第五压力与土坡稳定

1、第六章第六章 挡土结构物上的土压力挡土结构物上的土压力土 力 学东华理工大学建筑工程学院地下工程系 薛凯喜2018年3月27日2内容概要内容概要1 土压力的概述土压力的概述2 静止土压力计算静止土压力计算3 朗肯土压力计算朗肯土压力计算4 库伦土压力计算库伦土压力计算5 几种常见的土压力几种常见的土压力6 挡土墙设计挡土墙设计7 土坡稳定分析土坡稳定分析31 概述1-1 挡土墙结构物（a）边坡挡土墙 （b）隧道(c）基坑围护结构（d）桥台挡土墙的类型按结构型式分：重力式、悬臂式、扶壁式、锚杆式、加筋土挡土墙等。按建筑材料分：砖砌、块石、素混凝土、钢筋混凝土等。41 概述1-1 挡土墙结构物5

2、地铁基坑开挖工程地铁基坑开挖工程 挡墙与支撑系统挡墙与支撑系统 6挡土墙挡土墙7锚杆挡墙锚杆挡墙水泥土挡土墙水泥土挡土墙 作用在挡土结构上的土压力，按挡土结构的位移方向、大小及土体所处的三种极限平衡状态，可分为三种：静止土压力、主动土压力和被动土压力。 81 概述1-2 土压力的种类（1）静止土压力（）静止土压力（Po） ：挡土墙在土压力作用下保持保持原位原位，则墙后土体处于弹处于弹性平衡状态性平衡状态，此时墙背上的土压力叫静止土压力，单位：kN/m静止土压力强度用o（Kpa）表示。91 概述1-2 土压力的种类（2）主动土压力主动土压力(Pa)： 当墙在土压力作用下向前移动向前移动或转动或转

3、动时，随位移，作用于墙后的土压力，当位移达某一微小量值时，墙后土体达到其主动极限平衡状主动极限平衡状态态，此时的土压力叫主动土压力。主动土压力强度a （KPa）表示。101 概述1-2 土压力的种类EA滑动面（3）被动土压力（被动土压力（Pp）：）：当墙在外力作用下，推向土推向土体时体时，随着墙后位移量，土体对墙背的反力，当位移量足够大时，土体在墙土体在墙的推压下达到被动极限平的推压下达到被动极限平衡状态衡状态，此时作用于墙背上的土压力叫被动土压力。用p表示被动土压力强度。111 概述1-2 土压力的种类EP滑动面121 概述1-2 土压力的种类静止压力p0被动土压力pp主动土压力Pa土压力P

4、aPoT土坡整土坡整体稳定体稳定NW637 土坡稳定分析WTTN稳定条件：稳定条件：TTsinWT cosWNtanNT 砂土的内砂土的内摩擦角摩擦角tancosWT 抗滑力与滑抗滑力与滑动力的比值动力的比值 安全系数安全系数tantansintancosWWTTK为了保证土坡具有足够的安全储备，可取为了保证土坡具有足够的安全储备，可取Ks=1.251.5 均质黏性土坡发生滑坡时，其滑动面形状大多数为一近似于圆弧面的曲面。为了简化在进行理论分析时通常采用圆弧面计算。瑞典圆弧法（Petterson，1915）费伦纽斯法（Fellenius，1927）稳定数法（Taylor，1937）条分法（Te

5、rzaghi，1936；Bishop，1955）647 土坡稳定分析7-2 黏性土坡稳定性分析滑动面滑动面: : 有软弱层或岩层时为复合滑动面有软弱层或岩层时为复合滑动面 均质黏土层时为园弧滑动面均质黏土层时为园弧滑动面：坡脚圆坡脚圆 坡面圆坡面圆 中点圆中点圆分析方法：园弧滑动体整体稳定分析法：分析方法：园弧滑动体整体稳定分析法：条分法条分法657 土坡稳定分析7-2 黏性土坡稳定性分析均质黏性土层中的滑动面a) 坡脚圆 b)坡面圆 c)中点圆667 土坡稳定分析7-3 毕肖普条分法efcdiiOCRABH对于非均质土坡或比较复杂对于非均质土坡或比较复杂的土坡的土坡 、 00的黏性土土坡，的

6、黏性土土坡，土体分层情况时，要确定滑土体分层情况时，要确定滑动土体的重量及其重心位置动土体的重量及其重心位置比较困难，而且抗剪强度的比较困难，而且抗剪强度的分布不同，一般采用条分法分布不同，一般采用条分法分析分析 各土条对滑弧各土条对滑弧圆心的抗滑力圆心的抗滑力矩和滑动力矩矩和滑动力矩 滑动土体滑动土体分为若干分为若干垂直土条垂直土条土坡稳定土坡稳定安全系数安全系数 条分法条分法条分法条分法67iiiiiiWTWNsincosOCDRBAaiWiNiTiifief 1.1.按比例绘出土坡剖面按比例绘出土坡剖面 2.2.任选一圆心任选一圆心O O，确定滑动面，将，确定滑动面，将滑动面以上土体分成

7、几个等宽或滑动面以上土体分成几个等宽或不等宽土条不等宽土条 3.3.土条土条i i上的作用力包括上的作用力包括cdfeliXiEiXi+1Ei+1NiTiWi静力平衡静力平衡假设土条两侧作用力大假设土条两侧作用力大小相等小相等, ,作用线重合作用线重合1）土条重力）土条重力Wi，大小、方向、位置已知；，大小、方向、位置已知；2）两侧法向力）两侧法向力Ei，Ei+1,其中其中Ei+1大小大小,位置未知，位置未知，3）竖向剪力）竖向剪力X i ,X i+1，X i+1大小未知；大小未知；4）滑动面）滑动面ef上上Ni，Ti，作用于，作用于ef中点，大小未中点，大小未知。知。684.4.滑动面的总滑动力矩滑动面的总滑动力矩 iiiWRTRTRsin 5.5.滑动面的总抗滑力矩滑动面的总抗滑力矩 )tancos(taniiiiiiiiiifilcWRlcNRlRRT 6.6.确定安全系数确定安全系数 iiiiiiiWlctgWTRRTKsincos efcdiiOCRABHcdfeliXiPiXi+1Pi+1NiTi条分法是一种试算法，应选取不同圆心位置和不同半径进行计算，求最小的安全系数 69iiiniiniiiiiiiiiiiiiisrfiiiitgKimWbctgbuWmWRlctgNRMMKTXXsin1cossin)(1sin)(:111稳定安全系数相平衡，即