工程地质与土力学第11章土压力讲解.ppt

§1 概述 什么是挡土结构物 Retaining structure 什么是土压力 Earth pressure 影响土压力的因素 一 挡土结构物（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。 挡土结构物上的土压力 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。 墙体位移对土压力的影响 1．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。 2. 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。 3. 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。 可按土体处于侧限条件下的弹性平衡状态进行计算。 静止土压力系数K0 对于侧限应力状态： p0=sh =K0sv =u/(1-u)sv = u/(1-u)gz 　　K0=n/(1-n) 朗肯土压力理论基本条件和假定 条件 墙为刚体 墙背光滑、垂直 填土表面水平 假设 墙后各点均处于极限平衡状态 c1 = 0 c2 0 c1 0 c2 = 0 c1、 c2不为0 时 g2 f2 H1 H2 g1 f1 g1 = g2 f2 = f1 时 注意 土压力分布在分层面上的连续性； 土压力分布线的斜率在分层面上的连续性； 土压力系数及粘聚力c应该采用计算点所在土层的。 3. 填土中有地下水 当墙后填土中有水时，需考虑地下水位以下的填土由于浮力作用使有效重量减轻引起的土压力减小，水下填土部分采用浮容重进行计算。 计算作用在墙背上的总压力时应包括水压力的作用。 H1 H2 水下部分用浮重度 土压力 土压力 水压力 水压力 6.3 库伦土压力理论 基本原理 C B ? 当墙背上承受主、被动土压力时，填土必处于极限平衡状态。 填土中形成一完整滑动面BC，倾角为θ。 以滑动土体ABC的静力平衡条件确定土压力。 A 基本假设 挡土墙为刚形体 墙后填土为粗粒土，c=0 滑动面为过墙踵的平面 滑动土楔体为刚形体 A B ? C H 一、主动土压力 ? φ ? W E ? R ? 重力W=S△ABCγ 墙背反力E 土体反力R W R E ? ?- ? ?=90?-?-? ? ? - ? ?—土的外摩擦角 (一) 主动土压力-砂土 §3 库仑土压力理论 变化?,取若干滑裂面,使E最大 dE/d? =0, 求得?，得： A B C1 ?1 R1 ? ? E W 取一滑裂面，假设滑面上满足极限平衡条件，通过力平衡求E W1 E1 R1 C2 C3 C4 C5 ? ? ? = ? H E Ep E0 Ea ? - ? H 1~5% 1~5%o ? ? ? E Ea －库仑主动土压力系数 Ea 特例:?=?=?=0，即墙背垂直光滑，填土面水平，与朗肯理论等价 土压力分布：三角形分布 §3 库仑土压力理论 (二) 被动土压力-砂土 §3 库仑土压力理论 求解方法类似主动土压力, 变化?, 使E最小，dE/d? =0, 求得?： W ? A B C ? ? R E E库仑 R W §3 库仑土压力理论 土压力分布 (二) 被动土压力 H Ep ?－? ? ? Ep ?HKp H/3 ? 四 朗肯和库仑土压力理论的比较 （一） 分析方法 极限平衡状态 §3 库仑土压力理论 滑动楔体法 极限应力法 刚性楔体,滑面处于极限平衡状态 土体内各点均处于极限平衡状态 库仑 朗肯 区别 （二） 应用条件 §6.4 朗肯和库仑土压力理论的比较 朗肯 库仑 1 墙背光滑垂直 填土水平 墙背、填土无限制 粘性土一般用图解法 2 坦墙 坦墙 3 墙背垂直 填土倾斜 §4 几种工程中常见的主动土压力计算 一. 填土上有荷载 二. 成层填土情况 三. 填土中有水 四. 坦墙 五. 墙背形状有变化 六. 墙后填土受限制 §4 几种工程中常见的主动土压力计算 一. 填土上有荷载 1 朗肯土压力理论 ?1=gz+q pa= ?3=qKa+gzKa H Z ?1 ?3 qKa ?HKa ?zKa * 为了回答这几个问题，我们先看几个挡土结构物及其土压力的例子。第一个图表示。。。，它的主要功能是防止土体坍塌。在墙后土体的作用下，挡土墙有向左侧离开填土方向移动的趋势。第二个图表示。。。，它的左侧受到水压力的作用，右侧受到土体的挤压，它的主要功能之一也是防止堤岸在填土自重及上部荷载的作用下而坍塌。第三个图表示地下室侧墙，右侧是地