土压力和土坡PPT课件

1、山体滑坡6.1 概述第1页/共62页 峨眉山山体滑坡正在抢修第2页/共62页中国重庆市武隆县发生山体滑坡性地质灾害的现场。此次滑坡产生土石方二万余立方米，由于山体中发生风化，加上大量雨水浸泡，诱发了山体一侧突然发生滑坡灾害。第3页/共62页延安宝塔面临滑坡威胁第4页/共62页土压力通常是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧压力。E填土面码头桥台E隧道侧墙E第5页/共62页挡土墙应用举例第6页/共62页第7页/共62页护坡桩形成的挡土结构第8页/共62页加筋土挡墙第9页/共62页E填土重力式挡土墙挡土墙在土压力的作用下离开墙后填土发生位移墙体位移与土压力类型第10页/共62页第11页

2、/共62页第12页/共62页第13页/共62页天然坝 坝高290 m滑坡堰塞湖 库容15亿方第14页/共62页静止压力被动土压力主动土压力土压力土压力类型第15页/共62页 挡土墙可能的位移方向不同，强背面承受土压力的类型与大小不同。 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。第16页/共62页一、土压力类型及产生条件静止土压力E0 挡土墙为刚性不动时，墙后填土处于静止状态不产生位移和变形（处于弹性平衡状态），此时作用在挡土墙上的土压力。填土6.1 土压力产生的条件第17页/共62页EE对称的刚性挡土墙在各种力的共同作用下静止不动第18页/共62页 静止土压力z z zs

3、zshshsz计算自重应力的假定与静止土压力产生的条件相同zzszkhs0zkphs00hh/320021hkEK0 常用经验公式计算对于砂土、正常固结粘土sin10KkPakN/mhk0第19页/共62页 挡土墙背离填土方向转动或移动，至墙后填土达到极限平衡状态时，作用在挡土墙上的土压力。主动土压力Ea = H土压力E15EafE墙体外移，土压力逐渐减小第20页/共62页Ep土压力E- H15% 挡土墙向填土方向转动或移动，至墙后填土达到极限平衡状态时，作用在挡土墙上的土压力。被动土压力EpfE墙体内移，土压力逐渐增大第21页/共62页E桥面拱桥桥台挡土墙在各种力的共同作用下向墙后填土挤压第

4、22页/共62页6.2 朗肯土压力理论6.2.1 朗肯土压力简介土的极限平衡条件半空间的应力状态土压力的计算方法 朗肯土压力理论的假设： 1.挡土墙背面竖直 2.墙背光滑 3.墙后填土面水平第23页/共62页 1.无粘性土 s ss ss ss s s ss s s ss ssin )245( )245( 3131213231 或或或或tgtg一、土体的极限平衡状态6.2.3 朗肯土压力计算第24页/共62页 2.粘性土)245(2)245( )245(2)245( 213231 s ss s s ss s tgctgtgctg或或第25页/共62页 aaazKztg s s s s 或或)2

5、45(2 1.无粘性土二、主动土压力计算aaaKHEtgHE22221)245(21 或或第26页/共62页EaH3H无粘性土的主动土压力强度分布图aHK 第27页/共62页 2. 粘性土aaaaKczKtgcztg2)245(2)245(2 s s s s或或 2202221)2)(21cKcHKHKcHKzHEaaaaa aKcz 20 临界深度第28页/共62页EaH30zH 粘性土的主动土压力强度分布图aHK adebc0z第29页/共62页三、被动土压力计算 1. 无粘性土pppzKztg s s s s 或或)245(2ppKHE221 第30页/共62页Ep无粘性土的被动土压力强

6、度分布图pHK 3HH第31页/共62页 2. 粘性土ppppKczKtgcztg2)245(2)245(2 s s s s或或pppKcHKHE2212 第32页/共62页EpppKcHK2 pKc2粘性土的被动土压力强度分布图第33页/共62页 四、当填土面有均布荷载时的土压力计算 当挡土墙后填土面有连续均布荷载作用时，土压力的计算方法是将均布荷载换算成当量的土重。 qh 第34页/共62页Ea填土面有均布荷载的土压力计算aKHh)( H qh q第35页/共62页6.3 库仑土压力理论 6.3.1 库仑土压力简介土的极限平衡状态滑动楔体静力平衡条件土压力的计算方法库伦土压力理论的基本假设

7、： 1.墙后的填土是理想的散粒体（粘聚力c=0）； 2.滑动破坏面为一通过墙踵的平面。第36页/共62页一、主动土压力 按库伦理论求主动土压力WREWREACB 6.3.2 库仑土压力计算第37页/共62页 作用于土楔上的力：1.土楔体的自重 ； 2.破坏面上的反力R；3.墙背对土楔体的反力E； 由土楔体的静力平衡条件得： ABCW)sin()sin( WE)sin()sin(cos)sin()cos()cos(2122 HE作用在墙背上的土压力第38页/共62页库伦主动土压力的一般表达式：2222)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos)(cos21 HEa或aaKHE22

8、1 0 ddEEmax所对应的挡土墙后填土的破坏角 cr，即为真正滑动面的倾角。第39页/共62页 库伦主动土压力强度沿墙高呈三角形分布，主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，库伦主动土压力的一般表达式与朗肯公式相同。)245(2122 tgHEa第40页/共62页二、被动土压力 按库伦理论求被动土压力WREWREACB 第41页/共62页 按求主动土压力同样的原理可求得被动土压力的库伦公式为：2222)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos)(cos21 HEp或ppKHE221 第42页/共62页 库伦被动土压力强度沿墙高呈三角形分布，被动

9、土压力的作用点在距墙底H/3处。 )245(2122 tgHEp 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。第43页/共62页 6.4 土压力计算方法的一些问题朗肯理论与库伦理论的比较 1.朗肯土压力理论： （1）依据：半空间的应力状态和土的极限平衡条件 （2）概念明确、计算简单、使用方便 （3）理论假设条件 （4）理论公式直接适用于粘性土和无粘性土 （5）由于忽略了墙背与填土之间的摩擦，主动土压 力偏大，被动土压力偏小。第44页/共62页 2.库伦土压力理论： （1）依据：墙后土体极限平衡状态、楔体的静力平 衡条件 （2）理论假设条件 （3）理论公式仅直接适用

10、于无粘性土 （4）考虑了墙背与土之间的摩擦力，并可用于墙背 倾斜，填土面倾斜的情况。但库伦理论假设破 裂面是一平面，与按滑动面为曲面的计算结果 有出入。第45页/共62页1.重力式挡土墙2.悬臂式挡土墙墙顶墙基墙趾墙面墙背墙趾墙踵立壁钢筋6.5 挡土墙设计6.5.1 挡土墙类型第46页/共62页3.扶壁式挡土墙4.锚定板式与锚杆式挡土墙墙趾墙踵扶壁墙板锚定板基岩锚杆第47页/共62页1.稳定性验算：抗倾覆稳定和抗滑稳定抗倾覆稳定验算zfEaEazEaxG06 . 10faxfaztzExEGxK抗倾覆稳定条件)cos(aazEE)sin(aaxEEcotzbxf0tanbzzf挡土墙在土压力作

11、用下可能绕墙趾O点向外倾覆Ox0 xfbz6.5.2 挡土墙计算第48页/共62页抗滑稳定验算3 . 1)(tatannsGEEGK抗滑稳定条件0cosGGn)cos(0aanEEEaEanEatGGnGt0O挡土墙在土压力作用下可能沿基础底面发生滑动0sinGGt)sin(0aatEE为基底摩擦系数，根据土的类别查表得到第49页/共62页2.2.地基承载力验算地基承载力验算基底平均应力pf基底最大压应力pmax1.2ff为地基承载力设计值第50页/共62页3.3.墙身强度验算墙身强度验算 根据墙身材料分别按砌体结构、素混根据墙身材料分别按砌体结构、素混凝土结构或钢筋混凝土结构的有关计算方法凝

12、土结构或钢筋混凝土结构的有关计算方法进行。进行。第51页/共62页1.1.墙背倾斜形式墙背倾斜形式仰斜、直立和俯斜E1仰斜E2直立E3俯斜E1E2E36.5.3 重力式挡土墙的体型与构造第52页/共62页2.墙后排水措施 墙后填土宜选择透水性较强的填料，若采用粘土，应混入一定量的块石，增大透水性和抗剪强度，墙后填土应分层夯实。3.填土质量要求泄水孔粘土夯实滤水层泄水孔粘土夯实粘土夯实 截水沟第53页/共62页土坡滑动的定义土坡的失稳的因素6.6 土坡稳定6.6.1 土坡稳定性简介第54页/共62页的因素造成土坡失稳内在因素：土体自身抗剪强度 的降低外在因素：剪应力的增加第55页/共62页坡底坡脚坡面坡肩坡顶坡高简单土坡坡角土坡的顶面和底面都是水平的，并伸至无穷远，土坡由均质土组成。第56页/共62页1.无粘性土坡稳定性分析 6.6.2 简单土坡的稳定性分析无粘性土的简单土坡第57页/共62页抗滑力为tgcosWTf抗滑力与滑动力之比称为稳定安全系数K滑动力为 sinWT 一般要求K1.251.30。tantansintancosfGGTTK第58