土力学基地及基础(陈兰云)第4章

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1、普通高等教育“十一五”国家级规划教材4土压力与土坡稳定主要内容4.1土压力的基本概念4.2朗肯土压力理论4.3库仑土压力理论4.4《地基规范》推荐计算方法4.5土坡处治基本理论及稳定分析4.6挡土墙设计教学目标知道土压力的基本概念知道土压力理论,并能计算作用在挡土墙上的土压力会用《地基规范》推荐方法计算土压力知道土坡处治基本理论及土坡稳定的概念会进行重力式挡土墙的设计重点土压力的基本概念及朗肯土压力理论土坡处治基本理论及土坡稳定的概念重力式挡土墙的设计难点朗肯土压力理论土坡稳定的分析方法土压力是指挡土结构物后的填土因自重或自重与外荷载共同作用对挡土结构所产

2、生的侧向压力。土压力是挡土结构所承受的主要外荷载，确定作用在挡土结构上土压力的分布、大小、方向和作用点是保证挡土结构设计安全可靠、经济合理的前提。挡土墙应用举例a)防止土体坍塌的挡土墙b)地下室侧墙c)桥台d)散粒材料的挡墙e)板桩4.1土压力的基本概念作用在挡土结构上的土压力，按挡土结构的位移方向、大小和墙后填土所处的状态，可分为静止土压力、主动土压力和被动土压力三种。挡土墙上的三种土压力a)静止土压力b)主动土压力c)被动土压力4.1.1静止土压力如果挡土结构在土压力作用下不发生任何位移或转动，墙后土体处于弹性平衡状态，这时作用在墙背上的土压力称为静止

3、土压力静止土压力的分布静止土压力强度（kPa）每延米的总静止土压力（kN/m）4.1.2主动土压力若挡土结构在土压力作用下背离填土方向移动或转动时，随着变形或位移的增大，墙后土压力逐渐减小，当达到某一位移量时，墙后土体将出现滑裂面，处于主动极限平衡状态，这时作用在墙背上的土压力称为主动土压力。用表示主动土压力强度，用表示总主动土压力4.1.3被动土压力如果挡土墙在外力作用下向填土方向移动或转动时，墙挤压土体，墙后土压力逐渐增大，当达到某一位移量时，土体也将出现滑裂面，墙后土体处于被动极限平衡状态，这时作用在墙背上的土压力称为被动土压力。用表示被动土压力强度

4、，用表示总被动土压力试验研究表明，相同条件下，产生被动土压力所需的位移量p比产生主动土压力所需的位移量a要大得多EaEoEp4.2朗肯土压力理论朗肯土压力理论(1857年)假定挡土结构墙背竖直、光滑，其后填土表面水平并无限延伸。因此，填土内任意水平面和墙的背面均为主应力面（即这两个面上的剪应力为零），作用于这些平面上的法向应力均为主应力。4.2.1主动土压力墙后填土任一深度z处的竖向应力z=z为大主应力1且数值不变，主动土压力强度a（水平向应力x=a）为小主应力3主动土压力强度计算公式黏性土a=ztan2(45-/2)-2ct

5、an(45-/2)或无黏性土a=ztan2(45-/2)或分析:1.无黏性土的主动土压力强度与z成正比，沿墙高的土压力呈三角形分布2.黏性土的主动土压力强度包括两部分：一部分是由土的自重引起的侧压力。另一部分是由黏聚力c引起的负侧向压力黏性土的主动土压力强度包括两部分：一部分是由土的自重引起的侧压力。另一部分是由黏聚力c引起的负侧向压力，这两部分土压力叠加的结果如图4-5c所示，其中ade部分为负侧压力，对墙背是拉力，实际上墙与土之间没有拉应力，在计算土压力时，这部分应略去不计，因此黏性土的土压力分布实际上仅是abc部分。取单位墙长计算:临界深

6、度4.2.2被动土压力当挡土墙在外力作用下推挤土体而出现被动极限状态时，墙背土体中任一点的竖向应力z=z保持不变且成为小主应力3，而x达到最大值，即p成为大主应力1，可以推出相应的被动土压力强度计算公式黏性土无黏性土式中Kp——被动土压力系数，Kp=tan2(45+/2)被动土压力强度分布图a)被动土压力的计算b)无黏性土压力的分布c)黏性土压力的分布如取单位墙长计算，则被动土压力为黏性土无黏性土【例4-1】某挡土墙，高6m，墙背直立、光滑，填土面水平。填土为黏性土，其物理力学性质指标为：c＝7kPa，＝22°，γ＝18.5kN/m3。试

7、求主动土压力及其合力作用点，并绘出主动压力分布图。【解答】墙底处的主动土压力强度为a=Htan2(45-/2)-2ctan(45-/2)=18.5kN/m36mtan2(45-22/2)-27kPatan(45-22/2)=41.06kPa临界深度主动土压力主动土压力距墙底的距离为（H-z0）/3=(6-1.12)m/3=1.63m主动土压力分布如下图4.2.3常见情况下的土压力计算1．填土表面作用有均布荷载的情况当挡土墙后填土面上有连续均布荷载q作用时，填土表面下深度z处的竖向应力。若为无黏性土，则z深度处土的主动土压力强度为

8、，从而得出填土表面A点和墙底B点的主动土压力强度分别为2．成层填土