陽并計芹算水慎壓力煮。例戀如水蓬深，墻隆底處訓土壓錯力2.水壓守力的撈計算扁按擠下式參計算（7.斗17）（7.兵18）7.前6擋土池墻設栗計7.潤6.特1擋土甘墻類細型常用岔的擋己土墻驗型式座有重泄力式樓、懸占臂式域、扶胸壁式恭、錨轎桿及凡錨定傲板式模和加濱筋土餓擋土墻耽等。持一般緣瑞應根巷據工叔程需晝要、確土質悲情況咱、材期料供斑應、胃施工升技術期以及深造價再等因柳素合理點選擇盤。圖7-走15重力參式擋朗土墻圖7-凍16懸臂板式擋山土墻煙圖7-崇17扶壁列式擋京土墻圖7-票18錨桿熄式擋勾土墻7.山6.衫2擋土初墻的躲計算擋土充墻截坑面尺猴寸一薯般按背試算崖法確波定，妹即先粗根據蜜擋土咬墻的裳工程標地質棄、填糧土性捕質、達荷載頂情況叉以及以墻體鄭材料敢和施怠工條朝件憑寺經驗答初步麻擬定作截面洪尺寸汁，然職后進塵行驗拳算，縮慧如不勵滿足砌要求椅，則殲修改怪截面男尺寸倚或采遼取其姨他措趟施。1.擋土歷墻計好算的濾內容1）穩(wěn)劫定性材驗算留，包分括抗獄傾覆蟲穩(wěn)定盾性驗默算和滅抗滑泛移穩(wěn)模定性峽驗算梅。2）地開基承釋載力君驗算遮。3）墻中身材疊料強駱度驗悔算。追符合科現行《混凝以土結把構設繡計規(guī)鋤范》和《砌體狂結構茅設計規(guī)范》等規(guī)五定要亮求。如圖7-中19段a所示絕，作介用在香擋土冒墻上夢的荷匠載有版墻身佛自重G、土涼壓力壘和基蘿底反脖力。何土壓宣力是漲作用饒在擋捉土墻躲上的踩主要垃荷載咬，包況括墻隨背作鈔用的度主動雨土壓凡力Ea；若牽擋土本墻基原礎有里一定綠的埋餃深，面則埋嘩深部藍分前洋趾上什因整椒個擋翠土墻境前移束而受深擠壓篇，故逗對墻約體還依作用揪著被占動土緩壓力Ep，設牢計時Ep可忽談略不讓計，岸使結恐果偏嘗于安匪全。此外蹦，若詳擋土婆墻排甚水不捧良，蜓填土住積水乒需計揚入水勻壓力繩，對唉地震唐區(qū)還島應考撥慮地聽震效討應等奧。驗景算穩(wěn)緞定性墳時，糾土壓育力及良自重禾的荷犬載分控項系逼數可終取1.類0；當席土壓贊力作車為外瓦荷載傅時，慈應取1.賣2的荷澇載分壘項系桌數圖7-凝19擋土息墻上糟抗傾晴覆穩(wěn)器定性蟻驗算3.擋土擾墻穩(wěn)與定性舍驗算（1）抗促傾覆忽穩(wěn)定遇性驗建算擋土壘墻的凈破壞尿大部材分是拍傾覆撇破壞鉛。如萄圖6-紅29燥b所示雹，要惑保證高擋土灰墻在仰土壓片力的佛作用殖下不劉發(fā)生螞繞墻宅趾O點的肯傾覆蓬，必伶須要搬求抗放傾覆智穩(wěn)定若性安前全系娃數Kt（O點的境抗傾護覆力秧矩與催傾覆尖力矩叮之比攝）≥1.盒6，即晌：（7.咐19）若按俊式（7-密19）驗度算不杰滿足態(tài)要求炕時，烏可采樸取以紙下措字施進豬行處束理：1）增雹大擋鼠土墻潮斷面末尺寸榮，使G增大料，但瘋工程嚇量相知應增親大。2）伸氧長墻為趾，綱加大0x，但焦墻趾況過長玩，若皆厚度禽不夠淚，則兩需配系置鋼洞筋。3）墻欣背做限成仰雄斜，期減小壤土壓懸力。4）在嗓擋土乏墻豎室直墻醉背上披作卸手載臺塑，形圓狀如隱牛腿喜，如膛圖7-仁20所示猴，則挽平臺允以上輸的土本壓力伴不能環(huán)傳遞摟到平柄臺以欺下，置總土貧壓力嬌減小恭，故法抗傾凡覆穩(wěn)脖定性筒增大推。圖7-上20擋土啊墻上顯的卸藥載臺圖7-鍬21擋土免墻上戴抗滑促穩(wěn)定差性驗召算（2）抗虎滑移桿穩(wěn)定咽性驗磨算在土霧壓力屢作用謠下，歲擋土字墻也圾可能左沿基拔礎底琴面發(fā)晴生滑黃動，策如圖7-宴21所示賢。因社此要仿求基必底的瀉抗滑窄安全帝系數Ks（抗狼滑力羊與滑時動力企之比楊）≥1.增3，即尊：（7.抗20）μ－－素土對歸擋土亞墻基坐底的證摩擦斧系數重，宜呆按試厚驗確徒定，優(yōu)也可思按表7-農3選用農。表7-棋3土對贊擋土烤墻基叼底的只摩擦免系數μ若按法式（7-紡20）驗臉算不真滿足忍要求棵時，炕可采塵取以召下措帽施進佛行處龜理：1）增蟻大擋窩土墻況斷面賭尺寸倦，使G增大偽，增壞大抗肉滑力膽。2）墻區(qū)基底助面做鐵成砂糖、石廟墊層斷，以警提高μ，增書大抗燃滑力砌。3）墻陽底做陪成逆攀坡，泡利用劫滑動度面上火部分蟲反力熄來抗繪滑，佳如圖6-懷32曲a所示螺。4）在把軟土光地基拐上，跌其它叉方法哪無效拉或不拾經濟拳時，琴可在露墻踵趙后加版拖板權，利條用拖吵板上的潮土重太來抗碎滑，棄拖板展與擋材土墻哥之間損應該餓用鋼樸筋連箏接，她如圖6-棕32任b所示租。圖7-旁22增加貴抗滑護穩(wěn)定粥的措毅施本章爽小結本章誘從介芝紹靜蜜止土寄壓力芒、主糟動土