《土力学与基础工程》-6 土压力与土坡稳定性

项目六 土压力与土坡稳定性理解三种土压力的概念掌握朗肯土压力的理论理解库仑土压力理论及其与朗肯土压力理论的比较掌握常见情况下土压力的计算熟悉档土墙的类型、构造和设计方法掌握土坡稳定的概念，理解简单土坡稳定分析的方法能力目标山体滑坡6.1

概述

峨眉山山体滑坡正在抢修中国重庆市武隆县发生山体滑坡性地质灾害的现场。此次滑坡产生土石方二万余立方米，由于山体中发生风化，加上大量雨水浸泡，诱发了山体一侧突然发生滑坡灾害。延安宝塔面临滑坡威胁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压力。E填土面码头桥台E隧道侧墙E挡土墙应用举例建成后的坡间挡土墙

挡土墙发生事故的例子多瑙河码头岸墙滑动英国伦敦铁路挡土墙滑动图垮塌的重力式挡墙垮塌的护坡挡墙失稳的立交桥加筋土挡土墙静止压力被动土压力主动土压力土压力土压力类型思考题

为防止一个正在开挖的基坑外移，你用背部顶住基坑壁，当你感觉背部侧压力太大顶不住时，你后退一小点力小，而是向前移一点力小些？E0H静止土压力的分布土压力分为哪几种？其划分依据是什么？对于同一挡土墙，各种土压力之间的大小关系如何？答：土压力分为静止土压力、主动土压力和被动土压力。划分依据是根据墙体位移的方向和位移量大小。三种土压力之间存在如下关系：主动土压力＜静止土压力＜被动土压力。6.2

朗肯土压力理论6.2.1朗肯土压力简介土的极限平衡条件半空间的应力状态土压力的计算方法

朗肯土压力理论的假设：

1.挡土墙背面竖直

2.墙背光滑

3.墙后填土面水平0zK0z弹性平衡状态时的莫尔圆自重应力竖直截面上的法向应力6.2.2朗肯土压力类型

1.土体在水平方向伸展单元体在水平截面上的法向应力

z不变，而竖直截面上的法向应力

x却逐渐减小，直至满足极限平衡条件（称为主动朗肯状态）。0zK0z

a主动朗肯状态时的莫尔圆

2.土体在水平方向压缩

单元体在水平截面上的法向应力

z不变而竖直截面上的法向应力

x却逐渐增大，直至满足极限平衡条件（称为被动朗肯状态）。0zK0z

p被动朗肯状态时的莫尔圆0zK0z

a

p三种状态时的莫尔圆式中：1、土体极限平衡公式：二、朗金主动土压力计算2、朗金主动状态：无粘性土：粘性土：主动土压力系数3、朗金主动土压力强度：4、单位长度挡土墙的主动土压力的合力Ea无粘性土：大小作用点方向粘性土：大小作用点方向式中：1、土体极限平衡公式：三、朗金被动土压力计算2、朗金被动状态：无粘性土：粘性土：被动土压力系数3、朗金被动土压力强度：4、单位长度挡土墙的被动土压力的合力Ep无粘性土：大小作用点方向粘性土：大小作用点方向某挡土墙高8m，墙背垂直、光滑、填土面水平，分层填土，填土性质如图所示。（1）求主动土压力大小。（2）作主动土压力分布图。某挡土墙高为5m，墙背垂直、光滑，墙后为砂土且水平，φ=30°，γ=17KN/m3。γω=10KN/m3。试计算挡土墙后主动土压力强度及总压力E。四、几种情况下的土压力计算1、填土表面有连续均布荷载将γz代之以（γz＋q）就得到填土表面有超载时的主动土压力强度计算公式：粘性土：砂性土：2、填土表面受局部均布荷载

注意在分层界面上，由于两土层的抗剪强度指标不同，其传递的因自重引起的土压力作用不同，使土压力分布有突变。3、成层填土砂性土粘性土第一层：第二层：4、有限填土砂性土粘性土适用条件：墙后填土中有地下水的朗金土压力计算简述朗金土压力理论的假定及被动土压力的产生条件。答：假定：挡土墙墙背垂直、光滑，填土面水平。主动土压力的产生条件：挡墙向土体方向发生偏移,墙后土体达到极限平衡状态。

6.3

库仑土压力理论

6.3.1库仑土压力简介土的极限平衡状态滑动楔体静力平衡条件土压力的计算方法库伦土压力理论的基本假设：

1.墙后的填土是理想的散粒体（粘聚力c=0）；

2.滑动破坏面为一通过墙踵的平面。按库伦理论求主动土压力6.3.2库仑土压力计算作用在墙背上的土压力

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H/3处。

当墙背垂直、光滑，填土面水平时，库伦主动土压力的一般表达式与朗肯公式相同。。

按求主动土压力同样的原理可求得被动土压力的库伦公式为：或

库伦被动土压力强度沿墙高呈三角形分布，被动土压力的作用点在距墙底H/3处。

当墙背垂直、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式相同。

朗肯理论与库伦理论的比较

1.朗肯土压力理论：

（1）依据：半空间的应力状态和土的极限平衡条件,（2）概念明确、计算简单、使用方便,（3）理论公式直接适用于粘性土和无粘性土,（4）由于忽略了墙背与填土之间的摩擦，主动土压力偏大，被动土压力偏小。

2.库伦土压力理论：

（1）依据：墙后土体极限平衡状态、楔体的静力平衡条件,（2）理论公式仅直接适用于无粘性土,（3）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平面，与按滑动面为曲面的计算结果有出入。朗金理论与库仑理论比较朗金理论适用于粘性和无粘性土；但因假定墙背竖直、光滑和填土面水平，应用受到限制；计算主动土压力偏大，被动土压力偏小，结果偏于安全。库仑理论计算主动土压力时偏差为2～10％，但计算被动土压力时误差较大，有时可达2～3倍甚至更大。1.重力式挡土墙2.悬臂式挡土墙墙顶墙基墙趾墙面墙背墙趾墙踵立壁钢筋6.4

挡土墙设计6.4.1挡土墙类型3.扶壁式挡土墙4.锚定板式与锚杆式挡土墙墙趾墙踵扶壁墙板锚定板基岩锚杆

其它型式挡土结构混合式挡土墙构架式挡土墙板状墙加筋土挡土墙1.稳定性验算：抗倾覆稳定和抗滑稳定抗倾覆稳定验算zfEaEazEaxGaa0d抗倾覆稳定条件挡土墙在土压力作用下可能绕墙趾O点向外倾覆Ox0xfbz6.4.2挡土墙计算抗滑稳定验算抗滑稳定条件EaEanEatdGGnGtaa0O挡土墙在土压力作用下可能沿基础底面发生滑动m为基底摩擦系数，根据土的类别查表得到2.地基承载力验算基底平均应力p≤f基底最大压应力pmax≤1.2ff为地基承载力设计值3.墙身强度验算

根据墙身材料分别按砌体结构、素混凝土结构或钢筋混凝土结构的有关计算方法进行。1.墙背倾斜形式仰斜、直立和俯斜E1仰斜E2直立E3俯斜E1＜E2＜E36.4.3重力式挡土墙的体型与构造2.墙后排水措施

墙后填土宜选择透水性较强的填料，若采用粘土，应混入一定量的块石，增大透水性和抗剪强度，墙后填土应分层夯实。3.填土质量要求泄水孔粘土夯实滤水层泄水孔粘土夯实粘土夯实截水沟土坡滑动的定义土坡的失稳的因素6.5

土坡稳定6.5.1土坡稳定性简介的因素造成土坡失稳内在因素：土体自身抗剪强度的降低外在因素：剪应力的增加坡底坡脚坡面坡肩坡顶坡高简单土坡坡角土坡的顶面和底面都是水平的，并伸至无穷远，土坡由均质土组成。1.无粘性土坡稳定性分析

6.5.2简单土坡的稳定性分析无粘性土的简单土坡抗滑力为抗滑力与滑动力之比称为稳定安全系数K滑动力为一般要求K>1.25~1.30。

2.粘性土的土坡稳定分析——条分法