土压力与土坡稳定课件

土压力与土坡稳定5.1概述挡土墙的用途与类型用途（图5.1）类型按结构形式分为：重力式；悬臂式；扶臂式；锚杆式，加筋土挡土墙（图5.28～5.32）按建筑材料分为：砖砌；块石；素混凝土；钢筋混凝土土压力种类土压力试验（图5.2）土压力种类（图5.3）图5.1挡土墙应用举例图5.28重力式图5.29悬臂式图5.30扶臂式图5.31锚杆式图5.32加筋土挡土墙图5.2墙身位移和土压力的关系静止土压力主动土压力被动土压力影响土压力的因素挡土墙的位移挡土墙形状，墙背光滑程度填土的性质挡土墙发生事故实例（自学）图5.3挡土墙上的3种土压力5.2静止土压力计算产生条件计算公式静止土压力计算公式K0的确定方法经验值：砂土K0＝0.34~0.45；粘性土K0＝0.5～0.7半经验公式日本规范：K0＝0.5静止土压力分布（图5.6）总静止土压力（图5.7）(5.1)(5.2)(5.3)总静止土压力作用点（图5.8）静止土压力的应用地下室外墙岩基上的挡土墙拱座图5.6静止土压力计算图图5.7总静止土压力图5.8总土压力作用点5.3朗肯土压力理论假设及适用条件墙后土体处于极限平衡状态墙背竖直、光滑墙后填土表面水平主动土压力极限平衡状态（图5.10）计算公式(5.8)pz

图5.10朗肯土压力理论图5.11朗肯主动土压力分布主动土压力分布（图5.11）总主动土压力（图5.11）临界深度计算公式总主动土压力作用点和方向（图5.11）(5.9)(5.10)被动土压力极限平衡状态计算公式总被动土压力(5.11)(5.12)被动土压力分布（图5.12）总被动土压力作用点和方向（图5.12）图5.12被动土压力分布图5.4库伦土压力理论适用条件（图5.15）墙背倾斜，倾角ε；表面粗糙，与填土的摩擦角δ；填土为理想散粒体，c＝0；填土表面倾斜，坡角为β。假定（图5.16）滑动面为两个平面，形成滑动楔体ΔABC土楔ΔABC为刚体，处于极限平衡状态图5.15库伦研究的课题图5.16库伦理论基本假定无粘性土的主动土压力计算原理滑动楔体ΔABC受力平衡分析（图5.16）变化滑面BC的坡角，求得最大的推力P计算公式（图5-17）(5.13)图5.17库伦主动土压力计算图Pa

Ka可查P205～206表5.1～5.2和图5.18确定；δ可通过试验或查P206表5.3确定主动土压力分布（见右图）总主动土压力作用点和方向（图5.17）(5.14)图5.18无粘性土的被动土压力计算原理滑动楔体ΔABC受力平衡分析（图5.19）变化滑面BC的坡角，求得最小的推力P图5.19库伦被动土压力计算图wPPRθθPp计算公式总被动土压力作用点和方向（图5.19）(5.15)(5.16)5.5几种常见情况的土压力粘性土应用库伦土压力公式—等值内摩擦角法（自学）根据抗剪强度相等原理粘性土的抗剪强度等值抗剪强度缺点（图5.22）(5.17)图5.22根据土压力相等原理粘性土的土压力—朗肯公式按等值内摩擦角的土压力(5.18)

填土表面作用均布荷载主动土压力墙背竖直、填土表面水平（图5.23（a））土压力组成：由荷载引起的土压力加墙后土压力总土压力土压力分布和作用点：梯形分布，作用在形心墙背倾斜、填土表面倾斜（图5.23（b））计算当量土层高度按虚构墙背计算土压力，虚构墙高为(5.19)图5.23h′的计算在ΔAA’F中在ΔAA’E中总主动土压力被动土压力(5.20)墙后填土分层（图5.24）第一层的土压力计算分界面上的土压力计算(有两个值)：

第二层的土压力填土中有地下水(图5.25)土压力计算：地下水位以下用浮重度水压力计算(5.21)图5.24分层填土的土压力计算图5.25填土中有地下水的土压力计算5.6挡土墙设计挡土墙型式的选择选型原则挡土墙的用途、高度和重要性建筑场地的地形和地质条件尽量就地取材，因地制宜安全而经济常用挡土墙型式、特点及适用条件重力式挡土墙（图5.28）特点：体积大；结构简单，施工方便，应用较广；但工程量大，沉降大适用：挡土墙高度H≤8m材料：就地取材，砖、石、素混凝土图5.28悬臂式挡土墙（图5.29）特点：体积小；工程量小；但施工较复杂适用：墙高H≤8m材料：钢筋混凝土扶臂式挡土墙（图5.30）特点：有扶臂支撑；工程量小；但施工较复杂适用：墙高H≤10m材料：钢筋混凝土锚杆式挡土墙（图5.31）特点：可现场拼装；结构轻，柔性大，工程量小，造价低；但施工较复杂适用：墙高H≤15m材料：钢筋混凝土、钢材加筋土挡土墙（图5.32）由墙面板、加筋材料及填土组成挡土墙初定尺寸挡土墙的高度H：由任务要求决定挡土墙的顶宽：按构造要求确定重力式：＞0.5m悬臂式或扶臂式：≥0.3m挡土墙的底宽：由整体稳定性确定，初拟B≈0.5～0.7H挡土墙的稳定性验算挡墙的可能破坏形式滑动破坏倾覆破坏沉降破坏整体失稳作用在挡土墙的荷载（图5.33）墙体自重土压力水压力基底反力图5.33作用在挡土墙上的力PaPpWΣHΣV图5.33作用在挡土墙上的力PaPpWΣHΣVPaxPayPpyPpx抗滑稳定验算抗滑稳定安全系数Ks：抗滑力与滑动力的比值。验算公式（图5.33）基底摩擦系数μ由试验或参考P219表5.4确定若验算结果不满足式（5.22），可采取以下措施修改断面尺寸，通常是加大底宽在基底铺砂、碎石垫层，提高摩擦系数墙后换填轻质高强的土料，减小墙背土压力(5.22)图5.35

增加抗滑稳定的措施将基底做成逆坡，利用滑动面上的部分反力抗滑（图5.35）在软土地基上，可在墙踵后加钢筋混凝土拖板（图5.35）抗倾覆稳定验算（图5.34）抗倾覆稳定安全系数Kt：抗倾覆力矩与倾覆力矩的比值。验算公式若验算结果不满足式（5.23），可采取以下措施修改断面尺寸，通常是加大底宽伸长墙前趾，且需配筋将墙背做成仰斜，减小土压力，但施工不方便做卸荷台，减小土压力（图5.36）(5.23)图5.34

稳定性验算简图PayPaPaxH/3WHba图5.36

卸荷台卸荷台地基承载力验算墙后回填土的选择理想的回填土：卵石、砾石、粗砂、中砂可用的回填土：细砂、粉砂、接近最优含水率的粉土、粉质粘土和低塑性粘土不能用的回填土：软粘土、成块的硬粘土、膨胀土和耕植土图5.37墙后排水措施无排水措施的危害排水措施的部位与构造（图5.37）截水沟：填土顶面离挡墙适当距离泄水孔：挡墙的下部或中部排水沟：墙前5.7土坡稳定分析土坡稳定的作用基坑开挖天然土坡堤坝路基影响土坡稳定的因素土坡坡度：用坡比或坡角表示，坡角越小越稳定土坡高度：H越小越稳定土的性质：强度越高越稳定气象条件：雨水的影响地下水的渗透：渗透力的影响地震图5.41

土坡各部位名称天台山烂槽子滑坡前缘重庆云阳老县城五峰山滑坡土坡稳定分析圆弧法基本原理圆弧滑动面（图5.42），滑动土体绕圆心O转动滑动力矩和抗滑力矩的产生土坡稳定安全系数K试算法确定Kmin计算步骤（图5.43）绘制剖面图选择滑面，确定圆心和半径将滑动体分条编号(5.24)图5.42均质土坡滑动面理论分析用滑动面实际滑动面张拉裂缝深度liQi图5.43土坡稳定分析条分法计算每一土条的自重Qi将土条自重在滑面上分解法向分力切向分力计算滑动力矩计算抗滑力矩计算土坡稳定安全系数K求最小安全系数Kmin简单土坡最危险的滑动面（图5.44）φ＝0的土坡最危险滑动面圆心（a，b角数值可查P229表5.5）φ＞0的土坡最危险滑动面圆心位置：DE的延长线上在DE延长线上找到一个极小的k值，对应圆心为O′在过O′与DE延长线正交的线上求得最小安全系数及其对应的圆心位置(5.24)′abβ

图5.44简单土坡最危险滑弧圆心的确定计算技巧当地基土抗剪强度大于土坡土层，且φ＞10°，最危险滑弧通过坡脚土体分条编号技巧：圆心铅垂线左右为0条，向上（背离滑动方向）为正，向下（滑动方向）为负半径R的取值：整数分条宽度b：b＝R/10，则sinα1＝0.1土坡土层分层计算边