第四章 土压力与土坡稳定.doc

《第四章 土压力与土坡稳定.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、...课题:第四章土压力与土坡稳定一、教学目的：1.掌握基本的土压力计算理论；2.能够进行挡土墙设计和土坡稳定分析二、教学重点：土压力、挡土墙设计、土坡稳定分析三、教学难点：稳定性分析四、教学时数：8学时。五、习题：.......第四章土压力与土坡稳定一、概述1.挡土墙的类型与用途（1）挡土墙：用来侧向支持土体，防治土体坍塌的结构物。（2）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被产生的侧压力。（3）挡土墙类型：1）按结构形式分：重力式、悬臂式、扶壁式、锚杆式、加筋土挡土墙；2）按建筑材料分：砖砌、块石、素混凝土、钢筋混凝土。2.土压力的种类根据挡土墙位移情况和墙后土体所处的应力

2、状态将土压力分为静止土压力、主动土压力、被动土压力。（1）静止土压力（）挡土墙静止不动，墙后填土处于弹性平衡状态，作用在挡土墙背上的土压力。（2）主动土压力（）挡土墙向离开土体偏移至墙后土体达到主动极限平衡状态，作用在墙背上的土压力。（3）被动土压力（）在外力作用下，挡土墙向土体方向偏移，直到墙后土体达到被动极限平衡状态，作用在墙背上的土压力。（4）三种土压力的关系对同一个挡土墙，在相同的墙高和填土条件下：1）2）二、静止土压力1.产生条件：挡土墙静止不动，没有位移和转角。2.静止土压力计算公式(4.1)式中—静止土压力；—静止土压力系数；—填土的重度；图4.1静止土压力计算图—计算点的深度

3、。.......因此，作用在挡土墙上的总总静止土压力分布如图，沿长度方向取1延米，土压力分布图的面积即为总静止土压力（4.2）式中—挡土墙高度；静止土压力系数测定方法：（1）经验值确定：砂土取0.34~0.45；粘性土0.5~0.7；（2）对正常固结土，采用半经验公式计算：（4.2）式中—土的有效摩擦角。（3）日本规：不分种类，均为0.5。注意：（1）填土分层时，可先计算每层土的竖向自重应力，再分别乘以该层土的静止土压力系数，就是该层土的静止土压力分布；（2）在层面上尽管竖向自重应力可以是连续的，但是静止土压力分布可能不连续，原因是静止土压力系数一般是不相等的；（3）（分布力）单位为，单位为

4、（限有限长度墙）。问题1（例题4.1）三、郎肯土压力理论1.基本概念（1）基本假定：如图1）挡土墙背竖直、光滑2）填土表面水平3）墙体为刚性体图4.2郎肯假设2.理论研究如图，取微元体进行研究，结合摩尔库伦破坏理论，在墙体主动伸展和被动压缩过程中，微元体处于弹性平衡状态。（1）主动伸展时，竖直方向为大主应力作用方向，水平面为大主应力作用面，大主应力与破裂面呈（即极限状态下行形成的破裂面与大主应力作用方向的夹角），此时。.......（2）被动压缩时：水平向应力慢慢增大，随后超过竖直向应力，所以水平向应力变成大主应力，竖直面变成大主应力作用面，竖直向应力变成小主应力，竖直面与破裂面呈夹角。图4

5、.3郎肯土压力极限平衡综上，上述分析为极限平衡理论的应用，在弹性平衡下，大主应力，小主应力，伸展状态时，水平方向均匀伸展，应力逐渐减小，达到主动极限平衡状态，称为主动郎肯状态；压缩状态时，竖向应力不变，水平向应力变大，达到被动极限平衡状态，均匀强度包线相切，如图。图4.4郎肯压力与破坏理论的关系处于被动郎肯状态（被动极限平衡状态）时，大主应力沿竖直方向，剪切破坏面与竖直面夹角为，处于主动郎肯状态时，大主应力沿水平方向，剪切破坏面与竖直面夹角为。2.主动土压力挡土墙离开土体向外位移，墙后土体有伸趋势，竖向应力保持不变，水平应力逐渐减小，位移增大到，墙后土体处于郎肯主动状态，墙后土体出现一组滑裂

6、面，他与水平面夹角为，水平应力降低到最小值。根据极限平衡条件：图4.5主动土压力因此郎肯主动土压力强度（4.3）式中—主动土压力，；.......—主动土压力系数，；对于粘性土，，得到如下计算式：（4.4）（1）总主动土压力分布图1）无粘性土分布规律如图可知无粘性土有如下分布规律：l无粘性土主动土压力强度与深度成正比，沿墙高呈三角形分布；l合力大小为分布图形的面积，即三角形的面积图4.6无粘性土压力分布2）粘性土分布规律粘性土主动土压力强度包括两部分：l土的自重应力引起的土压力；l粘聚力引起的负侧压力。可见，负侧压力是一种拉力，由于土与结构之间的抗拉强度很低，受拉极易开裂，在计算中不考虑。从

7、而粘性土就有如下分布规律：l粘性土主动土压力强度存在负侧压力区（计算中不考虑）；图4.7粘性土压力分布图l合力大小为分布图形的面积（不计负侧压力的部分）；l合力作用点在三角形形心处，即作用距墙底。（2）总主动土压力的三要素1)大小对于粘性土，不考虑受拉区，临界深度，此时，可得（4.5）长度方向取1延米，计算三角形面积上的主动土压力为（4.6）对于粘性土，，得到如下计算式：.......（4.7）2）方向：指向