第六章土压力与土坡稳定学习教案

1、会计学1第六章土压力第六章土压力(yl)与土坡稳定与土坡稳定第一页，共46页。第1页/共46页第二页，共46页。Ep粘性粘性(zhn xn)土的被动土压力强度分土的被动土压力强度分布图布图6.3 朗肯土压力(yl)理论第2页/共46页第三页，共46页。第3页/共46页第四页，共46页。假设(jish)条件：挡土墙向前移动；挡土墙向前移动；墙后填土沿着墙背墙后填土沿着墙背ABAB和填土中某一平面和填土中某一平面BCBC同时同时(tngsh)(tngsh)下滑，形成滑动楔体下滑，形成滑动楔体ABCABC土楔体土楔体ABCABC处于极限平衡状态，不计本身压缩变形；处于极限平衡状态，不计本身压缩变形；

2、土楔体土楔体ABCABC对墙背的推力即为主动土压力对墙背的推力即为主动土压力PaPa。第4页/共46页第五页，共46页。一、主动一、主动(zhdng)土压力土压力 按库伦按库伦(k ln)理论求主动土理论求主动土压力压力WRPaWRACB6.4 库仑土压力库仑土压力(yl)理理论论Pa第5页/共46页第六页，共46页。 作用于土楔上的力：作用于土楔上的力：1.土楔体的自重土楔体的自重(zzhng) ； 2.破坏面上的反力破坏面上的反力R；3.墙背对土楔体的反力墙背对土楔体的反力Pa； 由土楔体的静力平衡条件得：由土楔体的静力平衡条件得：作用作用(zuyng)在墙背上的土压力在墙背上的土压力6.

3、4 库仑库仑(kln)土压力土压力理论理论第6页/共46页第七页，共46页。库伦主动土压力库伦主动土压力(yl)的一般表达式：的一般表达式：Pmax所对应的挡土墙后填土的破坏所对应的挡土墙后填土的破坏(phui)角角 ，即为真正滑动面的倾角。，即为真正滑动面的倾角。6.4 库仑土压力库仑土压力(yl)理理论论第7页/共46页第八页，共46页。 库伦主动土压力强度沿墙高呈三角形分布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，主动土压力的作用点在距墙底H/3H/3处。处。 当墙背垂直、光滑，填土面水平当墙背垂直、光滑，填土面水平(shupng)(shupng)时，库伦主动土压

4、力的一般表达时，库伦主动土压力的一般表达式与朗肯公式相同。式与朗肯公式相同。6.4 库仑库仑(kln)土压力土压力理论理论第8页/共46页第九页，共46页。二、被动二、被动(bidng)土压力土压力 按库伦理论按库伦理论(lln)求被动土压求被动土压力力WRPpWRACB6.4 库仑土压力库仑土压力(yl)理理论论Pp第9页/共46页第十页，共46页。 按求主动土压力按求主动土压力(yl)(yl)同样的原理可同样的原理可求得被动土压力求得被动土压力(yl)(yl)的库伦公式为：的库伦公式为：或或6.4 库仑土压力库仑土压力(yl)理理论论第10页/共46页第十一页，共46页。 库伦被动土压力强

5、度沿墙高呈三角形分布库伦被动土压力强度沿墙高呈三角形分布(fnb)(fnb)，被动土压力的作用点在距墙底，被动土压力的作用点在距墙底H/3H/3处处。 当墙背垂直当墙背垂直(chuzh)(chuzh)、光滑，填土面水、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平时，库伦被动土压力的一般表达式与朗肯公式相同。式相同。6.4 库仑土压力库仑土压力(yl)理论理论第11页/共46页第十二页，共46页。 朗肯理论与库伦朗肯理论与库伦(k ln)理论理论的比较的比较 1. 1.朗肯土压力理论：朗肯土压力理论： （1 1）依据：半空间的应力状态和土的极限平）依据：半空间的应力状态和土的极限平衡

6、条件衡条件 （2 2）概念明确、计算简单、使用方便）概念明确、计算简单、使用方便 （3 3）理论公式直接适用于粘性土和无粘）理论公式直接适用于粘性土和无粘性土性土 （4 4）由于忽略）由于忽略(hl)(hl)了墙背与填土了墙背与填土之间的摩擦，主动土压之间的摩擦，主动土压 力偏大，被动土压力偏小。力偏大，被动土压力偏小。第12页/共46页第十三页，共46页。 朗肯和库仑(kln)土压力理论的比较郎肯主动(zhdng)土压力偏大郎肯被动土压力偏小墙背垂直墙背垂直(chuzh)填土水平填土水平实际实际 d 0E库仑库仑RWE朗肯朗肯E库仑库仑RWE朗肯朗肯第13页/共46页第十四页，共46页。 2

7、. 2.库伦土压力理论：库伦土压力理论：（1 1）依据：墙后土体极限平衡状态、楔体的静力平衡）依据：墙后土体极限平衡状态、楔体的静力平衡条件条件（2 2）理论假设条件）理论假设条件（3 3）理论公式仅直接适用于无粘性土）理论公式仅直接适用于无粘性土（4 4）考虑了墙背与土之间的摩擦力，并可用于墙背倾）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，与按滑动面为曲面平面，与按滑动面为曲面(qmin)(qmin)的计算结果有出的计算结果有出入。入。滑动滑动(hudng)面面滑动滑动(hudng)面面第14页

8、/共46页第十五页，共46页。6.5 几种工程中常见(chn jin)的主动土压力计算一一. . 粘性土应用库仑土压力公式计算粘性土应用库仑土压力公式计算二二. .填土上有荷载填土上有荷载三三. .成层填土情况成层填土情况(qngkung)(qngkung)四四. .填土中有水填土中有水五五. . 墙背形状有变化墙背形状有变化第15页/共46页第十六页，共46页。6.5 几种(j zhn)工程中常见的主动土压力计算一一. . 粘性土应用库仑土压力公式粘性土应用库仑土压力公式(gngsh)(gngsh)计算计算粘性粘性(zhn xn)(zhn xn)土抗剪强度土抗剪强度等值抗剪强度等值抗剪强度等

9、值内摩擦角等值内摩擦角第16页/共46页第十七页，共46页。Ea填土面有均布荷载的土压力填土面有均布荷载的土压力(yl)计算计算二. 填土上有荷载(hzi)第17页/共46页第十八页，共46页。二. 填土上有荷载(hzi)1、 朗肯土压力(yl)理论 1=gz+qpa= 3=qKa+gzKaHZ13qKaHKazKa第18页/共46页第十九页，共46页。第19页/共46页第二十页，共46页。第20页/共46页第二十一页，共46页。第21页/共46页第二十二页，共46页。6.5 几种工程(gngchng)中常见的主动土压力计算三三. . 成层填土成层填土CA 1 1 c1 2 2 c2H2H1朗

10、肯理论朗肯理论(lln)1 pa在在B点的连续性点的连续性2 d pa /d z(即即pa斜率斜率(xil)在在B点的连续点的连续性性B第22页/共46页第二十三页，共46页。第23页/共46页第二十四页，共46页。第24页/共46页第二十五页，共46页。第25页/共46页第二十六页，共46页。三三. .成层填土情况成层填土情况(qngkung)(qngkung)第26页/共46页第二十七页，共46页。四、填土中有地下水时的土压力四、填土中有地下水时的土压力(yl)计算计算第27页/共46页第二十八页，共46页。第28页/共46页第二十九页，共46页。第29页/共46页第三十页，共46页。第3

11、0页/共46页第三十一页，共46页。第31页/共46页第三十二页，共46页。选择原则：挡土墙用途、高度与重要性；建筑场地的地形与选择原则：挡土墙用途、高度与重要性；建筑场地的地形与地质条件；尽量地质条件；尽量(jnling)(jnling)就地取材，因地制宜；安全而经济。就地取材，因地制宜；安全而经济。挡土墙包括墙型选择、稳定性验算挡土墙包括墙型选择、稳定性验算(yn sun)(yn sun)、地基承载、地基承载力验算力验算(yn sun)(yn sun)、墙身材料强度验算、墙身材料强度验算(yn sun)(yn sun)以及一些设计以及一些设计中的构造要求和措施等。中的构造要求和措施等。特点

12、：体积大，靠墙自重保持稳定性。特点：体积大，靠墙自重保持稳定性。适用：小型工程，挡土墙高度适用：小型工程，挡土墙高度5m5mH5m。地基土质差，当地缺少石料等情况，多。地基土质差，当地缺少石料等情况，多用于市政工程及贮料仓库。用于市政工程及贮料仓库。材料：钢筋混凝土。材料：钢筋混凝土。优点：工程量小。优点：工程量小。缺点：费钢材缺点：费钢材(gngci)(gngci)，技术复杂。，技术复杂。6.6.1 挡土墙型式挡土墙型式(xn sh)的选择的选择第34页/共46页第三十五页，共46页。特点：为增强悬臂式挡土墙的抗弯性能，沿长度方向每隔特点：为增强悬臂式挡土墙的抗弯性能，沿长度方向每隔0.80

13、.81.0H1.0H做一垛扶壁。做一垛扶壁。适用：重要适用：重要(zhngyo)(zhngyo)工程，墙高工程，墙高H10mH10m。材料：钢筋混凝土。材料：钢筋混凝土。优点：工程量小。优点：工程量小。缺点：技术复杂，费钢材。缺点：技术复杂，费钢材。6.6.1 挡土墙型式挡土墙型式(xn sh)的选择的选择第35页/共46页第三十六页，共46页。特点：由预制钢筋混凝土立柱特点：由预制钢筋混凝土立柱、墙面板、钢拉杆和锚定板，在现场、墙面板、钢拉杆和锚定板，在现场拼装。拼装。适用适用(shyng)(shyng)：重要工程，：重要工程，墙高已达墙高已达H=27mH=27m。材料：钢筋混泥土、钢材。材

14、料：钢筋混泥土、钢材。优点：结构轻、柔性大、工程优点：结构轻、柔性大、工程量小、造价低、施工方便。量小、造价低、施工方便。缺点：技术复杂。缺点：技术复杂。6.6.1 挡土墙型式挡土墙型式(xn sh)的选择的选择第36页/共46页第三十七页，共46页。由墙面板、拉筋及填土共同组成。依靠由墙面板、拉筋及填土共同组成。依靠(yko)(yko)拉筋与填土之间拉筋与填土之间的摩擦力来平衡作用在墙面的土压力以保持稳定。的摩擦力来平衡作用在墙面的土压力以保持稳定。6.6.1 挡土墙型式挡土墙型式(xn sh)的选择的选择第37页/共46页第三十八页，共46页。以常用的重力式、悬臂式和扶壁式挡土墙为例，研究

15、挡土墙以常用的重力式、悬臂式和扶壁式挡土墙为例，研究挡土墙型式选定型式选定(xun dn)(xun dn)后，初定其尺寸。后，初定其尺寸。挡墙的底宽由整体稳定性确定，底宽挡墙的底宽由整体稳定性确定，底宽B0.5HB0.5H0.7H.0.7H.挡墙底面为卵石、碎石时取小值，墙底为粘性土时取高值。挡墙底面为卵石、碎石时取小值，墙底为粘性土时取高值。6.6.2第38页/共46页第三十九页，共46页。挡土墙的型式与尺寸初定挡土墙的型式与尺寸初定(ch dn)(ch dn)后，需要验算抗滑稳定和抗倾后，需要验算抗滑稳定和抗倾覆稳定等。为此，首先要确定作用在挡土墙上的诸力。覆稳定等。为此，首先要确定作用在

16、挡土墙上的诸力。墙身自重墙身自重(zzhng)W(zzhng)W土压力土压力P P基底反力基底反力6.6.3第39页/共46页第四十页，共46页。(5.24) 3 . 1PPWaxaysK滑动力抗滑力6.6.3挡土墙的验算挡土墙的验算(yn sun)第40页/共46页第四十一页，共46页。若验算结果不满足，则应采取以下措施来解决：若验算结果不满足，则应采取以下措施来解决：修改断面尺寸，加大底宽增加墙自重修改断面尺寸，加大底宽增加墙自重(zzhng)W(zzhng)W以增大以增大抗滑力；抗滑力；挡土墙基底铺砂、碎石垫层，提高挡土墙基底铺砂、碎石垫层，提高值；值；将挡土墙基底做成逆坡，利用滑动面上

17、部分反力抗滑将挡土墙基底做成逆坡，利用滑动面上部分反力抗滑. .在软土地基上，在挡土墙踵后面加钢筋混泥土拖板。利在软土地基上，在挡土墙踵后面加钢筋混泥土拖板。利用拖板上的填土重增大抗滑力。拖板和挡土墙之间用钢筋连接用拖板上的填土重增大抗滑力。拖板和挡土墙之间用钢筋连接。6.6.3挡土墙的验算挡土墙的验算(yn sun)第41页/共46页第四十二页，共46页。验算结果不满足验算结果不满足(mnz)(mnz)公式要求，可选用以下措施来解决。公式要求，可选用以下措施来解决。修改挡土墙尺寸，如加大墙底宽，增大墙自重修改挡土墙尺寸，如加大墙底宽，增大墙自重W W，以增大抗倾覆，以增大抗倾覆力矩。这一方法

18、增加较多的工程量，不经济。力矩。这一方法增加较多的工程量，不经济。伸长墙前趾，增加钢筋用量。伸长墙前趾，增加钢筋用量。将墙背做成仰斜，可将墙背做成仰斜，可减小土压力，但施工不方便减小土压力，但施工不方便(fngbin)(fngbin)。做卸荷台，位于挡土做卸荷台，位于挡土墙竖向墙背上，形如牛腿。墙竖向墙背上，形如牛腿。6.6.3第42页/共46页第四十三页，共46页。maxminmax121.2ff6.6.3挡土墙的验算挡土墙的验算(yn sun)5 5、挡土墙的墙身强度验算、挡土墙的墙身强度验算(yn sun)(yn sun)墙身强度的验算墙身强度的验算(yn sun)(yn sun)，一般选在墙截面突，一般选在墙截面突变处，例如墙底台阶的上截面。进行抗压强度和抗剪强变处，例如墙底台阶的上截面。进行抗压强度和抗剪强度验算度验算(yn sun)(yn sun)。第43页/共46页第四十四页，共46页。作用作用(zuyng)(zuyng)在挡土墙上的土压力值