土力学与地基基础第5章

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1、第5章边坡与基坑工程5.1土压力理论5.2挡土墙结构5.3土坡稳定5.4基坑工程简介5.1土压力理论5.1.1土压力的类型与产生条件作用于挡土结构上的土压力，按结构的位移情况和墙后土体所处的应力状态，分为三种：（1）静止土压力挡土墙在土压力的侧向作用下，并不发生任何变形和位移（移动或转动），墙后填土处于弹性平衡状态时，作用在挡土墙背的土压力称为静止土压力，用E0表示，如图5.1(a)所示。5.1.1土压力的类型与产生条件（2）主动土压力挡土墙在土压力的侧向作用下，挡土墙离开土体向前位移时，土压力随之减小。当位移至一定数值时，墙后土体达到了主动极限平衡状态。此

2、时，作用在墙背的土压力称为主动土压力，用Ea表示，如图5.1(b)所示。（3）被动土压力挡土墙在外力的作用下推挤土体向后位移时，作用在墙上的土压力随之增加。当位移至一定数值时，墙后土体达到了被动极限平衡状态。此时，作用在墙背的土压力称为被动土压力，用Ep表示，如图5.1(c)所示。（a）（b）（c）图5.1挡土墙上的三种土压力5.1.1土压力的类型与产生条件图5.2三种土压力示意图(5.1)5.1.1土压力的类型与产生条件图5.3墙身位移与土压力5.1.1土压力的类型与产生条件由上图可以看出，产生被动土压力的位移量也大大超过产生主动土压力所相应的位移量，即：

3、(5.2)5.1.2静止土压力计算作用于挡土墙背面的静止土压力可以视为天然土层自重应力的水平分量。如图5.4所示，在墙后填土体中任意深度取一微小单元体，作用于单元土体水平面上的应力为，则该点的静止土压力，即侧压力强度为：图5.4静止土压力的分布(5.3)1/3H(5.4)5.1.2静止土压力计算静止土压力的计算其最重要的就是确定静止土压力系数。其确定方法有如下几种：(1)通过侧限条件下的试验确定，一般认为这是最可靠的方法。(2)采用经验公式计算，即，式中为土的有效内摩擦角。该式计算的侧压力系数与砂性土吻合较好，对粘性土有一定误差，对饱和土更应慎重采用。(3)

4、按书中表5.2提供的经验值确定侧压力系数。静止土压力可用于以下情况：(1)地下室外墙；(2)岩基上的挡土墙；(3)修筑在坚硬土质地基上，断面很大的挡墙。5.1.3朗肯土压力理论朗肯土压力理论属于古典土压力理论之一，它是根据半空间土体处于极限平衡状态下的大、小主应力间的关系，导出土压力计算方法。基本假定如下：(1)挡土墙体为刚性；(2)挡土墙墙背垂直、光滑；(3)填土面水平。作以上基本假定之后，水平填土体中的应力状态才与半空间土体中的应力状态一致。1朗肯主动土压力如图5.5(a)所示，半无限土体处于静止状态，即弹性平衡状态，微元体水平和竖直表面上的应力为：挡土

5、墙在土压力下产生离开土体的位移，这时可以认为微元体竖向应力保持不变，而水平应力由于土体抗剪强度的发挥而逐渐减少。当挡土墙位移增大到，墙后土体达到极限平衡状态，此时的水平应力即为主动土压力。图5.5半空间体的极限平衡状态1朗肯主动土压力在极限平衡条件下有公式：令，则有：(5.5)图5.6主动土压力分布(5.6)1朗肯主动土压力主动土压力为：无粘性土的计算公式：(5.8)(5.7)1朗肯主动土压力2郎肯被动土压力在极限平衡条件下有公式：令，则有：(5.9)对墙纵向取1延米进行计算，则可得被动土压力为图5.7被动土压力分布(5.10)2郎肯被动土压力图5.8被动土

6、压力划分图形求算无粘性土的被动土压力合力作用于距墙底h/3处。粘性土的被动土压力合力作用点与墙底距离hp由下式计算：(5.11)3几种常见情况下土压力的计算以无粘性土为例，对以下几种情况进行说明：(1)土表面作用有连续均布超载当填土表面水平且作用有连续均布超载q（kPa）时，可把q的作用换算成一个高度为、重度为填土重度γ的当量土层来考虑，即，如图5.9所示。当填土为无粘性土时，墙顶面处的土压力强度为：墙底面处的土压力强度为：(5.12)(5.13)图5.9墙后填土表面作用均布荷载下的土压力计算AB3几种常见情况下土压力的计算(2)墙后有成层填土由于各层填土重

7、度不同，使得填土竖向应力分布在土层交界面上出现转折。由于各层填土粘聚力和内摩擦角不同，所以在计算主动或被动土压力系数时，需采用计算点所在土层的粘聚力和内摩擦角。各点的土压力强度分别为：(5.14)3几种常见情况下土压力的计算(2)墙后有成层填土(5.25)图5.10墙后成层填土下的土压力计算3几种常见情况下土压力的计算(3)墙后填土有地下水图5.11填土中有地下水时的土压力强度土压力：b点土压力强度：d点土压力强度土压力大小为：d点水压力强度：水压力：5.1.4库仑土压力库仑土压力理论亦属于古典土压力理论，它是假定墙后土体处于极限平衡状态并形成一滑动楔体，然

8、后从楔体的静力平衡条件导出土压力的计算方法。库仑土压