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1、第六章土压力、地基承载力和土坡稳定§1概述一.土压力挡土墙：为防止土体滑动而设立的支挡结构土压力：挡土结构后填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧压力支挡结构设计中，要确定土压力的性质，大小，方向，作用点二.地基承载力地基承载力：指地基单位面积上承受荷载的能力基础设计中，要保证地基在荷载作用下，不出现整体剪切破坏而丧失其稳定性三.土坡稳定支挡结构设计前，应先验算土坡的稳定性§2作用在挡土墙上的土压力一.土压力的类型按挡土墙的位移方向及墙后土体所处的应力状态,土压力可分为:1.静止土压力Eo指挡土墙在土压力作用下,其本身不发生变形和
2、位移,墙后土体处于弹性平衡状态,此时墙上所受的压力2.主动土压力Ea指挡土墙在土压力作用下,远离土体方向位移,随着位移量的增大,墙后土体将达到主动平衡状态,此时墙上所受的压力3.被动土压力Ep指挡土墙在外荷载作用下,墙挤压墙后土体,随着位移量的增大,墙后土体将达到被动平衡状态,此时墙上所受的压力试验研究表面:在相同条件下,Ea＜Eo＜Ep土压力强度：沿墙高方向单位面积上所受的力kpa土压力合力：沿墙长方向单位长度上整个墙高上的土压力kn/m二.静止土压力计算1.墙背直立根据半无限弹性体的应力状态进行计算。在任意深度z处，取微单元
3、，其上受力为：自重应力和侧压力，静止土压力就是侧压力的反作用力。则该点处静止土压力强度σo为：Ko:静止土压力系数,Ko=1-sinφ静止土压力强度沿墙高呈三角形分布土压力合力E0为：合力Eo为三角形的面积Eo作用点距墙底H/3处,指向墙背2.墙背倾斜时，作假想直立墙背，根据静力平衡求解§3郎肯土压力理论一.假定条件1.挡土墙背垂直,光滑:即墙背上无剪力,为主平面2.填土表面为水平无限延伸:任意水平面上无剪力,为主平面计算依据:墙后土体在σ1,σ3作用下,处于极限平衡状态,应用极限平衡条件求解二.主动土压力墙后任意深度z处,竖向
4、大主应力σ1为:σ1=rz水平向为小主应力，根据极限平衡条件,水平向主动土压力强度σa:Ka:郎肯主动土压力系数,r:墙后土体重度C,φ:土的粘聚力和内摩擦角1.对于砂性土,c=0,σa沿墙高呈三角形分布,主动土压力合力Ea为:Ea作用点距墙底H/3处,指向墙背2.墙后土体为粘性土墙顶处,z=0:墙底处,z=H:时,距墙顶的距离Zo为:由于土体抗拉强度很小,在拉力作用下,土体与墙背就会脱开,故主动土压力合力Ea为:作用点距墙底(H-Zo)/3处,指向墙背三.被动土压力墙后任意深度z处,竖向小主应力σ3为:σ3=rz水平向为大主应
5、力，根据极限平衡条件,水平向被动土压力强度σp:Kp:郎肯被动土压力系数,1.对于砂性土,c=0,σp沿墙高呈三角形分布,被动土压力合力Ep为:作用点距墙底H/3处,指向墙背2.墙后土体为粘性土墙顶处,z=0:墙底处,z=H:σp沿墙高呈梯形分布,被动土压力合力Ep:作用点在梯形形心处,指向墙背四.几种情况下的郎肯土压力计算(一）土体表面作用荷载1.土体表面作用有连续均布荷载计算方法：将均布荷载换算成当量的土重，即用假想的土重代替均布荷载q=rhh=q/r墙顶处，z=h:墙底处，z=h+H:土压力强度沿墙高成梯形分布2.土体表面
6、作用局部均布荷载（二）成层土体中的土压力计算当墙后有几层不同性质的水平土层时，第一层土按均质土计算，第二层土计算时，把第一层土按重度换算成与第二层土相同的当量土层，即第一层当量土层厚度为：h1’＝h1r1/r2，然后第二层按墙高（h’+h)，重度为r2的均质土进行计算，计算范围在第二层有效墙顶处，z=0:第一层底部，z=h1:第二层顶部，z=h1’:第二层底部，z=h1’+h2（三）墙后土体中有地下水时的土压力计算1.地下水位上下分为两层，按成层土计算2.地下水位以下，土的重度取有效重度r’3.墙背上总压力为土压力与水压力之和，
7、水压力Ew=rwh2/2，各方向大小相同，可直接叠加在土压力上§4库仑土压力理论假定条件:1.挡土墙后土体为均匀各向同性的无粘性土(c=0)2.挡土墙后产生主动或被动土压力时,墙后土体形成滑动土楔,其滑裂面为通过墙踵的平面3.将滑体视为刚体计算依据:根据土楔处于极限平衡状态时的静力平衡条件求解一.库仑主动土压力取滑动楔体进行静力平衡分析:1.土楔自重w,大小方向已知2.滑裂面上的反力R,大小未知,方向已知3.墙背对土楔的反力E,大小未知,方向已知根据静力平衡条件:W+R+E=0有:则:E=f(θ)令得到临界倾角θ,代入上式,得到
8、:Ka:库仑主动土压力系数，查表库仑主动土压力强度沿墙高的分布:σa=rzka二.库仑被动土压力分析同上,得到库仑被动土压力:三.粘性土的库仑土压力理论(广义库仑理论）ka:主动土压力系数，见p131公式6.22四.《建筑地基基础设计规范》推荐公式对于墙背倾斜,
