第八章土力学PPT课件

1、 8.2 挡土墙背上的土压力（一）：当挡土墙不动，挡墙后土体处于平衡状态时，墙背和土体上的压力。：当挡土墙后土体推墙向前移动达一定值，墙后土体达到极限平衡状态时，墙背和土体上的压力 。：若挡土墙在桥墩等外力作用下，向后移动推挤土体达到极限平衡状态时，墙背和土体上的压力 。静止土压力主动土压力被动土压力第1页/共31页 8.2 挡土墙背上的土压力（二） 通过挡土墙可以量测不同位移方向产生的三种土压力，并绘制土压力随墙体位移的关系。n由试验可知：对于墙后为密砂或中密砂时墙体向前位移-a=(15)H达到；墙后为密实粘土，+p=(15)%H；为密实粘性土时，+p=0.1H，达到。 在下：paEEE0a

2、E0EpEp0a土压力E(前)(后)H第2页/共31页 8.2 挡土墙背上的土压力（三） 挡土墙的 挡土墙的 的性质l 填土程度即重度程度即含水量l 土的即内摩擦角和粘聚力的大小 挡土墙的 混凝土、钢筋混凝土不计表面摩擦力 浆砌、干砌片块石挡墙计表面摩擦力第3页/共31页 8.3 静止土压力计算（一） 当修建在基岩或硬土地层上的重力式挡土墙、地下室外墙、地下水池侧壁、涵洞的侧壁等的挡土构筑物时，可按计算。 ：墙背垂直、光滑、墙后填土面水平。 式中：K0为静止土压力系数。zKKzx00第4页/共31页 8.3 静止土压力计算（二） 静止土压力自地表分布（）。 静止土压力计算：沿墙方向取单位长度计

3、算三角形分布的面积： 方向，作用点位于三角形的即墙底H/3处。20021HKE第5页/共31页 静止土压力系数与土的性质、密实程度以及应力历史均有关系，可根据试验测定，也可以按经验公式计算。 ： ，为土的泊松比。 ： 砂类土 K0 =0.250.42；粘性土 K0 =0.500.80 ，Jaky方法： ， 为土的内摩擦角 ： 8.3 静止土压力计算（三）sin10KmKK)OCR()()(NC0OC010K第6页/共31页 8.4 朗肯土压力理论（一） ：朗肯土压力理论由英国学者朗肯（Rankine）提出，由于其概念明确方法简单，至今仍被广泛应用。 l 表面水平的半无限体l 处于极限平衡状态

4、l 挡土墙的墙背竖直、光滑l 挡土墙后的填土表面水平第7页/共31页 8.4 朗肯土压力理论（二）：在表面水平的半无限空间弹性体，深度z处取一微元体，则作用在微元体顶面法向应力1为该处自重应力，即：同时，作用在此单元侧面的应力为：1不变，3逐渐减小至极限状态1不变，3逐渐增大成为大主应力至极限状态zz1zKx03第8页/共31页朗肯 相当于莫尔极限平衡条件中已知1=z，求3 )245tan(2)245(tansin1cos2sin1sin1213czcaza第9页/共31页 当 时，上式为： 主动土压力 ： 主动土压力： 作用点位于三角形的即墙底（H/3处，方向。aaKHE221zKzaa)2

5、45(tan2)245(tan2aK第10页/共31页 当 时，令： 可得沿墙背的深度： 因土体，三角形abc面积为： 作用点位于三角形abc的即墙底(H-z0)/3处，方向。c0)245tan(2)245(tan2cza)2/45tan(20cz222022)245tan(2)245(tan21)()245tan(2)245(tan21ccHHzHcHEa第11页/共31页 相当于莫尔极限平衡条件中已知3=z，求1)245tan(2)245(tansin1cos2sin1sin1231czcp第12页/共31页 当 时，上式为： 被动土压力 ： 被动土压力： 作用点位于三角形的即墙底（H/3

6、处，方向。ppKHE221zKzpp)245(tan2)245(tan2pK第13页/共31页 当 时： 此时墙背土压力为，梯形abcd面积为： 合力作用点位于abcd的处，方向。：对于梯形的情况，可以分解成一个和一个分布，分别计算合力后，再通过求梯形重心位置。)245tan(2)245(tan2czp)245tan(2)245(tan21)245tan(4)245(tan2222cHcHHEp第14页/共31页 如图以为例 将 q 换算成填土高度 hq，作为地表面后，土压力计算方法同前。 主动土压力：l 墙背顶处：l 墙背底处：l 合力计算：l 沿墙背梯形分布。 同理可推得被动土压力计算式。

7、aaqaqKKh顶aaaHKqK底aaaKHqHKE221hqKahq=第15页/共31页以主动土压力计算为例（如图）l界面处3l 为各个矩形、三角形的合力之和。 同理可以计算有的情况，地下水位以下取。)245tan(2)245(tan)245tan(2)245(tan2121下下下下上上上上chqchqniianiia01a33322114)(aaKhhh21121112aaaaKhKh下上322113222113)( ;)(aaaaKhhKhh下上第16页/共31页 8.5 库仑土压力理论（一） 基本假设与适用条件 墙后填土是例如砂类土c=0； 当墙背向前或向后移动达到极限平衡状态时，将产

8、生通过墙背和墙踵的滑裂斜平面，在土体内形成； 楔形土体处于，按理论力学刚性平衡法即分析力的平衡关系。 墙背，； 墙背，； 墙后填土表面，。库仑理论基本假设和适用条件第17页/共31页 l 第18页/共31页第19页/共31页：l 由上可得)sin()cos()sin()(90sin ABAMcosHAB cos)cos()cos(cosHABABCABBC)sin(cos)cos()cos(2122HW第20页/共31页 再 求Ea的最大值，还需求 ，得真正滑动面的值，代入 Ea的计算式可得： )sin()sin(cos)sin()cos()cos(21sin)sin(22HWEa0aEaaK

9、HE221222)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos)(cosaK第21页/共31页l 第22页/共31页 ppKHE221222)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos)(cospK第23页/共31页 8.6 地震情况下的土压力水工建筑物抗震设计规范计算方法 静aezHaEccKE)tan1 (第24页/共31页 8.7 开挖坑、沟支撑结构物上的土压力（一）悬臂板计算 得桩的埋深为：0)(31)(213121022zhKzhzKzMapB11/3/23papKhKKhz第25页/共31页 8.7 开挖坑、沟支撑结构物上的土压力（二） 由平衡关系得 由X=0可得 设在距桩顶 y 处达到最大弯矩MmaxzhMMRMpaEEAB0paAEERaAKyyRM3max61第26页/共31页l 挡土墙的用途、高度及重要性；l 建筑场地的地形与地质条件；l 尽量就地取材，因地制宜；l 安全而经济。 8.8 挡土墙设计步骤与内容（一）第27页/共31页 8.8 挡土墙设计步骤与内容（二） )sin(6 . 12211aayaxaygEEhEaEaWaWk)cos(3 . 1)(21aaxaxayhEEEfEWWk第2