《工程岩土》课件 模块四 土压力计算及土坡稳定性分析单元1任务点1土压力类型及静止土压力

模块四土压力计算及土坡稳定性分析《工程岩土》学习导图

单元一

土压力计算任务1土压力类型及

静止土压力计算问题导学情境描述知识讲解小组学习知识小测

某拟建高速公路某隧道出口段为高填方路段，路基主要为砂土，因地形限制，需收缩坡角，经勘察后决定该路段拟选用挡土墙以保障路堤稳定，挡墙的具体设计细节需因地制宜。勘察还发现该隧道出口附近有河沟通过，故在填方段后拟建一座桥梁跨越水系及沟谷。

问题导学情境描述知识讲解小组学习知识小测

如果你是工程设计人员，根据前述工程情境，高填方路堤段选择了重力式挡土墙以保障路堤稳定，墙体采用混凝土浇筑，请问如何确定该挡土墙所受土压力类型？如果该处拟建桥梁选择拱桥，采用重力式U型桥台，混凝土浇筑，若桥台处于相对静止状态，作用在该拱桥桥台上的土压力如何计算？1.该工程项目中挡土墙所受土压力类型，应根据挡土墙的（

）

、（

）及（

）

所处的应力状态确定。2.挡土墙所受土压力可以分为三种（

）、（

）、（

），在相同的墙高和填土条件下，三种土压力的大小关系为（

）。3.静止土压力是挡土墙在墙后填土的压力作用下，（

）任何变形和位移，墙后填土处于（

）平衡状态时，作用在挡土墙背的土压力。该工程中若拱桥桥台处于相对静止状态，此时所受土压力为（

）。4.主动土压力是挡土墙在墙后填土的压力作用下，（

）填土方向产生位移，这时作用在挡墙上的土压力将由静止土压力逐渐（

），当墙后土体达到

平衡，并出现连续滑动面使土体下滑，这时土压力减至（

），称为主动土压力。该工程中如果设计的路堤挡土墙离开土体产生位移，所受土压力为（

）

。5.该工程中在静止土压力计算时需假定墙体为（

），静止土压力系数在室内可以由（

）测得，在现场可由（

）

测得。6.简述该工程设计时静止土压力计算步骤？（

）。问题导学情境描述知识讲解小组学习知识小测挡土墙与土压力

在土木、交通、水利等工程建设中，经常会修建挡土结构物，它是用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌，保持土体稳定的一种建筑物。在工程中把这种建筑物称为“挡土墙”。

土压力通常是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力。问题导学情境描述知识讲解小组学习知识小测一、土压力类型

根据挡土墙的位移方向、大小及墙后填土所处的应力状态，将土压力分为静止土压力、主动土压力和被动土压力三种。a)静止土压力b)主动土压力c)被动土压力

墙体位移与土压力关系曲线问题导学情境描述知识讲解小组学习知识小测二、静止土压力计算

静止土压力只发生在挡土墙为刚体、墙体不发生任何位移的情况下。挡墙在静止土压力作用下，墙后填土处于弹性平衡状态，墙静止不动，土体无侧向位移，可假定墙后填土内的应力状态为半无限弹性体的应力状态。

σcz=γz

σcx=K0σcz=K0γz

K0为静止侧压力系数，理论上K0=μ/（1-μ），μ为土的泊松比。实际K0由试验确定，当缺少试验资料时，也可采用经验公式估算。问题导学情境描述知识讲解小组学习知识小测

若将某一竖直面换成挡土墙的墙背，如下图所示的AB，墙背静止不动时，墙后填土无侧向位移，说明墙背对墙后填土的作用力强度与该竖直面上原有的水平向应力σcx相同，即：

静止土压力强度

静止土压力合力

问题导学情境描述知识讲解小组学习知识小测三、特殊情况下静止土压力计算（一）成层填土和填土面有连续均布荷载的情况

对于成层土和有超载的情况，静止土压力强度可按下式计算：式中：γi——计算点以上第i层土的重度，kN/m3；hi——计算点以上第i层土的厚度，m；q——填土面以上的均布荷载，kPa；

问题导学情境描述知识讲解小组学习知识小测三、特殊情况下静止土压力计算（二）墙后填土中有地下水

对于墙后填土中有地下水情况计算静止土压力时，地下水位以下透水的土应采用有效重度γ/计算，同时考虑作用于挡土墙上的静止水压力，如下图所示。

有地下水时静止土压力分布图问题导学情境描述知识讲解小组学习知识小测三、特殊情况下静止土压力计算（三）墙背倾斜的情况（1）计算静止土压力系数K0；（2）计算各土层界面上（包含地下水位线）的静止土压力强度p0i；（3）根据计算的p0i绘出土压力强度分布图；（4）计算土压力强度分布图的面积即为静止土压力的合力E0；（5）计算土压力分布图的形心位置即为静止土压力的合力作用点。

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