土力学8-土压力

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1、第8章土压力8.1概述8.2挡土墙侧的土压力8.3朗肯土压力理论8.4库仑土压力理论8.5土压力计算方法比较1挡土结构物(挡土墙)用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌以保持土体稳定性，或使部分侧向荷载传递分散到填土上的一种结构物。土压力通常是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧压力。8.1概述2重力式悬臂式扶壁式锚拉式（锚碇式）锚杆板桩挡土墙类型3(a)(b)支撑建筑物周围填土的挡土墙；(c)地下室侧墙；(d)桥台；(e)料状材料的挡墙；(f)码头挡土墙的用途4建成后的坡间挡土墙5垮塌的重力式挡墙6垮塌的护坡挡

2、墙7失稳的立交桥加筋土挡土墙8相关因素：与填料性质、挡墙形状、位移方向、地基土质等因素有关。计算方法：目前大多采用古典的朗肯（1857）和库仑（1773）土压力理论；E填土面码头桥台E9——挡土墙的位移方向和位移量是最主要的因素，根据挡土墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，可将土压力分为以下三种。8.2挡土墙侧的土压力10主动土压力：当挡土墙向离开土体方向偏移到墙后土体达到极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力，用Ea表示。被动土压力：当挡土墙向土体方向偏移到墙后土体达到极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力，用Ep表

3、示。静止土压力：挡土墙静止不动，墙后土体处于弹性平衡状态时，作用在墙背上的土压力，用E0表示。11挡墙位移与土压力关系(1)土压力状态：①墙的变位为零时，作用在墙背上为静止土压力E0②墙向前移动至土的极限平衡状态时，作用在墙背上为主动土压力Ea③墙向后移动至土的极限平衡状态时，作用在墙背上为被动土压力Ep(2)挡墙位移关系：△a<<△p(3)土压力关系：Ea

4、平移0.05H绕墙趾转动>0.1H绕墙顶转动0.05H粘土主动平移0.004H绕墙趾转动0.004H13填土表面下任意深度Z处的静止土压力强度：式中k0—土的侧压力系数或静止土压力系数。静止土压力k0与土的性质、密实程度等因素有关，一般砂土可取0.34～0.45；粘性土为0.50～0.70。也可按填土的有效内摩擦角，利用半经验公式计算：14由于墙背和填土间不存在剪应力，合力与墙背垂直静止土压力沿墙高呈三角形分布，其合力即为三角形的面积，即：合力作用在三角形的重心上，即距挡土墙底面的距离为H/3。HzE0158.3朗肯

5、土压力理论1857年英国学者朗金（Rankine）从弹性半空间体内的应力状态和土的极限平衡条件，得出计算土压力的方法，又称极限应力法。一、基本原理朗金土压力理论的假设：1.挡土墙为刚体2.墙背垂直、光滑3.墙后填土面水平16图8-5半空间体的应力状态（a）单元体的初始应力状态；（b）达到朗肯状态的应力路径；（c）主动朗肯状态的剪切破坏面；（d）被动朗肯状态的剪切破坏面17在半空间土体中取一竖直切面AB，在AB面上深度为Z处取一土单元体，在静止土压力状态下，作用在单元体上的大主应力为竖向应力γz，小主应力为水平向应力K

6、0γz，单元体处于弹性平衡状态；用1，3作摩尔应力圆，如图中应力圆O1所示。该应力圆O1位于强度包线下方。18用直立的挡土墙来代替上述竖直面AB左边的土体，使挡土墙向左方移动，则右半部分土体有伸张的趋势，此时竖向应力z不变，墙面的法向应力x减小。当挡土墙的位移使得x减小到土体达到极限平衡状态时，即主动朗肯状态。z、x仍为大小主应力，此小主应力即为朗肯主动土压力a。此时，剪切破坏面与水平面成450+/2，应力圆如图O2所示。二、主动土压力的计算19无粘性土20粘性土HEa－z021三、被动土压力的计算

7、当使挡土墙向左方移动，则右半部分土体有压缩的趋势，此时竖向应力z不变，墙面的法向应力x增大。当挡土墙的位移使得x增大到超过z并使土体达到极限平衡状态时，即被动朗肯状态。x变为大主应力、z为小主应力，此大主应力即为朗肯被动土压力p。此时，剪切破坏面与水平面成450-/2，应力圆如图O3所示22无粘性土23粘性土EpH24四、几种常见情况的土压力填土表面有匀布荷载成层填土墙后填土有地下水25填土表面有匀布荷载把均布荷载q换算成当量土重，当量土层厚度为：A点土压力强度：B点土压力强度：总土压力：合力作用点过

8、梯形重心26若填土表面和墙背都有倾角时虚构的当量土层厚度为：假想的墙高为h1+H由△BB1A1几何关系得：27计算方法：墙后填土为成层土时，第一层土压力计算方法不变；计算第二层土的土压力时，将第一层土按重度换算为与第二层土相同重度的当量土层。注意成层填土由于土的性质不同，各层土的主动土压力系数不同，土压力分布在两层土交界面处将不连续，会有二个数