第八章 土压力和挡土墙

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1、土力学王晓鹏土木学院2010年——2011年第一学期第八章土压力和挡土墙第八章土压力和挡土墙第一节挡土墙上的土压力及工程应用挡土墙是防止土体（天然土坡或人工斜坡）坍塌的构筑物。如：支撑建筑物周围填土的挡土墙，地下室侧墙，桥台以及贮藏粒状材料的挡墙等。土压力：挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力。土压力按挡土墙可能位移的方向及墙后填土所处应力状态又分为主动土压力，被动土压力和静止土压力。土压力是进行挡土墙断面设计和稳定验算的重要荷载。第八章土压力和挡土墙一、土压力的类型第八章土压力和挡土墙土压力的大小和分布规律不仅与挡土墙的高度

2、、填土的性质有关，还与挡土墙的刚度及其位移密切相关。1.静止土压力当挡土墙静止不动，墙后土体处于弹性平衡状态，此时墙后土体作用在墙背上的土压力称为静止土压力。第八章土压力和挡土墙2.主动土压力在土压力作用下，挡土墙离开土体向前位移至一定数值，墙后土体达到主动极限平衡状态时，作用在墙背的土压力减至最小，称为主动土压力。3.被动土压力（墙推土）在外力作用下，挡土墙推挤土体向后位移至一定数值，墙后土体达到被动极限平衡状态时，作用在墙背的土压力增至最大，称为被动土压力。4.三种土压力之间的关系-△+△+△-△Eo△a△pEaEoEp对同一挡土墙，在填

3、土的物理力学性质相同的条件下有以下规律：1.Ea＜Eo＜＜Ep2.△p＞＞△a第八章土压力和挡土墙二、影响土压力的因素1.挡土墙的位移挡土墙的位移的方向和大小决定了土压力的性质2.挡土墙形状挡土墙形状：（墙背为直立或倾斜、墙背为光滑或粗糙），将影响土压力的大小3.填土的性质4.挡土墙的材料影响墙背的光滑程度第八章土压力和挡土墙第二节静止土压力静止土压力发生在挡土墙为刚性、墙体不发生任何位移的情况下填土表面下任意深度处的静止土压力——静止土压力系数；砂土：0.25~0.42粘性土：0.5~0.8或第八章土压力和挡土墙沿墙长度方向取1延米，作用在

4、挡土墙上的总静止土压力合力作用点位于静止土压力三角形分布图的重心，即H/3处，方向水平。第八章土压力和挡土墙第三节朗肯土压力理论一、基本假定和基本原理1.基本假设（1）假设土体是半无限空间体（2）墙背直立光滑2.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。第八章土压力和挡土墙半空间在距地表z处取一单位微体M，当整个土体都处于静止状态时，各点都处于弹性平衡状态。竖向应力水平向应力由于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，和都是主应力第八章土压力和挡土墙此时的应力状态用莫尔

5、圆表示为如图所示的圆I，由于该点处于弹性平衡状态，故莫尔圆没有和抗剪强度包线相切。设想由于某种原因将使整个土体在水平方向均匀地伸展或压缩，使土体由弹性平衡状态转为极限平衡状态。第八章土压力和挡土墙如果土体在水平方向伸展，则M单元在水平截面上的法向应力不变而竖直截面上的法向应力却逐渐减少，直至满足极限平衡条件为止(称为主动朗肯状态)，此时达最低限值，因此，是小主应力，而是大主应力，并且莫尔圆与抗剪强度包线相切，如图4-5(b)圆Ⅱ所示。朗肯设想用墙背直立光滑的挡土墙代替半空间左边的土，如果墙背与土的接触面上满足剪应力为零的边界应力条件以及产生主

6、动或被动朗肯状态的边界变形条件，则墙后土体的应力状态不变．由此可以推导出主动和被动土压力计算公式。如果土体在水平方向压缩，不断增加而却仍保持不变，直到满足极限平衡条件(称为被动朗肯状态)时达最大限值，这时是大主应力而是小主应力，莫尔圆为图4—5(b)中的圆Ⅲ。第八章土压力和挡土墙二、主动土压力主动土压力强度或无粘性土：粘性土：或无粘性土的主动土压力强度与z成正比，沿墙高的压力分布为三角形，如图所示，如取单位墙长计算，则主动土压力为：——主动土压力系数第八章土压力和挡土墙通过三角形的形心，即作用在离墙底H／3处。第八章土压力和挡土墙粘性土的主动

7、土压力强度包括两部分：一部分是由土自重引起的土压力，另一部分是由粘聚力c，引起的负侧压力，这两部分土压力叠加的结果如图所示，其中ade部分是负侧压力，对墙背是拉力，但实际上墙与土在很小的拉力作用下就会分离，故在计算土压力时，这部分应略去不计，因此粘性土的土压力分布仅是abc部分。a点离填土面的深度常称为临界深度，在填土面无荷载的条件下，可令公式为零求得值，即：得如取单位墙长计算，则主动土压力为：粘性土的主动土压力通过在三角形压力分布图abc的形心，即作用在离墙底处．三、被动土压力被动土压力强度无粘性土：或第八章土压力和挡土墙粘性土：或——被动

8、土压力系数无粘性土的被动土压力强度呈三角形分布，粘性土的被动土压力强度则呈梯形分布。如取单位墙长计算，则被动土压力可由下式计算：无粘性土:粘性土：被动土压力，通过三