土力学与地基基础 课件土力学与地基基础6.ppt

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1、第六章土压力与土坡稳定土力学与地基基础目录6.1概述6.2静止土压力6.3郎肯土压力理论6.4库仑土压力理论6.5常见情况下土压力的计算6.6土坡稳定挡土墙是防止土体坍塌下滑的构筑物。土压力是指挡土结构物背后填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力。根据墙的位移方向和大小，作用在墙背上的土压力可分为主动土压力、静止土压力和被动土压力三种。它们与墙身位移之间的关系如下图所示。土压力与墙身位移的关系一墙体变位与土压力二墙体刚度与土压力6.1概述三界限位移墙体变位与土压力根据墙的移动情况和墙后土体所处的应力状态，作用在挡土墙上的土压力可分为以下三种。一、静止土压力若挡土墙静止不动，墙后土体处于

2、弹性平衡状态时，土对墙的压力称为静止土压力，用E0表示。静止土压力可能存在于某些建筑物支撑着的土层中，如地下室外墙、地下水池侧壁。涵洞边墙和船闸边墙等都可近似视为受静止土压力作用。静止土压力可按直线变形体无侧向变形理论求出。墙体变位与土压力二、主动土压力若挡土墙向离开土体方向偏移至墙后土体达到极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力称为主动土压力，用Ea表示。土体内相应的应力状态称为主动极限平衡状态。三、被动土压力若挡土墙在外力作用下，向土体方向的偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在挡土墙上的土压力称为被动土压力，用Ep表示。土体内相应的应力状态称为被动极限平衡状态。一墙体变位与土压力二墙体刚

3、度与土压力6.1概述三界限位移墙体刚度与土压力刚性挡墙，墙背受到的土压力一般近似沿墙高呈上小下大的三角形直线分布。柔性挡土墙，其墙后土压力不再是直线分布而是较复杂的曲线分布。衬板支撑挡土结构，土压力沿支撑结构高度通常呈曲线分布。一墙体变位与土压力二墙体刚度与土压力6.1概述三界限位移界限位移挡土墙的位移大小决定着墙后土体的应力状态和土压力的性质，界限位移是指墙后土体将要出现而未出现滑动面时挡土墙位移的临界值。产生主、被动土压力所需位移量6.2静止土压力静止土压力是墙静止不动,墙后土体处于弹性平衡状态时作用于墙背的侧向压力。根据弹性半无限体的应力和变形理论，z深度处的静止土压力为：一般土的泊

4、松比值，砂土可取0.2～0.25，黏性土可取0.25～0.40，其相应的K0值在0.25～0.67之间。对于理想刚体，μ=0，K0＝0；对于液体，μ=0，K0=1。6.2静止土压力在缺乏试验资料时，可按下式经验公式估算K0值：式中φ'——土的有效内摩擦角；在缺乏试验资料时，除按上式取值外，也可按下表取值。各种土的静止土压力系数6.2静止土压力由上式可知，在均质土中，静止土压力与计算深度呈三角形分布，对于高度为H的竖直挡墙而言，取单位墙长，则作用在墙上静止土压力的合力值E0为:合力E0的方向水平，作用点在距墙底H/3高度处。一基本概念二简单情况下的土压力计算6.3郎肯土压力理论基本概念朗肯土

5、压力理论是从半无限土体的极限平衡应力状态出发，假定墙是刚性的，墙背竖直而光滑，即不考虑墙背与填土之间的摩擦力，墙后填土面为无限延伸的平面。墙背假想为这种半无限体中的一个竖直平面，现从墙后填土面以下任一深度z处M点取一单元土柱进行分析基本概念图6-3返回基本概念简单情况下土压力计算一、主动土压力图6-4返回土压力计算根据土的强度理论，当土体中某点处于极限平衡时，最大主应力与最小主应力之间的关系应满足如下各式：土压力计算土压力计算当挡土墙向后移动或转动，达到被动极限平衡状态出现破裂面时，则土中的竖向应力γZ变为最小主应力σ3，而水平应力变为最大主应力σ1也就是作用在墙背上的被动土压力强度ep，

6、根据根据第五章土的极限平衡条件，可计算出大主应力即被动土压力强度。如图下图(a)所示。一、被动土压力被动土压力强度分布图返回土压力计算一、被动土压力土压力计算一、被动土压力土压力计算例题6-1：某挡土墙高H=5m，墙背光滑、竖直，填土面水平。墙后回填黏性土，其物理力学性质指标为：Υ=18.0kN／m3，c=15kPa，Φ=22°，δ=0°，试求主动、被动土压力强度及总压力的大小、方向、作用点位置及压力分布图。一基本假设二主动土压力6.4库仑土压力理论三被动土压力四部分高度范围的土压力及力的分解基本假设库仑土压力理论的基本假设是挡土墙为刚性的，墙后填土为无黏性砂土，当墙身向前或向后偏移时，墙

7、后滑动土楔体是沿着墙背和一个通过墙踵的平面发生滑动；滑动土楔体可视为刚体。朗肯土压力理论是由应力的极限平衡来求解的，而库仑土压力理论是从挡土结构后填土中的滑动土楔处于极限状态时的静力平衡条件出发，求解主动或被动土压力的。应用库仑理论可以计算无黏性土在各种情况时的土压力，如墙背倾斜，填土面也倾斜，墙背粗糙，与填土间存在摩擦角等。一基本假设二主动土压力6.4库仑土压力理论三被动土压力四部分高度范围的土压力及力的分解主动土压力