土压力、地基承载力和土坡稳定性(1)教学提纲.ppt

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1、土压力、地基承载力和土坡稳定性(1)第1节概述挡土墙是防止土体坍塌的构筑物，在工程建设领域得到广泛应用。挡土墙的结构型式可以分为重力式、悬臂式和扶壁式。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向压力。2土压力是挡土墙的主要外荷载，所以设计挡土墙时首先要确定土压力的性质、大小、方向和作用点。土压力主动土压力静止土压力被动土压力3地基承载力是指地基承受建筑物荷载的能力。地基在建筑物荷载作用下，如果发生剪切破坏，就会对建筑物的稳定性产生不利的影响。因此，在地基计算中，应验算地基的承载力。土坡天然土坡人工土坡4由于内在或外在因素的影响，土坡可

2、能发生局部土体的滑动失稳，造成事故并危及人身安全。因此，应验算边坡的稳定性，必要时应采取适当的工程措施来保证边坡的稳定性。5第2节挡土墙上的土压力挡土墙上的土压力的大小和分布受到墙体可能的移动方向、墙后填土的种类、填土面的形式等因素的影响。根据墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可分为以下三种：61.主动土压力：当挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力，一般用Ea表示。2.被动土压力：当挡土墙向土体方向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，用Ep表示。3.静止土压力：当挡土墙静止不动，土体处于弹

3、性平衡状态时，土对墙的压力，用E0表示。7滑动面Ea主动土压力8滑动面Ep被动土压力9E0静止土压力10试验研究表明：在相同条件下，静止土压力大于主动土压力而小于被动土压力，即有Ea

4、表面为水平面的半空间（土体向下和沿水平方向都伸展至无穷）。当整个土体都处于静止状态时，各点都处于弹性平衡状态。14竖直截面上的法向应力为：在离地表为z深度处取一单元体，单元体水平截面上的法向应力等于该处土的自重应力，即15由于为半空间，所以土体内每一竖直面都是对称面，因此竖直截面和水平截面上的剪应力都等于零，因而相应截面上的法向应力z和x都是主应力，此时的应力状态可用莫尔圆表示。由于该点处于弹性平衡状态，所以莫尔圆位于抗剪强度包线（破坏包线）的下方。160zK0z弹性平衡状态时的莫尔圆17如果使整个土体在水平方向均匀伸展（x减小）或压缩（

5、x增大），直到土体由弹性平衡状态转为塑性平衡状态。1.土体在水平方向伸展上述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为止（称为主动朗肯状态）。18此时，x达到最低限值a，a是小主应力，z是大主应力，莫尔圆与抗剪强度包线（破坏包线）相切。剪切破坏面与水平面的夹角为。190zK0za主动朗肯状态时的莫尔圆202.土体在水平方向压缩上述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却逐渐增大，直至满足极限平衡条件为止（称为被动朗肯状态）。此时，x达到最高限值p，p是

6、大主应力，z是小主应力，莫尔圆与抗剪强度包线（破坏包线）相切。剪切破坏面与竖直面的夹角为。210zK0zp被动朗肯状态时的莫尔圆220zK0zap三种状态时的莫尔圆23朗肯将上述原理应用于挡土墙的土压力计算中，设想用墙背直立的挡土墙代替半空间左边的土。如果墙背与土的接触面上满足剪应力为零的边界应力条件以及产生主动或被动朗肯状态的边界变形条件，由此可推导出主动和被动土压力计算公式。而如果挡土墙静止不动，则墙后土体的应力状态不变。24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。一、主动土压力由莫尔-库伦强度

7、理论知，当土体中某点处于极限平衡状态时，大主应力1和小主应力3之间满足：251.无粘性土262.粘性土27当挡土墙偏离土体时，由于墙后土体中离地表深度z处的竖向应力（大主应力）不变，而水平应力x却逐渐减小直至进入主动朗肯状态，此时x为小主应力a，由极限平衡条件公式可得1.无粘性土282.粘性土29由以上公式可知：1.无粘性土的主动土压力强度与z成正比，沿墙高的压力呈三角形分布。如取单位墙长，则主动土压力为：30EaH无粘性土的主动土压力强度分布图312.粘性土的主动土压力强度包括两部分：一部分是由自重引起的土压力强度，另一部分是由粘聚力引起

8、的负侧压力强度，这两部分土压力叠加的结果如下图所示。32EaH粘性土的主动土压力强度分布图adebc33其中