《土压力及边坡稳定》PPT课件

本章要求:1、掌握土压力的基本概念，了解朗肯土压力及库伦土压力理论并计算基本土压力。2、掌握地基承载力的概念和常用的确定方法3、掌握重力式挡土墙的设计方法。,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,土的工程性质,土中应力计算,地基变形计算,土的抗剪强度,土压力、地基承载力与边坡稳定,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,桩基础施工现场,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,滑坡体,江岸,抗滑桩,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,第一节概述,一、土压力定义：土体作用在挡土结构上的力。,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,6.1,第一节概述,二、计算土压力的方法：1、库仑公式Coulomb，1773。2、朗金公式Rankine，1857。3、计算机方法等。,三、影响土压力的因素：土（填料）的性质、挡土墙的形状和位移方向、地基土性质及水情况。,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,四、边坡的稳定性分析1、自然边坡2、人工边坡（切坡）五、地基承载力问题1、天然地基2、人工地基说明：土压力计算、地基承载力和边坡稳定分析都是建立在土的强度理论基础之上。,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,第二节作用在挡土墙上的三种土压力,挡土墙的三种位移方式,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,一、静止土压力E0定义：在土压力作用下挡土墙不动时，作用在墙背上的土压力。不动是指挡土墙在土压力作用下不产生移动或转动。,二、主动土压力Ea定义：挡土墙在土压力作用下产生背离墙背方向的移动或转动并达到一定位移量时，墙后土体处于将要滑动的极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力。,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,三、被动土压力Ep定义：在土压力作用下挡土墙产生向墙背方向的移动或转动并达到一定位移量时，墙后土体处于将要上隆的极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力。,四、大小比较EaE0Ep,位移方式与土压力的关系,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,五、静止土压力E0（为分布强度）,一、定义：在土压力作用下挡土墙不动时，作用在墙背上的土压力。如地下室外墙等。,二、计算公式：,呈三角形分布,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,复习:应力路径,1.什么是应力路径?,为了分析应力变化过程对土的抗剪强度的影响，可在应力坐标图中用应力点的移动轨迹来描述土体在加荷过程中的应力变化，这种应力点的轨迹就称为应力路径。,第五章土的抗剪强度和地基承载力,2.什么是主动土压力?它与静止土压力和被动土压力的大小关系?,EaE0Ep,第三节朗金土压力理论,一、基本概念1、假定：挡土墙墙背直立、光滑，填土表面水平，（挡墙高度沿深度无限延伸）。,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,二、主动土压力根据土体强度理论，可以把应力莫尔园和抗剪强度包线画在同一坐标系上。根据Ea定义,可知:,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,二、主动土压力（续）,同时，由第五章可知，粘性土的极限平衡条件为：,所以主动土压力即为水平方向的小主应力：,无粘性土（c=0）的极限平衡条件为：,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,二、主动土压力（续）,使为朗金主动土压力强度，,为朗金主动土压力系数，,则朗金主动土压力强度为：,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,在上述土体的极限平衡条件中:,总主动土压力合力：,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,总主动土压力合力：,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,临界高度z0为：,合力作用点在离墙底（h-z0）/3处。,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,破坏时滑动面位置：,三、被动土压力,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,三、被动土压力（续）,同理使为朗金被动土压力强度，,为朗金被动土压力系数，,则朗金被动土压力强度为：,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,粘性土的极限平衡条件(始终)为：,总被动土压力合力为：,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,总被动土压力合力为：,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,破坏时滑动面位置：,四、朗金主、被动土压力比较,主动土压力强度公式：,被动土压力强度公式：,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,总被动土压力合力：,总主动土压力合力：,四、朗金土压力比较（续）,朗金土压力公式计算结果表明：所得主动土压力值偏大，被动土压力值偏小，因此偏于安全。P126例6.1,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,第四节库仑土压力理论,一、基本原理1、假定：1）墙后填土是均匀的散粒体；2）滑动面为通过墙踵的平面。,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,重力G；,2、受力分析,反力R；,墙背反力E。,当楔体下滑时，反力R；墙背反力E位于各自法线的下侧，此时求得的墙背反力E为主动土压力Ea；,当楔体沿破裂面向上滑动时，反力R；墙背反力E位于各自法线的上侧，此时求得的墙背反力E为被动土压力Ep。,二、库仑主动土压力,总主动土压力合力为：,库仑主动土压力系数为：,沿墙背高度成三角形分布。,合力作用点在离墙底h/3处。作用方向与法线成角，并在法线下方。,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,二、库仑主动土压力,总主动土压力合力为：,沿墙背高度成三角形分布。,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,三、库仑被动土压力,总被动土压力合力：,库仑被动土压力系数为：,沿墙背高度成三角形分布。,合力作用点在离墙底h/3处。作用方向与法线成角，并在法线上方。,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,第四节库仑土压力理论,四、广义库仑理论（考虑粘聚力c的作用）计算复杂。需要编程计算,库仑土压力公式在一定条件下可转化为朗金土压力公式。即朗金土压力公式是库仑土压力公式的特例。,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,第四节库仑土压力理论,五、挡土墙土压力计算中几个应用问题1）破裂面的形状；主动2%10%,被动时较大。2）土体强度指标；3）墙背与填土的外摩擦角。,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,第六节地基规范方法,1、主动时采用库仑公式，查表计算；2、被动时采用朗金公式。,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,第七节特殊情况下的土压力计算,一、填土面有均布荷载q时,2)求总高度下的土压力,1)求当量土层厚h,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,第七节特殊情况下的土压力计算,二、墙后填土分层,注意：分层处土压力的突变情况。因为上下层土的参数发生变化。,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,第七节特殊情况下的土压力计算,三、墙后填土有地下水注意：1）总侧压力=土压力+水压力。2）水位以下土取浮重度。,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,第八节挡土墙的设计,什么是挡土墙?,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,第八节挡土墙的设计,挡土墙设计内容：墙型选择；稳定性验算（抗滑移验算和抗倾覆验算）；地基承载力验算；墙身材料强度验算；构造要求。,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,第八节挡土墙的设计,一、挡土墙类型选择（一）重力式挡土墙（学习重点）；（二）悬臂式挡土墙；（三）扶壁式挡土墙；（四）锚定板及锚杆式挡土墙；（五）其它型式的挡土墙结构。,当高度不大于12米时，一般采用（一）；当高度超过12米，或高度不大于12米，但就地取材有困难，或者场地有局限时，采用（二）（五）。,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,第八节挡土墙的设计,二、（重力式）挡土墙的设计先根据经验初步确定挡土墙的断面，再进行各项验算工作。尺寸：顶宽取500600，底宽为高度的1/21/3。作用力：自重G，土压力Ea，不计墙前的被动土压力Ep。,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,（一）抗倾覆稳定性验算,二、挡土墙的设计（续）,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,（一）抗倾覆稳定性验算,二、挡土墙的设计（续）,如果不满足，主要措施有：1、增大断面，增加自重即抗倾覆力；2、伸长墙趾，增大抗倾覆力的力臂；3、采用仰斜墙背，减少土压力即倾覆力；4、设卸荷台；5、都不满足时采用其它型式挡墙。,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,（二）抗滑动稳定性验算,1、保证挡土墙在土压力作用下沿基础底面不发生滑动。,2、计算公式：,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,二、挡土墙的设计（续）,如果不满足，主要措施有：1、增大断面，增加自重即抗滑力；2、基底设垫层，提高摩擦系数；3、采用逆坡墙底，利用滑动面上的部分反力来抗滑；4、设拖板等。,（二）抗滑动稳定性验算,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,二、挡土墙的设计（续）,土质较软弱时，滑动面为圆弧状。采用条分法计算。,（三）圆弧滑动稳定性验算,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,二、挡土墙的设计（续）,（四）地基承载力及墙身强度验算,地基承载力验算同天然地基上的浅基础验算方法；(详第七章),墙身强度验算同混凝土结构设计规范和砌体结构设计规范。,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,三、重力式挡土墙的构造措施,1、合理选择墙型；2、断面尺寸；3、排水要求；4、伸缩缝和沉降缝的设置；5、填料的选择；6、施工方法等。,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,第九节加筋土挡土墙简介,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,第十节边坡稳定,第六章土压力、地基承载力与土坡稳定,第五节地基的极限承载力,一、地基极限承载力的假定假定地基发生整体剪切破坏二、求解地基极限承载力的途径及公式1、根据土的极限平衡条件加边界条件求解；2、通过试验，简化滑动面的计算模