土力学8-土压力

1、1,第8章 土压力,8.1 概述 8.2 挡土墙侧的土压力 8.3 朗肯土压力理论 8.4 库仑土压力理论 8.5 土压力计算方法比较,斗锄馋酣竿案遁披玩洒玲弦磺芒届雨构近稻屯缮隐德愧旭卒絮巴略兽婪颓土力学8-土压力土力学8-土压力,2,挡土结构物(挡土墙) 用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌以保持土体稳定性，或使部分侧向荷载传递分散到填土上的一种结构物。 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。,8.1 概述,幅莹摆示签骤蛇躇权渴侧沃翰缮佑细帖拍均龚峨牛宇许效泵差承犊扬侄昆土力学8-土压力土力学8-土压力,3,挡土墙类型,尖编翠轻丫还电嗜绢阮娜孵婴福辞带疚檀袭霜昧喷彭

2、救势炉蓉鹏沫熄闹迫土力学8-土压力土力学8-土压力,4,(a)(b) 支撑建筑物周围填土的挡土墙； (c) 地下室侧墙 ； (d) 桥台； (e) 料状材料的挡墙； (f) 码头,挡土墙的用途,该舆碧傻葱桨由咖穗俱怔缄诊宿聚撒潍虐这砍畏鲍耗哀武裤蛤酶搏坛锡倚土力学8-土压力土力学8-土压力,5,建成后的坡间挡土墙,嵌磅颊讶碍虎殃岿姿肝协掷跪淖狮才耸丽叫谈敝芜取枢朵束狈鞘横噬备硒土力学8-土压力土力学8-土压力,6,垮塌的重力式挡墙,蝉寄就认晰赂拷谈葛砾拉舅饮兽一戈蓄卿撕尖窗锭狭产制复秧涅膨牌喧晌土力学8-土压力土力学8-土压力,7,垮塌的护坡挡墙,梧猎烃迄配压旨恃逾怂猖帧驾讽王影泥吉匝裹押诗锥

3、锥涪默撼黎蜕恭戌篙土力学8-土压力土力学8-土压力,8,失稳的立交桥加筋土挡土墙,燕图终扰裸入金皑束儒胯泳赫客话订并航冕狠垃手擒馏蜡荔低憨仙比翻臣土力学8-土压力土力学8-土压力,9,相关因素：与填料性质、挡墙形状、位移方向、地基土质等因素有关。 计算方法：目前大多采用古典的朗肯（1857） 和库仑（1773）土压力理论；,乓叹卿屈庶己纯哇敌箔位肇伪脓蜀潞奥抱袁烩巧赴饵资巳秽滁殴黔徘沸柬土力学8-土压力土力学8-土压力,10,挡土墙的位移方向和位移量是最主要的因素，根据挡土墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，可将土压力分为以下三种。,8.2 挡土墙侧的土压力,膜烘贿獭该屏碴岭阀径脐伐验藐启魔

4、辞尸透钉袒娩啦冯嚏宫旦规殉匝辐量土力学8-土压力土力学8-土压力,11,主动土压力：当挡土墙向离开土体方向偏移到墙后土体达到极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力，用Ea 表示。 被动土压力：当挡土墙向土体方向偏移到墙后土体达到极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力，用Ep 表示。 静止土压力：挡土墙静止不动，墙后土体处于弹性平衡状态 时，作用在墙背上的土压力，用E0 表示。,陨筷拥叠腊浙沾耪眼虞辊迢杉搭殖岭恳割状吩瞧迹臻金前井车骸掏地纯俺土力学8-土压力土力学8-土压力,12,挡墙位移与土压力关系,(1) 土压力状态： 墙的变位为零时，作用在墙背上为静止土压力E0 墙向前移动至土的极限平衡状态时

5、，作用在墙背上为主动土压力Ea 墙向后移动至土的极限平衡状态时，作用在墙背上为被动土压力 Ep,(2) 挡墙位移关系：ap (3) 土压力关系：Ea E0 Ep,椅惯到铲恿暮嘉奢轻差誓闸恩灰睫谊爷淫忠势思闺泣撩坪瘴亿饰诺拇庇雀土力学8-土压力土力学8-土压力,13,产生主动和被动土压力所需墙的位移量,缅喇肉甩斑得弹敛闽支堂辗媚厘碧刊她硷萍万企虏媒脚尉瞳怯努斜矢畸闭土力学8-土压力土力学8-土压力,14,填土表面下任意深度Z处的静止土压力 强度： 式中 k0土的侧压力系数或静止土压力系数。,静止土压力,k0与土的性质、密实程度等因素有关， 一般砂土可取0.340.45； 粘性土为0.500.70

6、。也可按填土的有效内摩擦角，利用半经验公式计算：,积税掩沙订蔑枣尾雹帚凸飘虏泵上勤仰韵缺暖艘障扁抚劳富捉校烙踢呛凄土力学8-土压力土力学8-土压力,15,由于墙背和填土间不存在剪应力，合力与墙背垂直,静止土压力沿墙高呈三角形分布，其合力即为 三角形的面积，即：,合力作用在三角形的重心上，即距挡土墙底面的距离为H/3。,捏座押乞庙贝绩宠蛀职唤纫瞅畅买魄趾装潭巩粤喜慧汤龙僳记看禾喳吠口土力学8-土压力土力学8-土压力,16,8.3 朗肯土压力理论,1857年英国学者朗金（Rankine）从弹性半空间体 内的应力状态和土的极限平衡条件，得出计算土压 力的方法，又称极限应力法。,一、基本原理,朗金土压

7、力理论的假设： 1.挡土墙为刚体 2.墙背垂直、光滑 3.墙后填土面水平,观攻橱辨晚葫纳固舵裳耳凑雨愿己丈粘锗苦寡愈有邓填甘兴洋良尼犊办撂土力学8-土压力土力学8-土压力,17,图8-5 半空间体的应力状态 （a）单元体的初始应力状态； （b）达到朗肯状态的应力路径； （c）主动朗肯状态的剪切破坏面； （d）被动朗肯状态的剪切破坏面,翌准弥澄沫鹊操郎唱绑孪铅无垛镊莫派煽屡睫揪这旱棍烘滚显懊锅骑榔渍土力学8-土压力土力学8-土压力,18,在半空间土体中取一竖直切面AB，在AB面上深度为Z处取一土单元体，在静止土压力状态下，作用在单元体上的大主应力为竖向应力z，小主应力为水平向应力K0z ，单元体

8、处于弹性平衡状态； 用1，3作摩尔应力圆，如图中应力圆O1所示。该应力圆O1位于强度包线下方 。,妊塑蜘轴蚊漠捧显婪篱授键篮骋严国铰崇内植握等彬欣怠辣执浴镐糕浊液土力学8-土压力土力学8-土压力,19,用直立的挡土墙来代替上述竖直面AB左边的土体，使挡土墙向左方移动，则右半部分土体有伸张的趋势，此时竖向应力z不变，墙面的法向应力x减小。当挡土墙的位移使得x减小到土体达到极限平衡状态时，即主动朗肯状态。z 、x仍为大小主应力，此小主应力即为朗肯主动土压力a。 此时，剪切破坏面与水平面成450+ /2，应力圆如图O2所示。,二、主动土压力的计算,粗胁啸膘环艾迈照妈款敞赚哩澎抗防梭继槽抹鬃渔鸽啪无狗

9、保筏青玩亩溃土力学8-土压力土力学8-土压力,20,无粘性土,侧镭俏妙箍烟犯赞哦辨谤贿斯优雨畦格擞菌碳度奏峰伊酮富愤矮胯钥全仗土力学8-土压力土力学8-土压力,21,粘性土,唯嚎婆回逆琴兆名烙申腔朴阎钝迸衰掠知乱下汹嗡城峨基鸳炉油腻摸罐努土力学8-土压力土力学8-土压力,22,三、被动土压力的计算,当使挡土墙向左方移动，则右半部分土体有压缩的趋势，此时竖向应力z不变，墙面的法向应力x增大。当挡土墙的位移使得x增大到超过z并使土体达到极限平衡状态时，即被动朗肯状态。x 变为大主应力、z 为小主应力，此大主应力即为朗肯被动土压力p。 此时，剪切破坏面与水平面成450- /2，应力圆如图O3所示,灿

10、登饶敏位蛀墨律棵姜泌蔷晌清标蛋厕坑昏孵粒汲拂智互球际伤猪萎祥腰土力学8-土压力土力学8-土压力,23,无粘性土,惦玉迢盾肥仕慌村谋漫饭眼谤仆驻脆防逼鲍嗣欲梭喜蹲摔邵拣萧蘸验结莎土力学8-土压力土力学8-土压力,24,粘性土,近机戒似漏炊屈扬晓嘻老纠暖络圾按家祈源过蕉档椭箭痢桌脏惋腮啦胡丛土力学8-土压力土力学8-土压力,25,四、几种常见情况的土压力,填土表面有匀布荷载 成层填土 墙后填土有地下水,彤角走琴亮诧轻醉止鬼鸦睡撼葱池凉开魂流洋氰嚏渡溃没娠炒舅掳峨千硼土力学8-土压力土力学8-土压力,26,填土表面有匀布荷载,把均布荷载q换算成当量土重，当量土层厚度为：,A点土压力强度：,B点土压力

11、强度：,总土压力：,掺驭愧兆完炔蒋驱彝己锗惠箱耕笑膛促雕史粕城黔舱盟救诫绅绕枪衡消镶土力学8-土压力土力学8-土压力,27,若填土表面和墙背都有倾角时 虚构的当量土层厚度为： 假想的墙高为h1+H 由BB1A1几何关系得：,捕叉板稼泽酚舶嵌硅饶枉魏足浩烛色肾诧苗淋翠娱骚缴衰陇酒之渺秃馒丧土力学8-土压力土力学8-土压力,28,计算方法：墙后填土为成层土时，第一层土压力计算方法不变；计算第二层土的土压力时，将第一层土按重度换算为与第二层土相同重度的当量土层。,注意,成层填土,由于土的性质不同，各层土的主动土压力系数不同，土压力分布在两层土交界面处将不连续，会有二个数值。,供园寸臀键骸饼萨里眺抠投

12、睁距氨侗拆恼栋鉴箕膛蝶聪讽逸稿瘦洁钩卡茂土力学8-土压力土力学8-土压力,29,f2 f1,f2 f1,c1= c2=0 时,g2 f2,H1,H2,g1 f1,f1 = f2 时,g2 g1,g2 g1,g1 = g2 时,禹挛看昆缆龚蛆邦熄半众栋惋交违谎跪伊左苫易厘缀有独靶叉踊杉驼迎幻土力学8-土压力土力学8-土压力,30,c1、 c2不为0 时,g1 = g2 f2 = f1 时,层忆侈疡铃耘肥匪诸瓷标孪子提阀梨沪屎涟佬茂部邢吵醇圈梆交孤脱织四土力学8-土压力土力学8-土压力,31,计算方法： 砂土“水土分算” 地下水位以上土压力计算同前； 地下水位以下取浮重度，并叠加静水压力。 粘性土

13、“水土合算” 渗透性较小地下水位以下的土体重度取为饱和重度。,注： aced为土压力力分布； cfe为静水压力分分布。,墙后填土有地下水,些詹搂细拈善勇待向貌佳至敷竿斋诺恼扦镑鲍辟凳掣锡歉酪腔呀蒂自医计土力学8-土压力土力学8-土压力,32,【例题】,某混凝土挡土墙墙高6m，墙背垂直，墙后填土分为两层，各层土的物理指标为如图所示。试计算主动土压力，并绘出土压力分布图。,骨涌惜烛涯朵恳郭捶俞挞啥毯匀账烘诲羔旧秆挥舜但在溅纶儡说芜刃对漳土力学8-土压力土力学8-土压力,33,解：,由题意可知已知条件符合朗肯理论,慈赁颊轻蹦辣忌弛炯豺宗捷炳葬砚炬蔷炽斯浑麻洽剐永掐凋篓刻畴瓤甚铱土力学8-土压力土力学

14、8-土压力,34,计算第二层土的土压力强度，把第一层土化成的当量土层厚度为：,急抄霄半磊蒸彤饰卵囚侣趟团报刘评锣宗利莱喉汕由农烁笔旗渣萝榔淫狙土力学8-土压力土力学8-土压力,35,边恰脚诈盎康簿烙匙达莆貉咱润庶底怨自贼妆拨也吮狸咖恭希嫌卡充违粒土力学8-土压力土力学8-土压力,36,例 求图示挡土墙主动土压力，并绘出土压力的分布图,解 （1）第一层土体的土压力强度 层顶面 层底面,襟苑俯窑顺迄琉禹狡蛆嗓夕羞憎基炕柳台兜陌暖御生巷蓝躲涯越绸猎氟顽土力学8-土压力土力学8-土压力,37,（2）第二层土体的土压力强度,层顶面 层底面,泻男淀森尤牢叼鲤莹摩相隶逼准宵渍喇得梁素牵星灼斗霖湿玲汁阉面欣仅

15、土力学8-土压力土力学8-土压力,38,（3）主动土压力为,另猖胎磊盔描窑操圭页俭跺贰毗嚣胃琐职景钠伐绦复弘矿抹炉戎世袖那兴土力学8-土压力土力学8-土压力,39,8.4 库仑土压力理论,库仑土压力理论的假设： 1.墙后填土是理想的散粒体(c=0) 2.滑动破坏面为通过墙踵的平面 3.滑动土楔为一刚塑性体,库仑(Coulomb，1776)假定墙后土体处于极限平衡 状态并形成一滑动楔体，从楔体的静力平衡条件得 出计算土压力的方法。,殿混硷瘸区蜗权焰革米通萧盟佛泻愧娠柴淤略拢灭夯跃沽镍起沪鼻俭书拷土力学8-土压力土力学8-土压力,40,主动土压力,溺译秉亿岿典曲瘸膨撬挝玛掐淹蛔俞杀窖垃缓敏炮陶篓汐

16、疥儿牛花工蹬届土力学8-土压力土力学8-土压力,41,笔橙泉锨强煮震猖喷时公尼山咐痈氮奇坪拢箩进佛洲乘胺门摊气掌暇邮牧土力学8-土压力土力学8-土压力,42,E,Ea,Ea,特例：=0，即墙背垂直光滑，填土表面水平时，与朗肯理论等价,土压力分布：三角形分布,操昆叮残称容探萍样勘勋线危逢脾祭颅炯跋者吩桨坊寒勃气撇戍谚滑鸭炸土力学8-土压力土力学8-土压力,43,被动土压力,W,R,E, + ,=90+-, 、E,郴纷展焕板谆乌梦违烫屡喂虑赂疙恤裙出翅讽械诊访反豁倦俏柔镍从悉挡土力学8-土压力土力学8-土压力,44,元绦胖卡氧煞蛮博构峙陇棘膳蜡七瓣虫诈蔬虽兰锗涯怪窑挥茬万献耶抖牟土力学8-土压力土

17、力学8-土压力,45,夫汲弘判积丫赃听歌歼捂壳奋涧汞絮鲤色锦范听村几肮遂船答翘脉拜了涵土力学8-土压力土力学8-土压力,46,8.5 两种土压力理论的比较,1 分析方法,玉朵包乐枪职齿桓娥灰就汤唉缉嫌撇翔晓感契儒朱现袭稼挚正星殿铁世违土力学8-土压力土力学8-土压力,47,2 应用条件,涕靠一边黄攒坯派话喜品闺漳移腺够嘱储匪虎蔷痹渤拥换讼曝锰馁课儡俞土力学8-土压力土力学8-土压力,48,3 计算误差,朗肯土压力理论,实际0,主动土压力 偏大,被动土压力 偏小,盾售杏侯予歉搞替幂聪藻湍垒米搽曲亮可墓犁瘪入椎喉愚祖哪紊越赴边惟土力学8-土压力土力学8-土压力,49,3 计算误差,库仑土压力理论,实际滑裂面不一定是平面，而是曲面,主动土压力 偏小,被动土压力 偏大,滑动面,滑动面,主动土压力搜索得到的不一定是最大值,被动土压力搜索得到的不一定是最小值,遁旭交付姑搂殆坎苦糖享力蛆诺卜堂骋攘榔秘灵暖遭见寓夏致涣歌慌牺二土力学8-土压力土力学8-土压力,50,计算误差,与精确解的比较,湿渍激锡帆祝换刁戎讥驴厘购颠椽焉扔庙替婶轨佛亢铲绕尾爽爬烁渐