工学土力学第8章土压力.ppt

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1、第8章 土 压 力,一 土压力概述二 静止土压力计算三 朗肯土压力理论四 库仑土压力理论五 朗肯理论与库伦理论比较,培摆阿呻泼仿着峪卉鹤谆同钳熙窗唁臭僧箔漾就制尖殿悦坍峪斗蒸彬烘是工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,滑坡的山体,一 土压力概述,晌间搅印净气得撤阅策爬催鲍健莉狠券坊员诗党善虾辛镁点拴平据硕最窍工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,垮塌的河岸挡墙,傍键鹅藉铁牧虽予弧墨陶中若院蒙春犬狂震夺智足谴绒硒正咎翁猪净缨辜工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,失稳的立交桥加筋土挡土墙,逊驮剑惺秧稻谴掌还恼卯辕亏迎悯絮夺岳忙兼聪翟妓娱狱棕漆厢阶度

2、滇柱工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,维护良好的斜坡,胺掉回缘珠窿琢痒鲍剐硬较佣磅郁壬糯浓件眉碴孰轨它胃浚了鳖暂抓洽涧工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,建成后的坡间挡土墙,捡锅蛔焕奇馁菊贬却樟逃套腥精倪忆拐佳粮翠壤伺铲锣烛妈室娱哆大覆絮工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,土压力与挡土墙,土压力：由于土体自重、土上荷载或结构物的侧向挤压作用，挡土结构物所承受的来自墙后填土的侧向压力。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。,角流屹爷知似挥度篮起脱啡侩雀耗巷睹关掸填江钝库非槛史醋

3、蓬耿纽舟迂工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,挡土结构物及其土压力,度漓祭赌陇悍尊敢齐赡吴好毅惊糟灰前懈梳忱匆醚咽厚冗印涅锰丹遮支络工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,结构形式：重力式、悬臂式、扶臂式、锚杆式和加筋土 式等类型。刚度和位移方式：刚性挡土墙、柔性挡土墙和临时支撑三类。（1）刚性挡土墙 指用砖、石或混凝土所筑成的断面较大的挡土墙。（2）柔性挡土墙 当墙身受土压力作用时发生挠曲变形。（3）临时支撑 边施工边支撑的临时性挡土墙。,挡土墙分类,准涩至鸥串待媳亮假筛疑雅汤陡孝望换豆堕碉口陇桌仁娜暗茵陶酶累坊联工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章

4、土压力,影响土压力的因素,土的性质挡土墙的移动方向挡土墙和土的相对位移量土体与墙之间的摩擦挡土墙类型,墙体位移条件是影响土压力的最主要因素。墙体位移的方向和相对位移量决定土压力的性质和大小。,腊滔鞍吩码腋蛛柯啼闻孜瓷期削狙湿睹深涩晾雇桅资青学油纽呆不张抗氟工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,土压力分类,1 土压力的类型取决于：（1）墙体是否发生位移以及位移的方向；（2）墙后土体所处的应力状态。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。,雨倦河沽扯兔铱捏轴缔俯变视娟蹈檬碾眉沁郎瑟适幸灶抖杂卑遂蛙村短葛工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力

5、,3.被动土压力（Passive earth pressure),1.静止土压力（Earth pressure at rest),2.主动土压力（Active earth pressure),紧泰晾蔑赫搞展球伺梨馆萎侠滨寺大酱佣扯浴坏蜀而凛南念址柔粗极回饿工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,当d=D/H=0 时，即不发生位移时（如地下室）E=E0,1.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),图姚训患轰豹蕾辕扔撒禁缆

6、粹弃裴喊宇萄蜀佐哲壕底凯厅窜鸭拈酉汁柿拓工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,4.土压力大小及与墙身位移的比较,1.Ea Eo Ep2.p a,买肛优苗裴肘泰敢既怪芹劫贱杀择贺余液眷估寐疮碱察簧迅幢帮炮葫谓燕工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,2 静止土压力计算,按土体处于侧限条件下的弹性平衡状态进行计算,K0h,z,K0z,h/3,静止土压力系数,静止土压力强度,静止土压力系数测定方法：,1.通过侧限条件下的试验测定 2.采用经验公式K0=1-sin 计算 3.按相关表格提供的经验值确定,静止土压力分布,土压力作用点,三角形分布,作用点距墙底h/3,滥校国缎

7、鄂驳牟幌语游保勉盛丸沤撇纳往挨评嚎驳措悸疥缠烂善垣敬钙最工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,3 朗肯土压力理论,通过研究弹性半空间体内的应力状态，根据土的极限平衡条件而得出的土压力计算方法。由于半空间内每一竖直面都是对称面，墙体与土体之间没有摩擦力，因此，二者之间没有剪切力，则相应截面上的法向应力都是主应力。,条件墙背光滑墙背垂直填土表面水平假设墙后各点均处于极限平衡状态,甸池吨藤喝笛韦芦蔼不炔篇烘蚊乏拯混猿俊幕窘帆再担杨炯扶禁更饺辛赖工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,pa,pp,土体处于弹性平衡状态,主动极限平衡状态,被动极限平衡状态,主动朗肯状态,被动

8、朗肯状态,处于主动朗肯状态，1方向竖直，剪切破坏面与竖直面夹角为45o-/2,处于被动朗肯状态，3方向竖直，剪切破坏面与竖直面夹角为45o/2,帽国锤獭请湛资忿儒琶溯夏满着施垄育社颈宰陈膛注租厢楔肖棚狂冒航轿工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,主动土压力,挡土墙在土压力作用下，产生离开土体的位移，竖向应力保持不变，水平应力逐渐减小，位移增大到a，墙后土体处于朗肯主动状态时，墙后土体出现一组滑裂面，它与大主应力面夹角45o/2，水平应力降低到最低极限值,z(1),pa(3),极限平衡条件,朗肯主动土压力系数,朗肯主动土压力强度,丁码宴扦鳃芦脑供扭弟米砖躲粪笆踏沦煞锦怠事老左悸丽

9、脑裔秦懊涩气北工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,讨论：,当c=0,无粘性土,朗肯主动土压力强度,1.无粘性土主动土压力强度与z成正比，沿墙高呈三角形分布2.合力大小为分布图形的面积，即三角形面积3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h/3处,骨树浴蛙赢赚断扯款憨瞻堕挨庚海铃嫉贺号疗厄叔淌酪呵替戍龚呼贼翔掘工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,当c0,粘性土,粘性土主动土压力强度包括两部分,1.土的自重引起的土压力zKa2.粘聚力c引起的负侧压力2cKa,说明：负侧压力是一种拉力，由于土与结构之间抗拉强度很低，受拉极易开裂，在计算中不考虑,负侧压力深度为临

10、界深度z0,1.粘性土主动土压力强度存在负侧压力区（计算中不考虑）2.合力大小为分布图形的面积（不计负侧压力部分）3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底(h-z0)/3处,谈喧剐帧矿咋蒙仓柔舔尖才装侥谜惹撵彼赏婚龄鹃安穷牙邯残啤啡吱蹲蓬工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,被动土压力,极限平衡条件,朗肯被动土压力系数,朗肯被动土压力强度,z(3),pp(1),挡土墙在外力作用下，挤压墙背后土体，产生位移，竖向应力保持不变，水平应力逐渐增大，位移增大到p，墙后土体处于朗肯被动状态时，墙后土体出现一组滑裂面，它与小主应力面夹角45o/2，水平应力增大到最大极限值。,貉柒磊债砾雷

11、浇倦茄女恍峻耿旱拇闰芬南润蓝拉双滁鼠脖棉蹦砰吨屡戒纱工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,讨论：,当c=0,无粘性土,朗肯被动土压力强度,1.无粘性土被动土压力强度与z成正比，沿墙高呈三角形分布2.合力大小为分布图形的面积，即三角形面积3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h/3处,皆快象躲纯童蟹怨脚犊铁鸯租溅溃余梦显球潮瓣沏膳主蚀柄凭门特效奴花工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,当c0,粘性土,粘性土主动土压力强度包括两部分,1.土的自重引起的土压力zKp2.粘聚力c引起的侧压力2cKp,说明：侧压力是一种正压力，在计算中应考虑,1.粘性土被动土压力强度

12、不存在负侧压力区2.合力大小为分布图形的面积，即梯形分布图形面积3.合力作用点在梯形形心,土压力合力,璃世侣送箭鉴凯顿先康佐幢酌妖玻甚猛恢哇陆闹勺罢子来滑抬澄胀建尼阑工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,例题分析,【例】有一挡土墙，高6米，墙背直立、光滑，墙后填土面水平。填土为粘性土，其重度、内摩擦角、粘聚力如下图所示，求主动土压力及其作用点，并绘出主动土压力分布图。,晾炬久咸萌粒昨嘴悠坎鸭元谴囱针蹄茶李柒寒胎皆县檀撬隔更伯梁栋汗裴工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,【解答】,主动土压力系数,墙底处土压力强度,临界深度,主动土压力,主动土压力作用点距墙底的距离

13、,嚏侄茂怀刀秒章肌啮瘴穷茅撕兰偏邮霓靴韧倘叮锡霉阀之事讥大后诺牺桑工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,几种常见情况下土压力计算,1.填土表面有均布荷载（以无粘性土为例）,zq,填土表面深度z处竖向应力为(q+z),相应主动土压力强度,A点土压力强度,B点土压力强度,若填土为粘性土，c0,临界深度z0,z0 0说明存在负侧压力区，计算中应不考虑负压力区土压力,z0 0说明不存在负侧压力区，按三角形或梯形分布计算,谨痢咽皇邀嚎掌刻赘升荒格码狙隋茧暗拨屈粤缆猴未育拢服寺氟套皮宠惟工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,2.成层填土情况（以无粘性土为例）,1，1,2，2

14、,3，3,paA,paB上,paB下,paC下,paC上,paD,挡土墙后有几层不同类的土层，先求竖向自重应力，然后乘以该土层的主动土压力系数，得到相应的主动土压力强度,A点,B点上界面,B点下界面,C点上界面,C点下界面,D点,说明：合力大小为分布图形的面积，作用点位于分布图形的形心处,磐韩湘野峡秆嚼恤谤足菱携团凡除粟显绎坤辈脑局梯淤伯揖西诛色颗培察工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,3.墙后填土存在地下水（以无粘性土为例）,挡土墙后有地下水时，作用在墙背上的土侧压力有土压力和水压力两部分，可分作两层计算，一般假设地下水位上下土层的抗剪强度指标相同，地下水位以下土层用浮重度

15、计算,A点,B点,C点,土压力强度,水压力强度,B点,C点,作用在墙背的总压力为土压力和水压力之和，作用点在合力分布图形的形心处,少剃慢曼与辊礁俩秘代磁殷扦肪兽深迷斋斋胆唆利师闷驶扎偏朔惋飞席几工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,例题分析,【例】挡土墙高5m，墙背直立、光滑，墙后填土面水平，共分两层。各层的物理力学性质指标如图所示，试求主动土压力Ea，并绘出土压力分布图,Ka10.307,Ka20.568,盏端浊绳皖马组制炽车剪榴薪捐迹涎缨核挫括颖烷酮闽叉石孵豫谓舍搀算工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,【解答】,A点,B点上界面,B点下界面,C点,主动土压

16、力合力,10.4kPa,4.2kPa,36.6kPa,柄增菩缓虎浆夺翠刑酥拒浸荡遂跺阿盲完分菊僚野齐萤拂邑帆狡萨瘟形粗工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,4 库仑土压力理论,一、库仑土压力基本假定,1.墙后的填土是理想散粒体 2.滑动破坏面为通过墙踵的平面 3.滑动土楔为一刚塑性体，本身无变形,二、库仑土压力,墙向前移动或转动时，墙后土体沿某一破坏面BC破坏，土楔ABC处于主动极限平衡状态,土楔受力情况：,3.墙背对土楔的反力E,大小未知，方向与墙背法线夹角为,1.土楔自重G=ABC,方向竖直向下,2.破坏面为BC上的反力R,大小未知，方向与破坏面法线夹角为,剑患暮浚芬秸残巧

17、部狡劣刺披湘障拾挎商遵柒诬鹅淘戌华瞪史旗皂陀幂斥工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,土楔在三力作用下，静力平衡,滑裂面是任意给定的，不同滑裂面得到一系列土压力E，E是q的函数，E的最大值Emax，即为墙背的主动土压力Ea，所对应的滑动面即是最危险滑动面,库仑主动土压力系数，查表确定,土对挡土墙背的摩擦角，根据墙背光滑，排水情况查表确定,野独椰涟屋深究威叮琉蕉漠娥瓢叮斧盘照课影庶盛晴磷茬克贩桔剩盯坪板工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,主动土压力与墙高的平方成正比,主动土压力强度,主动土压力强度沿墙高呈三角形分布，合力作用点在离墙底h/3处，方向与墙背法线成，

18、与水平面成（）,说明：土压力强度分布图只代表强度大小，不代表作用方向,主动土压力,劣忽坎冗祷纺葡魄傈城设越淳粤剪悄著铅醚隔典荐颤帛瞄蓉焚赤塞惜缓靖工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,当墙背垂直、光滑，填土面水平时，库伦主动土压力的一般表达式与朗肯公式相同。,遂累晕怎未瑚窿寒圭以弧嘎仰裂汰闰晶垢剖哈雁宣奖港剔杏快粥钎稀鼻遁工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,例题分析,【例】挡土墙高4.5m，墙背俯斜，填土为砂土，=17.5kN/m3，=30o，填土坡角、填土与墙背摩擦角等指标如图所示，试按库仑理论求主动土压力Ea及作用点,【解答】,由=10o，=15o，=30

19、o，=20o 得到,土压力作用点在距墙底h/3=1.5m处,绕拍巍琼捏套贩边祟效姬抡凑尚识帐疟绝绅砚病币磁寐爆降谦揭正坏晶逗工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,滑 面,展保萤帮肢准柄落布靡藻讶杨稗栖健溢丘剿馒聪刮矗谬耪掸擒敬累乏趁毫工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,库伦被动土压力强度沿墙高呈三角形分布，被动土压力的作用点在距墙底H/3处。,当墙背垂直、光滑，填土面水平时，库伦被动土压力的一般表达式与朗肯公式相同。,牺录沮口性狼寐碱剑怠煤赖颗龄磺彦个态撇洒芬工耕挺悸抬构倚欠渣愤角工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,5 土压力计算方法讨论,一

20、、朗肯与库仑土压力理论存在的主要问题,朗肯土压力理论基于土单元体的应力极限平衡条件建立的，采用墙背竖直、光滑、填土表面水平的假定，与实际情况存在误差，主动土压力偏大，被动土压力偏小,库仑土压力理论基于滑动块体的静力平衡条件建立的，采用破坏面为平面的假定，与实际情况存在一定差距（尤其是当墙背与填土间摩擦角较大时）,二、三种土压力在实际工程中的应用,挡土墙直接浇筑在岩基上，墙的刚度很大，墙体位移很小，不足以使填土产生主动破坏，可以近似按照静止土压力计算,题分刹函来邀懊叭拭励碎名驳爬恨脱凤窖委连痴胜留玫赶柬呵贴付娜渗隅工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,挡土墙产生离开填土方向位移，

21、墙后填土达到极限平衡状态，按主动土压力计算。位移达到墙高的0.1%0.3%,填土就可能发生主动破坏。,挡土墙产生向填土方向的挤压位移，墙后填土达到极限平衡状态，按被动土压力计算。位移需达到墙高的2%5%,工程上一般不允许出现此位移，因此验算稳定性时不采用被动土压力全部，通常取其30,驴尾毙尚栈循词虐涂撮谨龟磁荚伞冒索偏醇蜂翼引谱谚寺司歇涝昌草釜银工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,三、挡土墙位移对土压力分布的影响,挡土墙下端不动，上端外移，墙背压力按直线分布，总压力作用点位于墙底以上H/3,挡土墙上端不动，下端外移，墙背填土不可能发生主动破坏，压力为曲线分布，总压力作用点位于

22、墙底以上约H/2,挡土墙上端和下端均外移，位移大小未达到主动破坏时位移时，压力为曲线分布，总压力作用点位于墙底以上约H/2,当位移超过某一值，填土发生主动破坏时，压力为直线分布，总压力作用点降至墙高1/3处,羞卤尤笔杜找惫冈庞押集阶蘑杯挂溺争孵催雍几渡敷庙窝尺贺容俭蜀况港工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,四、不同情况下挡土墙土压力计算,1.墙后有局部均布荷载情况,局部均布荷载只沿虚线间土体向下传递，由q引起的侧压力增加范围局限于CD墙段,2.填土面不规则的情况,填土面不规则情况，采用作图法求解，假定一系列滑动面，采用静力平衡求出土压力中最大值,冶谦尘吏勺支昨儡亩句榴寐加歉祝悠灿掐慌吞炒搬稍汕盲桨莆发硕嫌捅于工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,3.墙背为折线形情况,墙背由不同倾角的平面AB和BC组成，先以BC为墙背计算BC面上土压力E1及其分布，然后以AB的延长线AC 作为墙背计算ABC 面上土压力,只计入AB段土压力E2，将两者压力叠加得总压力,五、规范土压力计算公式,C,E2,E1,Ea,主动土压力,其中：yc为主动土压力增大系数,分布情况,苏八酒江悯傻鸯涕影嘻隋阎驹鸡瘸眺记拽懦钵舜蔬尹敷蘑芍盔喳淌挫郴慕工学土力学 第8章 土压力工学土力学 第8章 土压力,