土压力与土坡稳定.pptx

6.1 6.1 概述概述 6.2 6.2 静止土压力计算静止土压力计算 6.3 6.3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力理论土压力理论 6.4 6.4 库仑库仑(Coulomb)(Coulomb)土压力理论土压力理论 6.5 6.5 几种常见情况土压力几种常见情况土压力 6.6 6.6 挡土墙设计挡土墙设计 6.7 6.7 土坡稳定分析土坡稳定分析第第6 6章章 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定第1页/共47页6.4 库仑土压力理论库仑土压力理论6.4.1 基本原理基本原理库仑研究的课题库仑研究的课题 1.库仑研究的课题库仑研究的课题 2.2.库仑土压力理论假设条件库仑土压力理论假设条件 库仑土压力的基本假定库仑土压力的基本假定第2页/共47页6.4.2 库仑主动土压力计算库仑主动土压力计算1.受力分析受力分析 库仑主动土压力计算简图库仑主动土压力计算简图 第3页/共47页第4页/共47页2.2.库仑主动土压力计算公式库仑主动土压力计算公式或 （6-20）（6-21）（6-22）第5页/共47页3.库仑主动土压力的分布库仑主动土压力的分布4.库仑总主动土压力作用点库仑总主动土压力作用点第6页/共47页第7页/共47页6.4.3 库仑被动土压力计算库仑被动土压力计算1.受力分析受力分析库仑被动土压力计算库仑被动土压力计算第8页/共47页2.计算公式计算公式（6-24）即即 （6-25）（6-26）第9页/共47页3.库仑被动土压力的分布库仑被动土压力的分布4.库仑总被动土压力作用点库仑总被动土压力作用点 总被动土压力的作用点位于被动土压力三角总被动土压力的作用点位于被动土压力三角形分布图形的重心，即墙底面以上形分布图形的重心，即墙底面以上H/3 处。处。第10页/共47页 1.朗肯土压力理论：朗肯土压力理论：（1）依据：半空间的应力状态和土的极限平衡条）依据：半空间的应力状态和土的极限平衡条件件 （2）概念明确、计算简单、使用方便）概念明确、计算简单、使用方便 （3）理论公式直接适用于粘性土和无粘性土）理论公式直接适用于粘性土和无粘性土 （4）由于忽略了墙背与填土之间的摩擦，主动土压）由于忽略了墙背与填土之间的摩擦，主动土压 力偏大，被动土压力偏小。力偏大，被动土压力偏小。6.4.4 朗肯土压力理论与库仑土压力理论的比较朗肯土压力理论与库仑土压力理论的比较第11页/共47页朗肯主动土压力偏大E库仑库仑RWE朗肯朗肯E库仑库仑RWE朗肯朗肯6.4.4 朗肯土压力理论与库仑土压力理论的比较朗肯土压力理论与库仑土压力理论的比较墙背垂直墙背垂直填土水平填土水平实际实际 d 0朗肯被动土压力偏小朗肯被动土压力偏小第12页/共47页 2.库仑土压力理论：库仑土压力理论：（1）依据：墙后土体极限平衡状态、楔体的静力平衡条件）依据：墙后土体极限平衡状态、楔体的静力平衡条件（2）理论假设条件）理论假设条件（3）理论公式仅直接适用于无粘性土）理论公式仅直接适用于无粘性土（4）考虑了墙背与土之间的摩擦力，并可用于墙背倾斜，填）考虑了墙背与土之间的摩擦力，并可用于墙背倾斜，填土面倾斜的情况。但库伦理论假设破裂面是一平面，与按滑土面倾斜的情况。但库伦理论假设破裂面是一平面，与按滑动面为曲面的计算结果有出入。动面为曲面的计算结果有出入。滑动面滑动面滑动面滑动面第13页/共47页6.5 几种常见情况的土压力几种常见情况的土压力6.5.1 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB50007-2002推荐的公式法推荐的公式法（6-276-27）第14页/共47页6.5.2 地面均布荷载作用下的土压力计算地面均布荷载作用下的土压力计算1.主动土压力主动土压力（1）挡土墙墙背垂直，填土表面水平的情况）挡土墙墙背垂直，填土表面水平的情况土压力呈梯形分布，作用点在梯形的重心。土压力呈梯形分布，作用点在梯形的重心。第15页/共47页（2）挡土墙墙背倾斜，填土表面倾斜的情况）挡土墙墙背倾斜，填土表面倾斜的情况2.被动土压力被动土压力土压力呈梯形分布，作用点在梯形的重心。土压力呈梯形分布，作用点在梯形的重心。第16页/共47页q45o/245o/2qKaHKa局部荷载局部荷载-朗肯土压力理论：朗肯土压力理论：第17页/共47页粘性土被动土压力的计算：粘性土被动土压力的计算：第18页/共47页6.5.3 车辆荷载引起的土压力计算车辆荷载引起的土压力计算 a a）土压力计算原理）土压力计算原理 b b）重车的挡土墙计算长度）重车的挡土墙计算长度车辆荷载引起的土压力计算车辆荷载引起的土压力计算第19页/共47页 （6-34）第20页/共47页第21页/共47页6.5.4 墙后填土分层情况墙后填土分层情况第22页/共47页f f1=f f2 c1=c2=0 2 1 2 0 c2=0c1=0 c20 1=2 f f2=f f1CBA 1 f f1 c1 2 f f2 c2H2H1B成层填土第24页/共47页 1=2 c1=c2=0f f2 f f1 f f2 f f1 CBA 1 f f1 c1 2 f f2 c2H2H1B成层填土过顶点虚拟过顶点虚拟q=H1第25页/共47页成层填土情况成层填土情况第26页/共47页6.5.5 填土中有地下水情况填土中有地下水情况1.1.水土分算水土分算 对于地下水位以下的碎石土和砂对于地下水位以下的碎石土和砂土，一般采用土，一般采用“水土分算水土分算”法。分别法。分别计算作用在墙背上的土压力和水压力，计算作用在墙背上的土压力和水压力，然后进行叠加。然后进行叠加。采用采用“水土分算水土分算”法，总的土压力减小了，但是，由于增加了水压力，法，总的土压力减小了，但是，由于增加了水压力，故作用在墙背上的总压力是增加了。故作用在墙背上的总压力是增加了。2.水土合算水土合算 对于地下水位以下粘性土、粉土、淤泥及淤泥质土，通常采用对于地下水位以下粘性土、粉土、淤泥及淤泥质土，通常采用“水土合水土合算算”法，土的重度采用饱和重度，土压力系数采用总应力抗剪强度指标。法，土的重度采用饱和重度，土压力系数采用总应力抗剪强度指标。第27页/共47页填土中有地下水时的土压力计算：填土中有地下水时的土压力计算：第28页/共47页填土中有水：填土中有水：墙基不透水墙基不透水朗肯理论朗肯理论wH2水压力土压力CBA f f f fH2H1B不透水层不透水层KaH2KaH1第29页/共47页填土中有水填土中有水填土渗透系数比地基土小得多填土渗透系数比地基土小得多u=0孔压孔压H2H1透水地基 sat tH2 H1垂直有效应力垂直有效应力=总应力总应力Ka H1土压力土压力Ka sat tH2第30页/共47页1.构造要求：构造要求：一般用砂性土，墙设排水孔以及反一般用砂性土，墙设排水孔以及反滤层，填土表面设沟、堤等截流。滤层，填土表面设沟、堤等截流。2.水下部分水下部分土压力土压力 P a=K as s z水压力水压力 pu=u(静水压力、渗流压力、静水压力、渗流压力、超静孔压超静孔压)填土中有水填土中有水排水管排水管排水孔排水孔土工织物反滤土工织物反滤砂砾石料砂砾石料第31页/共47页带卸荷台的挡土墙土压力带卸荷台的挡土墙土压力H1H245o+/2(H1+H2)Ka H1KaABDCECE第32页/共47页第33页/共47页此挡土墙上的主动土压力计算结果及其分布：此挡土墙上的主动土压力计算结果及其分布：第34页/共47页第35页/共47页第36页/共47页6.4 6.4 库仑土压力理论库仑土压力理论本次课小结：本次课小结：6.4.1 6.4.1 基本原理基本原理6.4.2 6.4.2 库仑主动土压力计算库仑主动土压力计算6.4.3 6.4.3 库仑被动土压力计算库仑被动土压力计算6.4.4 6.4.4 朗肯土压力理论与库仑土压力理论的比较朗肯土压力理论与库仑土压力理论的比较6.5 几种常见情况的土压力几种常见情况的土压力6.5.1 6.5.1 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB50007-2002GB50007-2002推荐的公式法推荐的公式法6.5.2 6.5.2 地面均布荷载作用下的土压力计算地面均布荷载作用下的土压力计算6.5.3 6.5.3 车辆荷载引起的土压力计算车辆荷载引起的土压力计算6.5.4 6.5.4 墙后填土分层情况墙后填土分层情况6.5.5 6.5.5 填土中有地下水情况填土中有地下水情况第37页/共47页6.6 挡土墙设计挡土墙设计 挡土墙设计包括墙型选择、稳定性验算、地基承载力验算、墙身材料挡土墙设计包括墙型选择、稳定性验算、地基承载力验算、墙身材料强度验算以及一些设计中的构造要求和措施。强度验算以及一些设计中的构造要求和措施。6.6.1 6.6.1 挡土墙类型挡土墙类型1.1.重力式挡土墙重力式挡土墙2.2.悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙3.3.扶壁式挡土墙扶壁式挡土墙4.4.锚杆及锚定板式挡土墙锚杆及锚定板式挡土墙5.5.其它型式的挡土结构其它型式的挡土结构6.6.2 6.6.2 挡土墙的计算挡土墙的计算 1.1.挡土墙计算的内容挡土墙计算的内容1 1）稳定性验算，包括抗倾覆稳定性验算和抗滑移稳定性验算。）稳定性验算，包括抗倾覆稳定性验算和抗滑移稳定性验算。2 2）地基承载力验算。）地基承载力验算。3 3）墙身材料强度验算。符合现行）墙身材料强度验算。符合现行混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范和和砌体结砌体结构构 设计规范设计规范等规定要求。等规定要求。第38页/共47页2.2.作用在挡土墙上的荷载作用在挡土墙上的荷载 作用在挡土墙上的荷载有墙身作用在挡土墙上的荷载有墙身自重自重G、土压力和基底反力。、土压力和基底反力。作用于挡土墙上的诸力作用于挡土墙上的诸力 第39页/共47页3.3.挡土墙稳定性验算挡土墙稳定性验算（1 1）抗倾覆稳定性验算）抗倾覆稳定性验算稳定性验算图稳定性验算图（6-386-38）第40页/共47页 4 4）在挡土墙竖直墙背上作卸载台，形状如牛腿，则平台以上的土压力不）在挡土墙竖直墙背上作卸载台，形状如牛腿，则平台以上的土压力不能传递到平台以下，总土压力减小，抗倾覆稳定性增大。能传递到平台以下，总土压力减小，抗倾覆稳定性增大。挡土墙上的卸载台挡土墙上的卸载台 第41页/共47页（2 2）抗滑移稳定性验算）抗滑移稳定性验算挡土墙上抗滑稳定性验算挡土墙上抗滑稳定性验算 （6-396-39）第42页/共47页增加抗滑稳定的措施增加抗滑稳定的措施 第43页/共47页6.6.3 6.6.3 重力式挡土墙的构造措施重力式挡土墙的构造措施1.1.墙型的选择墙型的选择 重力式挡土墙按墙背倾斜方式分为仰斜、直立和俯斜三种型式，如用相重力式挡土墙按墙背倾斜方式分为仰斜、直立和俯斜三种型式，如用相同的计算方法和计算指标计算主动土压力，一般仰斜最小，直立居中，俯同的计算方法和计算指标计算主动土压力，一般仰斜最小，直立居中，俯斜最大。就墙背所受的土压力而言，仰斜墙背较为合理。斜最大。就墙背所受的土压力而言，仰斜墙背较为合理。2.2.重力式挡土墙的基础埋置深度重力式挡土墙的基础埋置深度 在土质地基中，基础埋置深度不宜小于在土质地基中，基础埋置深度不宜小于0.5m0.5m；在软质岩石中，基础埋置；在软质岩石中，基础埋置深度不宜小于深度不宜小于0.3m0.3m。3.3.断面尺寸拟定断面尺寸拟定 4.4.墙后排水措施墙后排水措施 5.5.填土质量要求填土质量要求第44页/共47页第45页/共47页第46页/共47页6.6 6.6 挡土墙设计挡土墙设计 本次课小结本次课小结:6.6.1 6.6.1 挡土墙类型挡土墙类型6.6.2 6.6.2 挡土墙的计算挡土墙的计算 1.1.挡土墙计算的内容挡土墙计算的内容2.2.作用在挡土墙上的荷载作用在挡土墙上的荷载3.3.挡土墙稳定性验算挡土墙稳定性验算（1 1）抗倾覆稳定性验算）抗倾覆稳定性验算（2 2）抗滑移稳定性验算）抗滑移稳定性验算6.6.3 6.6.3 重力式挡土墙的构造措施重力式挡土墙的构造措施1.1.墙型的选择墙型的选择2.2.重力式挡土墙的基础埋置深度重力式挡土墙的基础埋置深度3.3.断面尺寸拟定断面尺寸拟定 4.4.墙后排水措施墙后排水措施 5.5.填土质量要求填土质量要求第47页/共47页