最新土力学课件-第6章-土压力与土坡稳定.教学讲义PPT.ppt

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1、土力学课件-第6章-土压力与土坡稳定.在土木工程实践中,经常要计算作用在各种挡土结构上的侧压力,其中最常见的是土压力。土压力的准确计算是相当困难的问题。因为它与墙的位移方向与大小、墙后填土的种类和性质、墙背的倾斜方向与粗糙程度等多种因素有关。本章介绍的计算方法是目前在工程实践中最常用的方法。山体滑坡斜坡上的岩土体由于各种原因在重力作用下沿一定的软弱面(或软弱带)整体地向下滑动的现象叫滑坡。图a图b侧墙挡土墙一、挡土墙的应用举例E填土面码头桥台E这些结构物都会受到土压力的作用。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

2、生的侧压力。作用于挡土墙背上的土压力是设计挡土墙要考虑的主要荷载。二、土压力的类型试验表明，土压力的大小主要与挡土墙的位移、挡土墙的形状、墙后填土的性质等因素有关，但起决定因素的是墙的位移。根据墙身位移的情况，作用在墙背上的土压力可分为静止土压力、主动土压力和被动土压力。F被动土压力Ep静止土压力E0主动土压力Ea土压力按结构的位移情况和墙后填土所处的应力状态，将土压力分为以下三种：静止土压力E0：挡土墙的刚度很大，在土压力作用下不产生移动或转动，墙后土体处于静止状态，此时作用在墙背上的土压力称为静止土压力。例如地下室外墙受到的土

3、压力。主动土压力Ea：若挡土墙在墙后填土压力作用下，背离填土方向移动，这时作用在墙上的土压力将由静止土压力逐渐减小，当墙后土体达到极限平衡状态，并出现连续滑动面而使土体下滑时，土压力减到最小值，称为主动土压力。被动土压力Ep：若挡土墙在外力作用下，向填土方向移动，这时作用在墙上的土压力将由静止土压力逐渐增大，一直到土体达到极限平衡状态，并出现连续滑动面，墙后土体将向上挤出隆起，这时土压力增至最大值，称为被动土压力。Ea

4、及挡土结构的位移有关，挡土结构的位移情况是影响土压力性质的关键因素。EEP△-△a+△pEaE0土压力与挡土结构位移之间的关系△a＜△＜△p土压力的计算是个比较复杂的问题，其实质是土的抗剪强度的一种应用。静止土压力的计算主要应用了弹性理论方法和经验方法；主动土压力和被动土压力的计算则是应用了土体极限平衡理论，计算方法包括经典的朗肯土压力理论和库仑土压力理论以及以上述理论为基础发展起来的计算方法和图解法。6.2静止土压力计算一、墙背竖直时的静止土压力计算静止土压力可根据半无限弹性体的应力状态进行计算。在土体表面下任意深度处取一微小单

5、元体（图（１）），其上作用着竖向的土自重应力和侧压力，这个侧压力的反作用力就是静止土压力。根据半无限弹性体在无侧移的条件下侧压力与竖向应力之间关系，该处的静止土压力强度可按下式计算：P0=K0rZ（6-1）P0=K0rZ（6-1）式中K0—静止土压力系数；r—土体重度，kN/m3。静止土压力系数的确定方法:E0H墙背竖直时的静止土压力强度分布图rZK0rZ图（１）K0rH由式（6-1）可知，静止土压力沿挡土结构竖向为三角形分布（图（１））。如果取单位挡土结构长度，则作用在挡土结构上的静止土压力为：式中h—挡土结构高度，m。E0的作

6、用点在距离墙底h/3处。二、墙背倾斜时的静止土压力计算对于挡土墙背倾斜的情况，作用在单位长度上的静止土压力可根据土楔体的静力平衡条件求得。作用在土楔体上的力有三个：1.土体自重Ｗ０2.ＡＢ，面上的静止土压力Ｅ０，3.墙背ＡＢ面上的土反力Ｅ０二、墙背倾斜时的静止土压力计算Ｗ０Ｅ０，Ｅ０Ｅ０Ｅ０，Ｗ０aAB,B墙背俯斜时的静止土压力1.作用在ＡＢ，面上的静止土压力，作用方向水平向左。2.土体自重，作用方向垂直向下。墙背倾角3.作用在墙背ＡＢ上的土反力Ｅ０。根据土楔体ＡＢＢ，的静力平衡条件可得：Ｅ０与水平方向的夹角a由下式求得：再通过三

7、角形关系可求得Ｅ０与ＡＢ面法线之间的夹角为：Ｅ０的作用点在距离墙底1/3h0第三节朗肯土压力理论一、基本概念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.墙后填土面水平从这些假定出发，墙背处没有摩擦力，土体的竖直面和水平面没有剪应力，故竖直方向和水平方向的应力为主应力。而竖直方向的应力即为土的竖向自重应力。如果挡土墙的材料采用素混凝土或钢筋混凝土，可认为墙背表面光滑，不计摩擦力；若是砌石挡土墙，则必须计入摩擦力。0zK0z弹性平衡状态时的莫尔圆自重应力竖直截面上的法向应

8、力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）。0zK0za主动朗肯状态时的莫尔圆土体处于极限平衡状态时的最大主应力为rZ，而最小主应力为K0rZ，