土力学与地基基础工程 教学课件 作者 程建伟 项目五　土压力与挡土墙的设计.ppt

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1、土力学与地基基础工程项目五　土压力与挡土墙的设计项目五　土压力与挡土墙的设计一、土压力的分类二、朗肯土压力理论三、库伦土压力理论四、土坡稳定分析的基本理论五、挡土墙的设计图5-1　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)板桩项目五　土压力与挡土墙的设计图5-2　挡土墙结构形式a)重力式挡土墙　b)悬臂式挡土墙　c)扶臂式挡土墙项目五　土压力与挡土墙的设计一、土压力的分类图5-3　挡土墙上的3种土压力a)静止土压力　b)主动土压力　c)被动土压力一、土压力的分类图5-4　静止土压力的分布2.主动土压力1.静止

2、土压力一、土压力的分类3.被动土压力图5-5　墙身位移与土压力的关系2.主动土压力二、朗肯土压力理论1.朗肯理论的基本假设(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(β=0)。(3)墙背直立且光滑(墙与土的摩擦角δ=0)。2.主动土压力图5-6　主动土压力强度分布图a)主动土压力的计算　b)无黏性土压力的分布　c)黏性土压力的分布二、朗肯土压力理论3.被动土压力图5-7　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4.填土表面有连续的均布荷载作用二、朗肯土压力理论图5-8　填

3、土表面有均布荷载的土压力计算5.成层填土情况二、朗肯土压力理论(1)第1层的土压力按朗肯理论计算。图5-9　成层填土的土压力计算二、朗肯土压力理论(2)计算第2层的土压力时，将第1层土按重度换算成第2层土相同的当量土层，即按第2层土顶面有均布荷载作用进行计算。(3)计算第3层的土压力时，将第1层土、第2层土按重度换算成与第3层土相同的当量土层进行计算。(4)若为更多层时，主动土压力强度计算依次类推。6.墙后填土中有地下水图5-10　砂性土中有地下水三、库伦土压力理论1.基本假设图5-11　楔体的静力平衡图三、库伦土压力理论2.主动土压力图5-12　库伦主动

4、土压力计算图a)土楔体ABC上的作用力　b)力矢三角形　c)主动土压力分布三、库伦土压力理论(1)土楔体自重W=γΔABC,其中γ为填土重度，当确定了破裂面BC的位置后，便可求出W的大小，其方向铅垂向下。(2)破裂面BC上的反力Ra，其大小未知，方向已知，其与破裂面BC的法线N1的夹角等于土的内摩擦角φ，并位于法线的下方。(3)墙背对土楔体的反力Ea，其大小未知，方向已知，其与墙背AB的法线N2的夹角为δ，并位于法线下方，与反力Ea大小相等、方向相反的作用力就是作用在墙背上的主动土压力。3.被动土压力图5-13　库伦被动土压力计算a)土楔ABC上的作用力　

5、b)力矢三角形　c)被动土压力分布图三、库伦土压力理论4.《建筑地基基础设计规范》(GB(1)计算支挡结构的土压力时，可按主动土压力计算。(2)边坡工程主动土压力应按下式进行计算，即(1)Ⅰ类　碎石土，密实度应为中密，干密度大于或等于2.0t/m3。(2)Ⅱ类　砂土，包括砾砂、粗砂、中砂，其密实度应为中密，干密度应大于或等于1.65t/m3。(3)Ⅲ类　黏土夹块石，干密度应大于或等于1.9t/m3。(4)粉质黏土　其干密度大于或等于1.65t/m3。四、土坡稳定分析的基本理论1.影响土坡稳定的因素(1)剪应力的增加破坏了土体内原有的应力平衡状态，主要有以下

6、3种情况。1)作用在土坡的外力发生变化　如在坡顶堆放材料或建造建筑物使坡顶受荷，或因地震、车辆行驶、打桩爆破等引起震动，改变了原来土体内部的平衡状态。2)静水力的作用　如地表面水流入土坡中的竖向裂缝，产生侧向压力，从而促进土坡的滑动。图5-14　主动土压力系数a)Ⅰ类土土压力系数(δ=φ/2，q=0)　b)Ⅱ类土土压力系数(δ=φ/2，q=0)c)Ⅲ类土土压力系数(δ=φ/2，q=0)　d)Ⅳ类土土压力系数(δ=φ/2，q=0)四、土坡稳定分析的基本理论3)渗流力的作用　地下水基坑等边坡中渗流引起渗流力。(2)土的自身抗剪强度降低主要表现为以下3种情况。

7、1)自然条件的变化使土中含水量发生变化，出现膨胀、收缩、冻融现象，而使土变松，抗剪强度降低。2)雨水或地表水侵入土坡，使土坡含水量增大或孔隙水压力增大，导致抗剪强度降低。3)爆破、打桩或地震等外力的作用引起土的液化，使其强度降低。2.土质边坡开挖规定(1)边坡的坡度允许值，应根据当地经验，参照同类土层的稳定坡度确定。四、土坡稳定分析的基本理论(2)土质边坡开挖时，应采取排水措施，边坡的顶部应设置截水沟。(3)边坡开挖时，应由上往下开挖，依次进行。(4)边坡开挖后，应立即对边坡进行防护处理。3.简单土坡的稳定性分析图5-15　土坡几何形态简图四、土坡稳定分析

8、的基本理论图5-16　无黏性土土坡稳定分析四、土坡稳定分析的基本理