土质学与土力学 教学课件 作者 刘干斌 刘红军9-7 土压力.ppt

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1、第7章土压力库仑C.A.Coulomb(1736-1806)§7.1概述什么是挡土结构物Retainingstructure什么是土压力(Earthpressure)影响土压力的因素挡土结构物类型对土压力分布的影响挡土结构物及其土压力Rigidwall挡土墙类型（按刚度及位移方式）:刚性挡土墙柔性挡土墙概述挡土墙：用来侧向支持土体的结构物，统称为挡土墙。土压力：挡土墙后的土体因自重或外荷载作用对墙体的侧压力。刚性挡土墙L型T型预应力刚性加筋扶壁圬工式混凝土挡土墙及复合排水管完工完工柔性支护结构锚杆板桩板桩变形基坑支撑上的土压力变形土压力分布板桩上土压力实测计算上海市

2、外环过江隧道岸埋段基坑支撑无法打锚杆，相邻建筑物的基础较深,地下管线临时支撑重力式、悬壁式、扶臂式、锚式挡土墙按常用的结构形式分墙踵在影响土压力的诸多因素中,墙体位移条件是最主要的因素。墙体位移的方向和相对位移量决定着所产生的土压力的性质和土压力的大小。7.2挡土墙侧的土压力计算土压力大小和分布规律受墙体可能的位移方向、墙背填土的种类、填土面的形式、墙的刚度、地基土体的变形。土压力的类型：主动土压力被动土压力静止土压力3.被动土压力（Passiveearthpressure)1.静止土压力（Earthpressureatrest)2.主动土压力（Activeeart

3、hpressure)墙体位移对土压力的影响１．挡土墙所受土压力的类型，首先取决于墙体是否发生位移以及位移的方向。其中有三种特定情况下的土压力，即静止土压力、主动土压力和被动土压力。２．挡土墙所受土压力的大小并不是一个常数，而是随位移量的变化而变化。当d=D/H=0时（如地下室）E=E01.静止土压力2.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)3.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)可按土体处于侧限条件下的弹性平衡状态进行计算.静止土压力计算静止土压力系数K0对于侧限应

4、力状态：p0=sh=K0sv=u/(1-u)sv=u/(1-u)gzK0=n/(1-n)由于土的n很难确定，K0常用经验公式计算.对于砂土、正常固结粘土：K0≈1-sinf’svsvshshz1857年英国学者朗肯（Rankine）从研究弹性半空间体内的应力状态，根据土的极限平衡理论，得出计算土压力的方法，又称极限应力法。7.3朗肯土压力理论半空间极限平衡状态图弹性平衡状态对应于应力圆I塑性平衡状态对应于应力圆II静止主动伸展被动压缩塑性平衡状态对应于应力圆III土体内每一竖直面都是对称面，地面下深度z处的M点在自重作用下，垂直截面和水平截面上的剪应力均为零，该点处

5、于弹性平衡状态（静止土压力状态），其大小为：用1、、3作摩尔应力圆，如左图所示。其中3（h）既为静止土压力强度。hvhvz(a)zpf=c+tg(d)静止-极限平衡状态图用1，3作摩尔应力圆，如图中应力圆II所示。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v不变，墙面的法向应力h减小。v、h仍为大小主应力。当挡土墙的位移使得h减小到土体已达到极限平衡状态时，则h减小到最低极限值pa，即为所求的朗肯主动土压力强度。主动-极限平衡状态图用1，3作摩尔应力圆，如图中应力圆III所示。使挡土墙向右方移动，则右半

6、部分土体有压缩的趋势，此时竖向应力v不变，墙面的法向应力h增大。v、h仍为大小主应力。土体达到极限平衡状态时，则h增大到最大限值pa，即为所求的朗肯被动土压力强度。被动-极限平衡状态图朗肯理论的基本假设：一、基本原理1.墙本身是刚性的，不考虑墙身的变形；2.墙后填土延伸到无限远处，填土表面水平(=0).3.墙背垂直光滑（墙与垂向夹角=0，墙与土的摩擦角=0）。二、主动土压力-无粘性土墙背光滑、直立、填土水平Ka主动土压力系数二、主动土压力-粘性土粘性土的主动土压力强度：1、土自重引起的；2、土粘聚力引起的负侧压力；负侧压力自重压力为零点a，深度z0称

7、为临界深度。同计算主动土压力一样用1、3作摩尔应力圆，如下图。使挡土墙向右方移动，则右半部分土体有压缩的趋势，墙面的法向应力h增大。h、v为大小主应力。当挡土墙的位移使得h增大到使土体达到极限平衡状态时，则h达到最高限值pp，即为所求的朗肯被动土压力强度。四、被动土压力的计算被动土压力-无粘性土被动土压力-粘性土1、土自重引起的；2、土粘聚力引起的正侧压力；五、实际工程中朗肯理论的应用一、填土表面有超载作用计算方法：将荷载q换算成当量的土重，即用假想的土代替荷载：填土面A的荷载：pazqHqKaγHKaσzoτσ+β-βBACFB′LL′DEpaφ