第六节土压力1102

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1、第六章土压力学习要求：掌握土压力的基本概念与常用计算方法，初步具备将土压力理论应用于一般工程问题的能力。1.掌握静止土压力、主动、被动土压力的形成条件；2.掌握朗肯土压力理论和库仑土压力理论；3.掌握有超载、成层土、有地下水情况的土压力计算；4.了解求主动土压力的图解法；5.了解挡土墙的类型和结构设计。章节内容§6.1土压力的产生条件§6.2朗肯土压力理论§6.3库伦土压力理论§6.4影响土压力计算值的因素及减小主动土压力的措施§6.5挡土墙稳定性验算及新型挡土结构※§6.1产生土压力的条件在港口、水利、路桥及房屋建筑等工程中，挡土结构物（挡土墙）是一种常见的建筑物。挡土结

2、构物的作用是用来挡住墙后的填土并承受来自填土的压力。土体作用在挡土结构物上的压力称为土压力，土压力是设计挡土墙结构断面及验算其稳定性的主要外荷载。挡土墙的使用条件不同，土压力的性质和大小都不一样。§6.1产生土压力的条件§6.1产生土压力的条件§6.1产生土压力的条件§6.1产生土压力的条件§6.1产生土压力的条件§6.1产生土压力的条件挡土墙土压力的大小及其分布规律受到墙体可能的移动方向、墙后填土的种类、填土面的形式、墙的截面刚度和地基的变形等一系列因素的影响。根据墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可分为以下三种：静止土压力：当挡土墙静止不动，土体处于弹性平衡状态

3、时，土对墙的压力称为静止土压力，一般用P0表示。主动土压力：当挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力称为主动土压力，一般用Pa表示。被动土压力：当挡土墙向土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在挡土墙上的土压力称为被动土压力，用Pp表示。滑滑Pa动动P0面PP面§6.1产生土压力的条件挡土墙完全没有侧向位移、偏转和自身弯曲变形时，作用在其上的土压力即为静止土压力。1、地下室外墙通常地下室外墙，都有内隔墙支挡，墙位移与转角为零，按静止土压力计算。2、岩基上的挡土墙挡土墙与岩石地基牢固联结，墙不可能位移与转动，按静止土压力计算。3、拱座拱座不允许产

4、生位移，故亦按静止土压力计算。此外，水闸、船闸的边墙，因与闸底板连成整体，边墙位移可忽略不计，也都按静止土压力计算。此时墙后土体处于侧限应力状态(弹性平衡状态)，与土的自重应力状态相同。半无限土体中z深度处一点的应力状态，巳知其水平面和竖直面都是主应力面。§6.1产生土压力的条件zzzzp0=xxxK0zzpKz0x0K0:静止土压力系数对于侧限应力状态，理论上：由于土的很难确定，常用经验公式计算对于砂土、正常固结粘土K1sin0§6.1产生土压力的条件zpKz静止土压力分布：00HP01H3KH0总静止土压力：§6.1产生土

5、压力的条件.主动土压力墙体外移，土压力逐渐减小，当土体破坏，达到极限平衡状态时所对应的土压力(最小)§6.1产生土压力的条件.被动土压力墙体内移，土压力逐渐增大，当土体破坏，达到极限平衡状态时所对应的土压力(最大)§6.2朗肯土压力理论RankineRankine土压力理论和土压力理论和CoulombCoulomb土压力理土压力理论是计算主动土压力和被动土压力的两论是计算主动土压力和被动土压力的两种基本理论。种基本理论。§6.2朗肯土压力理论基本原理朗肯土压力理论是根据半空间的应力状态和土的极限平衡条件而得出的土压力计算方法。研究一表面为水平面的半空间(土体向下和沿水平方向都

6、伸展至无穷)。当整个土体都处于静止状态时，各点都处于弹性平衡状态。基本假定土体是具有水平表面的半无限体，墙背竖直光滑，采用这样假定的目的是控制墙后单元体在水平和竖直方向的主应力方向。§6.2朗肯土压力理论由于为半空间，所以土体内每一竖直面都是对称面，因此竖直截面和水平截面上的剪应力都等于零，因而相应截面上的法向应力z和x都是主应力，此时的应力状态可用莫尔圆表示。由于该点处于弹性平衡状态，所以莫尔圆位于抗剪强度包线(破坏包线)的下方。K0zz0如果使整个土体在水平方向均匀伸展(x减小)或压缩(x增大)，直到土体由弹性平衡状态转为塑性平衡状态。1.土体在水平方向伸展

7、上述单元体在水平截面上的法向应力z不变，而竖直截面上的法向应力x却逐渐减小，直至满足极限平衡条件为止(称为主动朗肯状态)。§6.2朗肯土压力理论此时，x达到最低限值pa，pa是小主应力，z是大主应力，莫尔圆与抗剪强度包线(破坏包线)相切。剪切破坏面与水平面的夹角为paK0zz0zxx1z3xyz§6.2朗肯土压力理论2.土体在水平方向压缩上述单元体在水平截面上的法向应力z不变而竖直截面上的法向应力x却逐渐增大，直至满足极限平衡条件为止（称为被动朗肯状