土力学-第六章-土压力、地基承载力和土坡稳定课件.ppt

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1、土力学第六章土压力、地基承载力和土坡稳定主讲教师：张成兴6.1概述在港口、水利、路桥及房屋建筑等工程中，挡土结构物（挡土墙）是一种常见的建筑物。挡土结构物的作用是用来挡住墙后的填土并承受来自填土的压力。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称为土压力。本章的任务是讨论土压力的大小和分布规律的确定方法。6.2作用在挡土墙上的土压力土压力的大小和分布规律不仅与挡土墙的高度、填土的性质有关还与挡土墙的刚度及其位移的方向与大小密切相关。土压力：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。土压力的类型与影响因素土压力类型1.静止土

2、压力挡土墙在压力作用下不发生任何方向的位移，墙后填土处于弹性平衡状态时，作用在挡土墙背的土压力Eo被动土压力主动土压力静止土压力土压力2.主动土压力在土压力作用下，挡土墙离开土体向前位移至一定数值，墙后土体达到主动极限平衡状态时，作用在墙背的土压力3.被动土压力在外力作用下，挡土墙推挤土体向后位移至一定数值，墙后土体达到被动极限平衡状态时，作用在墙上的土压力滑裂面EaEp滑裂面4.三种土压力之间的关系-△+△+△-△Eo△a△pEaEoEp对同一挡土墙，在填土的物理力学性质相同的条件下有以下规律：1.Ea＜Eo＜＜Ep2.△p＞＞△a静止土压力

3、的计算作用在挡土结构背面的静止土压力可视为天然土层水平向自重应力K0hhzK0zzh/3静止土压力系数静止土压力强度静止土压力分布:土压力作用点:三角形分布距墙底h/3土的静止土压力系数可以在三轴仪中测定，也可在专门的侧压力仪器中测得。在缺乏试验资料时可按下面经验公式估算砂性土（6.2.2）粘性土（6.2.3）超固结粘性土（6.2.4）式中——土的有效内摩擦角；——正常固结土的值；——超固结土的值；m——经验系数，m=0.4~0.5。静止土压力系数K0的参考值表6-1土名砾石、卵石砂土粉土粘土K00.200.250.400.55静止土压力

4、系数K0的计算6.3朗金土压力理论(Rankine,1857)朗金土压力理论的假设：1）挡土墙背竖直、光滑2）墙后填土面水平朗金土压力理论是通过研究弹性半空间体内的应力状态，根据土的极限平衡条件而得出的土压力计算方法。在离填土面深度z处墙背与填土间无摩擦力产生，故剪应力为零，墙背为主应力面。若挡土墙不出现位移，墙后土体处于弹性平衡状态。弹性平衡状态0zK0z弹性平衡状态时的莫尔应力圆自重应力法向应力1）弹性平衡状态1.土体所处应力状态当挡土墙离开土体向左移动时，墙后土体有伸张趋势。此时，单元体竖向应力z不变，而法向应力x却逐渐减小，z

5、和x仍为大、小主应力。直至满足极限平衡条件（称为主动朗金状态）。0zK0za主动朗金状态时的莫尔应力圆2）主动朗金状态当挡土墙在外力作用下向右挤压土体，此时，单元体竖向应力z不变，而法向应力x却逐渐增大，当x超过z时，x为大主应力，z为小主应力。直至满足极限平衡条件（称为被动朗金状态）。0zK0zp被动朗金状态时的莫尔应力圆3）被动朗金状态0zK0zap三种状态时的莫尔应力圆绿色圆代表静止土压力状态黄色圆代表主动土压力状态红色圆代表被动土压力状态1）无粘性土2.土体的极限平衡条件2）粘性土1）无粘性土3.主动土

6、压力计算--主动土压力系数，若取单位墙长计算：Eah无粘性土的主动土压力强度分布图临界深度2）粘性土若取单位墙长计算：Eah粘性土的主动土压力强度分布图adebc1）无粘性土4.被动土压力计算--被动土压力系数，若取单位墙长计算：Ep无粘性土的被动土压力强度分布图h2）粘性土若取单位墙长计算：Ep粘性土的被动土压力强度分布图h？思考：被动土压力作用点离墙底多高位置处？已知某混凝土挡土墙墙高，满足朗金土压力条件。填土重度，粘聚力，内摩擦角动土压力及其作用点位置并绘出土压力强度分布。。计算墙背所受被【工程实例】：解：挡土墙上的被动土压力的计算：合力

7、作用点在离挡土墙底面高度被动土压力强度分布图5.1填土表面有连续的均布荷载5.其他几种情况下的土压力计算处理方法:将均布荷载换算成位于地表以上的当量土重，即用假想的土重代替均布荷载。当填土面水平时，当量的土层厚度为：5.2填土表面受局部均布荷载荷载对墙背的土压力强度附加值仍为qKa，但其分布范围难于从理论上严格规定。通常采用近似方法处理。5.3成层填土当墙后填土有几种不同种类的水平土层时，第一层土压力按均质土计算。计算第二层土压力时，将上层土按重度换算成与第二层重度相同的当量土层计算。由于各层填土重度不同，使得填土竖向应力分布在土层交界面上出现

8、转折；由于各层填土粘聚力和内摩擦角不同，所以在计算主动或被动土压力系数时，需采用计算点所在土层的粘聚力和内摩擦角第一层填土的土压力强度：第二层填土的土