土压力培训课件

第八章土压力1.概述2.挡土墙上的土压力3.朗肯土压力理论4.库仑土压力理论5.地基破坏型式6.地基临塑荷载和临界荷载7.地基的极限承载力—土压力与土坡稳定性—

土坡可分为天然土坡和人工土坡，由于人工开挖和不利的自然因素，土坡可能发生整体滑动而失稳。土坡的滑塌常造成严重的工程事故，并危及人身安全。因此对影响工程安全的天然边坡或人工边坡都应进行边坡的稳定性验算，对不稳定边坡宜采取必要的工程措施予以加固。对于某些人工边坡，如高层建筑深基坑周缘、人工堆填土边缘，由于空间限制使边坡角设计很陡，临空面附近的土体会沿着直线面或弧形面下滑，因此必须预先采用挡土墙等结构物以平衡土坡的侧向压力，我们把这种压力称为土压力。土压力的计算是对人工土坡进行支挡结构设计的前提。§8-1概述挡土墙的用途：为防止土坡发生滑动和坍塌，需用各种类型的挡土结构物加以支挡。挡土墙是最常见的支挡结构物。用于工民建、水利水电工程、铁路、公路、桥梁、港口、航道等。挡土墙的类型：按挡土墙结构类型分为：重力式、悬臂式、扶臂式、锚杆式、加筋土挡土墙；按建筑材料分类：砖砌、块石、素混、钢混挡土墙应用举例§8-2挡土墙上的土压力

1土压力试验挡土墙的模型试验，可以量测挡土墙不同位移方向，产生3中不同的土压力。板侧安装压力盒，考察：板静止不动；板向离开填土的临空方向移动或转动；把板向填土方向推，压力盒测得的土压力2土压力种类a.静止土压力E0

墙静止不动，土对墙的压力；b.主动土压力Ea

挡土墙离开土体，土体主动推墙，至土体达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力；c.被动土压力Ep

挡土墙向土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力；挡土墙的三种土压力

(a)主动土压力；(b)被土土动力；(c)静止土压力3影响土压力的因素：挡土墙上土压力的大小及其分布规律受到墙体可能移动的方向、填土的种类、填土的形式、墙的截面刚度和地基的变形等一系列因素的影响；挡土墙的位移：其方向,大小是影响土压力大小的主要因素挡土墙的形状：墙背情况，涉及采用的计算理论填土的性质：填土的密实程度、填土表面形态挡土墙的建筑材料：主要决定墙的表面是否光滑E

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a墙身位移和土压力的关系§8.3静止土压力计算公式：K0

(土侧压力系数或静止土压力系数)取值:

半经验公式:

经验值K0

：砂土；粘性土静止土压力分布：呈三角形分布，墙顶z=0，压力为0；墙底部z=H，静止土压力合力：（三角形分布）合力作用点：静止土压力三角形分布图重心，即下H/3处静止土压力的分布

§8-4朗肯土压力理论

Rankine于1857年研究了半无限土体在自重作用下，处于极限平衡状态的应力条件，推倒出土压力计算公式，即朗肯土压力理论。1.土体主动和被动朗肯状态 半无限土体在自重作用下，离地表z处取一单位微体M，其应力状态：a，主动朗肯状态 土体水平向伸展，逐渐减小至，为大主应力，大主应力面为水平面，极限平衡时破坏面与大主应力面夹角半空间土体的极限平衡状态(a)半空间内的微元体；(b)摩尔圆表示的主动和被动朗肯状态；(c)半空间的主动朗肯状态；(d)半空间的被动朗肯状态。b，被动朗肯状态 土体水平向压缩逐渐增大至，为大主应力，大主应力面为竖直平面。将上述理论应用于挡土墙，首先使墙后土体应力状态符合半空间的应力状态，即假设墙后土体表面水平；墙背直立；墙背光滑。2.主动土压力 极限平衡状态条件；粘性土：无粘性土：

利用为大主应力，为小主应力有：粘性土：无粘性土：Ka--主动土压力系数，主动土压力分布、总土压力及其作用点：无粘性土：三角形分布，作用点离墙底H/3处

粘性土主动土压力包括：土自重引起的土压力，和由粘聚力c引起的负侧压力。实际粘聚力不会产生负侧压力，则主动土压力为：

z0为主动土压力为零处距填土面的深度，常称为受拉区高度：代入上式有：gg222221cKcHKHEaaa-=+3.被动土压力利用为小主应力,大主应力有：粘性土：Kp--被动土压力系数，无粘性土：被动土压力分布、总土压力及其作用点：无粘性土：三角形分布，作用点离墙底H/3处

粘性土被动土压力包括：土自重引起的土压力，和由粘聚力c引起的侧压力。粘性土的被动土压力强度呈梯形分布，被动土压力通过梯形压力分布图的形心。

§8.5几种情必况下的瞎土压力杜计算1.填土提面有啊均布伟荷载a）连续勒均布荷策载q方法京：将理均布秆荷载斤换算途成当住量的愁土层旱厚度述作用因（虚握构）;由均布串荷载q换算成揪虚构填疾土高,产生的尘土压力航按墙高艰为h+H计算菌。b）填翠土面烂和墙窑背倾傍斜当量灿土层颠的厚资度仍亦为孕，由升于填队土面霜和墙腐背倾热斜，萄假想初的墙珍高应忍为h’+H，其中如，然幻玉后同样醉按假想棋的直立鲁墙背无爹荷载情坚况计算c）均布范荷载从域墙背后僚某一距逗离开始2.填土成猜层计算熄土压饥力时巾，第苍一层辆按均灭质土真计算纽奉，第任二层各时，臣第一舒层土柔按重粉度换需算成层与第伐二层思土相制同的露当量吸土层令，厚短度为,以隔为墙军高，按塔第二层屋的参数假进行均倒质土计梨算，算慎至第二够层底面疾；第三园层，则冻需要再秩按途第二层偷土重度映换算成萍与第三降层相同纽奉的当量尿土层，粱厚度为仍墙高按3.墙后填改土有地性下水墙后狠填土忌通常并会位库于地折下水毒位以疏下，丈水能既降低棵土的叮抗剪碧强度壮，增暂大土型压力席，因怀此挡删土结捕构应从有良美好排拖水措锤施。一般有恩水土分淡算；水包土合算辜两种思嫂路。分算：总的件侧压股力为唯：土凉压力聚和水新压力逃之和驾。土压帝力：条计算葬时水感下按庄浮容急重；水压力方：合算远：使用条除件：有哥地区工狗程实践肢经验的桥粘性土地下水塑下取饱输和容重剥，固结抹不排水剑抗剪强微度指标揪计算。§8耕.6库仑土赵压力理析论库伦姥土压血力理播论是阔根据蒙墙后论土体诸处于齐极限莫平衡桐状态职并形向成一半滑动部楔体蛇时，惩从楔怀体的带静力云平衡帆条件套得出絮的土兵压力想计算盗理论萝。基本四假设:①墙后的寒填土是稠理想的屯散粒体器（c=0）；②滑疲动破理坏面松为一兔平面座。1.主动土史压力一般挡要土墙的滥计算均剥属于平贿面问题快，故在腥下述讨呆论中均学沿墙的炮长度方葵向取1m进行分思析。当铲墙向前奥移动或饱转动而狭使墙后昼土体沿翻某一破科坏面破澡坏时，背土楔AB轻C向下滑辣动而处谜于主动班极限平页衡状态苦。此时雕，作用远于土楔AB仆C上的力铲有：1)土楔切体的根自重W=Δ三ABC·γ（γ为填声土的车容重珍），倍其方寸向向胀下；2)破坏面殖上的反盗力R，反酿力R与破坏粉面的法世线N1之间的碧夹角等命于土的宅内摩擦醒角φ，并里位于N1的下侧李；3)墙背睛对土架楔体象的反纱力E，与虏它大惯小相刷等、察方向椒相反碎的作台用力泛就是阳墙背获上的职土压聪力。京反力E的方邀向必动与墙由背的井法线N2成δ角。版当土塔楔下尊滑时献，墙置对土冬楔的平阻力滔是向镰上，顷故反揉力E必在N2的下侧席。注意：纹上图中校所示的惰土压力验分布图袄只表示刃大小，晴不代表洒作用方蓄向。GGφ--墙后竭填土茅的内环摩擦楚角（央度）壤；α--墙背嫁的倾嚷斜角绕（度爸），梦俯斜浅时取饼正号姨，仰泼斜为晨负号辱；β--墙后填昏土面的锅倾角（矮度）；δ-元-土对挡再土墙背版的摩擦姜角根据单墙背填突土的内黄摩擦角φ查表县确定隶。墙背俯怒斜墙背市仰斜上式衣中淘都饲是已输知的靠（其车中岛）扛，煮而滑箩动面菌与水魄平面迫的夹胳角θ是任意问假定的筒。不同吧的滑动冲面可得茶出一系留列的E（是θ的函监数）庆，Emax大小帖等于屿墙背园上的击主动钟土压摆力。欲求运主动柏土压盘力就好是解外极值仍，求背得E为极闪大值妈时的θcr，最终胜得到件库仑闪主动蚀土压宪力的撇一般习表达拐式：令Ka桌(库仑主偷动土压据力系数)等于上脑式中的烫最后一邻项则有硬：Ka取值这按公吼式后诱查表壤得到本。土尘对挡孕土墙做墙背究的的再摩擦阻角：脑见P14妇4的表4-2。当墙背词垂直α=0、光巡寿滑δ=0、填土忧水平β=0时，库兰仑主动顽土压力纷的公式异为：在上述乘条件下抄，库伦毕公式和这朗肯公新式相同仁。对挡岁土墙忘墙背错的摩申擦角挡土墙情况摩擦角δ墙背平滑、排水不良墙背(0-0.33)φ墙背粗糙、排水良好(0.33-0.5)φ墙背很粗糙、排水良好(0.5-0.67)φ墙背与填土间不可能滑动(0.67-1.0)φ2.被动土械压力注意弊：在锹图中复所示进的土嫩压力痒分布共图只避表示可其大悬小，惑而不前代表叔其作旦用方缓向。墙受妄外力割作用驱推向叔填土袋，至晕土体制沿某姿破裂码面破弯坏时陡，楔适形土苹体向侮上滑眨动，种并处磁于极慎限平奋衡状啦态。计楔体奴的受么力情睛况，竞三个季力：隶自重瓣应力W；破坏逢面上的颤反力R；墙伯背对撕楔形锦土体摘的力E。与“主动”同样尘原理碍，得迎被动探土压仔力的脚库仑涉公式妄：Kp—被动土塑压力系渠数；其矮它符号础同前。当墙背庆垂直α=0、光怠滑δ=0、填土绪水平β=0时，库朱仑被动网土压力遍的公式乎与朗肯父公式相搜同。3.粘性京土的晚土压吩力库仑土杜压力理羽论假设愤填土是叔理想的岩散体，少即c=0，理论业上库仑颗公式不作适用于典粘性土嘱。a）等值汤内摩擦寸角φD法：在应府用库慕仑公挣式时驼，将榴内摩渴擦角途增大柳，综旋合考臭虑内杂聚力越对土俘压力折的影豪响，攀但误寺差较彻大。b）图解责法：土体的余破坏面础是：深叔度为Z0的垂直您张拉裂芝缝和与冲水平面逗夹角为θ的BC平面李。依神据力支系平冶衡，直图解犯出土水压力休的大灭小。c）《建筑遮地基灭基础通设计下规范》推荐共公式采用楔膀体法相胃似的平搞面滑裂霉面假定4.朗肯裹理论蓬与库婆仑理窄论的蝇比较两种土设压力理呀论分别霸根据不同同的假黄设，不燥同的分惑析方法柔计算土丑压力，夸只有在絮最简单筑的情况哨下（日墙背垂竟直α=0、光封滑δ=0、填使土水补平β=施0），这逆两种理租论的冻计算结依果才相在同，否浮则得出扛不同的葬结果诉。

土压力理论比较朗肯理论库仑理论假设条件α=0,δ=0,β=0破坏面为一平面不足之处忽略了墙背与填土之间的摩擦影响不能直接应用于粘性土对于粘性土可以不能直接应用计算结果偏差Ea偏大；Ep偏小墙背斜度不大时,Ea有

2-10%,Ep较大第九乎章逢地基做破坏畜型式应和地挥基承壮载力§9.栽1地基私破坏灶型式在荷继载作妄用下候，建阔筑物烦地基态的破闹坏是锐由于膊承载臭力不剖足而疼引起评的剪裂切破纲坏。个地基炭剪切狸破坏共的型承式：顾整体瞒剪切至破坏睛、局被部剪纠切破阁坏和典冲剪妄破坏护。整体萝剪切帝破坏箱的特征：形中成了吗一连签续的你滑动糟面，巩基础弄急剧筑下沉薪或向读一侧寨倾斜熄。局部剪蓝切破坏锅的特征：剪冤切破替坏也瘦是从动基础届边缘舌开始抱，但搬滑动问面不秋发展炒到底仁面，古而是建限制壤在地旦基内春部某岗一区垒域。冲剪破足坏的特征：地基想中没有家出现明柜显的连膛续滑动茎面，沉黄降曲线睛不出现辉明显的斩转折现漫象。各类撇破坏误型式执发生晚的地层：与困地基这土的你压缩韵性有剩关，估一般限说：块密砂隙土和芝坚硬际粘土腥出现先整体援破坏僵，压焰缩性飘比较稠大的企松砂短和软篇粘土妄可能畜出现熔局部肠或冲母剪破康坏。训此外基，破知坏型警式还背与基怨础埋帜深、顾加荷妻速率像等因清素有章关§9.秒2地基承斑载力地基房诚承载骨力：是治指地远基承鸭受荷猜载的多能力蛋。临塑脱荷载Pcr：指盛地基洗土在柔外荷凉作用喷下，唉地基纹开始独出现涛局部膝剪切柱破坏剖（即姨塑性易变形隆）时程的基献底压厉力。地基极客限承载搅力Pu：是地物基所能隶承受的推极限荷呼载，当堪基底压腊力达到Pu时，地瘦基就发摆生整体殖剪切破研坏。地基经容许耗承载紧力Pa：地基欢极限承芽载力除耍以安全辰系数K确定，亿是具有消一定安耗全储备躁的地基虚承载力蛾。地基承就载力的将确定：四种方追法：现跌场原位昌实验、冤理论公茎式计算视、查规纸范表格科和当地芝经验法卧等方法尸。理论计漆算公式达均在整球体破坏奔的条件遵下得到畏的，对惜于局部果剪切和孕冲剪破纤坏的情兽况，目羞前尚无塑理论公恳式可循池。§9六.3浅基础短的地基贡临塑荷描载和临吹界荷载1.地基隶临塑宽荷载临塑荷滴载就是随刮着的增五大，地淘基土由酷弹性变洒形阶段状开始产降生塑性宪变形的传临界荷惕载。临塑寄荷载Pc抽r计算加公式赏：其中，d-基础洋的埋扫置深挪度，γ0-基底草标高融以上时土的绵重度程，c、φ-地基敌土的序内聚紫力和错内摩野擦角我（弧勇度）渐。经验证乱明：即蓄使地基搬发生局漠部剪切仪破坏，剃只要塑恩性区的柜范围不爬超过某献一限度擦就不致染影响建金筑物的毅安全和惊使用。议因此，功如果使姐用Pc幕r作为地加基的承姿载力是讯偏于保曾守的。稼可以适歉当的提拥高，扬节省造阴价、降剧低工程河量。2.地基页的临夺界荷狼载定义畏：当地基充中的塑坚性变形油区最大柱深度为：与此相难对应的厕基底压规力，分拐别以俗表示茫，称为琴临界荷爸载。临界偶荷载誓的计叶算：可以掀得到冒另外隆一个凑临界诵荷载铁公式家的公卖式。§9.4浅基础短的地基甜极限承皂载力地基极形限承载胖力Pu：是地贴基所能旦承受的忍极限荷凭载，当诱基底压领力达到Pu时，地帮基就发全生整体浑剪切破掠坏。地基极税限承载耍力的计钥算公式被是在普锄朗德尔脉极限承缸载力理驴论的基茎础上，冒根据不旺同的假塔设条件韵，得出棕了各种蒜不同极取限承载计力近似助计算方钥法如太给沙基公由式、魏连锡克（Ves度ic）公嘱式、秧汉森档（Ha料ns邻en也J邪.筛B.）公馋式等犬。1.普朗德甲尔（Pr节an腥dt图l）极限逐承载力缺理论根据栗塑性辟理论分，研邻究刚耻性冲符模压更入无话质量杆的半室无限章刚塑跳性介狮质时泛，导平出了语介质近达到拾破坏殊时的由滑动死面形侮状和武极限混压力帜公式潜。对观于一谁无限旗长的倘、底羞面光结滑的罢条形牢荷载俱板置适于无逐质量历的土谎的表谋面上尸，当陵荷载粥板下邮的土刚体处诉于塑目性平塌衡状币态时劈燕，塑污性区槽共分粉五个蚀区。2.太沙朋基（K.宿T著er株za椅gh降i）公册式理论假品定：①逢条形狐基础律；②奶地基器发生距滑动运时滑浊动面电的形哈状时殃两端喝为直俭线，窑中间泻为曲立线左乳右对炎称；索③Ⅰ区位于件基础底列面下，励不发生围剪切破杠坏，而惠处于弹法性压密降，Ⅱ区滑面拔为对数创螺旋线厚，Ⅲ区滑椒面为翅斜向披平面挂，剖蠢面榨上呈都等腰劈燕三角殿形。理论金基础：基给础下哗土楔笑的静则力平谋衡条挖件确荷定。公式：对于番一般厦情况国，太给沙基嫌认为仆地基倦极限樱承载塔力可良近似抱假设止为三创种情彼况计哲算结些果的姐总和吩：若地基松饮软（软引粘土上或松旗砂）宝，地高基破后坏为梨局部班剪切幸破坏页，太灾沙基想建议层用经孤验的屋方法闲调整腐抗剪紧强度米指标商，公忙式表蚊达式地为：对于边财长为b的方形煌基础的地基迈极限承嗓载力，快由条形锐基础推宪倒得到测：对于粗直径载为b的圆形消基础的地基津极限承氏载力：地基的容许则承载斩力就是筐地基朗极限精承载您力除眠以安庭全系愁数K确定，懒从而也植可以确任定。3.魏锡芦克（Ve矩si音c）极鸦限承桥载力资公式理论枯假定：①晒条形蚁基础替；②肯中心药荷载缝作用山下的对比丈太沙获基和蚀魏锡浑克极侨限承偏载力欣计算宁公式丙可以血发现朽：其井基本斧形式泊是相得同的世，其悄中的稳承载样力因粮数Nc，Nq相同悠，而Nr差别较阻大。魏咱锡克极详限承载毒力计算含结果偏驾于安全拼。魏锡克顽耕具影都响承载比力的各干种因素寒对上式绵进行修司正，考扬虑的影墙响因素晨最多，晌从而比职较全面沃。㈠基础纲形状的影椅响对于乔方形浇和圆关形基馆础，纤采用肚半经砌验的都基础塞形状酿因数裁加以堤修正㈡偏心和臭倾斜荷戚载的影缎响在偏心止和倾斜仅荷载作坝用下，蝇地基极跨限承载勉力将有睛所降低太。偏心切荷载港：有坐效宽起度，涨或有奸效面菠积；倾斜属荷载垫：用钉倾斜骗荷载快因数景进行宾修正咽；偏心浓和倾石斜荷挨载同单时存询在：㈢孟基础参两侧张覆盖决层抗贸剪强枯度的仇影响由于忽正略了基稀础底面置以上两公侧覆盖勾层土的夸抗剪强喉度，如光果考虑辟这个影组响，承锯载力应贩该有所雹提高。事采用喇基础埋愿深修正丝式因数进能行修正冈。9.克4地基承陷载力特倒征值1.《建筑地切基基础桌设计规闻范》（GB晚50霉00绑7-单20枕02）应用的罢公式(偏心乓距e小于赔或等纹于0.切03娇3倍基羡础底拐面宽理度时)式中：fa--由土枣和抗呆剪强准度指弟标确古定的崭地基狗承载犁力设塘计值元；Mb、Md、Mc--承载力仓系数，毕由下表烟确定；