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土力学与地基根底工程土力学与地基根底工程主主 讲讲周周 先先 明明土力学与地基根底工程土力学与地基根底工程第五章第五章 土压力、地基承载力、土坡稳定土压力、地基承载力、土坡稳定第五章第五章 土压力、地基承载力、土土压力、地基承载力、土坡稳定坡稳定 5.1 概述 5.2 朗金土压力实际 5.3 库仑土压力实际 5.4 挡土墙设计 5.5 新型挡土构造 5.6 地基破坏型式及地基承载力 5.7 地基的极限承载力 5.8 土坡和地基稳定分析土力学与地基根底工程土力学与地基根底工程 什么是挡土墙？什么是挡土墙？挡土墙的运用挡土墙的运用 挡土墙压力的形状挡土墙压力的形状 1.静止静止 2.自动土压力自动土压力 3.被动土压力被动土压力 土压力实际最初分别由CA库伦(Coulomb)和W.J.M.朗肯(Rankine)提出，其目的主要处理与工程建立有关问题。l773年，法国的C.A.库伦(Coulomb)根据实验创建了著名的砂土抗剪强度公式，提出了计算挡土墙土压力计算的滑楔实际。Charles Augustin de Coulomb(1736-1806)土压力实际土压力实际William John Maquorn Rankine(1820-1872)90余年后，1869年，英国的W.J.M.朗肯(Rankine)又从另一途径提出了挡土墙土压力实际。这些古典的实际和方法，直到今天。仍不失其实际和适用的价值，在工程设计中广泛运用。土压力实际土压力实际预应力锚杆处治 锚索桩板墙处治抗滑桩处治 挖方最高边坡50米护面墙、挂网锚喷砼处治重力式挡土墙处治 挡土墙的类型(a)支撑土坡的挡土墙 (b)堤岸挡土墙(c)地下室侧墙(d)拱桥桥台5.1 土压力概述5.1 土压力概述土压力土压力挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙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背产生的侧压力E填土面填土面码头码头桥台桥台E隧道侧墙隧道侧墙EE挡土墙目的挡土墙目的支挡墙后土体，防止产生坍滑支挡墙后土体，防止产生坍滑墙顶墙顶墙底墙底墙趾墙趾墙面墙面墙背墙背墙锺墙锺 一、土压力类型一、土压力类型被动土压力被动土压力自动土压力自动土压力静止土压力静止土压力土压力土压力n1.1.静止土压力静止土压力 挡土墙在压力作用下不发挡土墙在压力作用下不发生任何变形和位移，墙后生任何变形和位移，墙后填土处于弹性平衡形状时，填土处于弹性平衡形状时，作用在挡土墙背的土压力作用在挡土墙背的土压力Eon2.2.自动土压力自动土压力 在土压力作用下，挡土墙在土压力作用下，挡土墙分开土体向前位移至一定分开土体向前位移至一定数值，墙后土体到达自动数值，墙后土体到达自动极限平衡形状时，作用在极限平衡形状时，作用在墙背的土压力墙背的土压力滑裂面滑裂面Ean3.3.被动土压力被动土压力 Ep滑裂面滑裂面 在外力作用下，挡土墙在外力作用下，挡土墙推挤土体向后位移至一推挤土体向后位移至一定数值，墙后土体到达定数值，墙后土体到达被动极限平衡形状时，被动极限平衡形状时，作用在墙上的土压力作用在墙上的土压力n4.4.三种土压力之间的关系三种土压力之间的关系 -+-EoEaEoEp 对同一挡土墙，在填土对同一挡土墙，在填土的物理力学性质一样的的物理力学性质一样的条件下有以下规律：条件下有以下规律：n1.Ea 1.Ea Eo Eo EpEpn2.2.p p a aa ap p 二、静止土压力计算二、静止土压力计算K0h hzK0zooKhE221zh/3静止土压力静止土压力系数系数zKpoo静止土压力强度静止土压力强度 静止土压力分布静止土压力分布 土压力作用点土压力作用点三角形分布三角形分布 作用点距墙底作用点距墙底h/3 5.2 朗金土压力实际 一、朗金土压力根本实际一、朗金土压力根本实际n1.1.挡土墙背垂直、光滑挡土墙背垂直、光滑 n2.2.填土外表程度填土外表程度 n3.3.墙体为刚性体墙体为刚性体z=z=z zxxK0K0z zzf=0papaKaKaz zppppKpKpz z添加添加减小减小45o-45o-/2 245o45o/2 2大主应力方向大主应力方向自动自动伸展伸展被动被动紧缩紧缩小主应力方向小主应力方向实际出发点：半无限大土体中一点的极实际出发点：半无限大土体中一点的极限平衡形状限平衡形状papapppp f zK0z f=c+tan 土体处于土体处于弹性平衡弹性平衡形状形状自动极限自动极限平衡形状平衡形状被动极限被动极限平衡形状平衡形状程度方向均匀紧缩程度方向均匀紧缩伸展伸展紧缩紧缩自动朗自动朗金形状金形状被动朗被动朗金形状金形状程度方向均匀伸展程度方向均匀伸展处于自动朗金形状，处于自动朗金形状，11方向竖直，剪切方向竖直，剪切破坏面与竖直面夹角为破坏面与竖直面夹角为45o-45o-/2/245o-45o-/2/245o45o/2/2处于被动朗金形状，处于被动朗金形状，33方向竖直，剪切方向竖直，剪切破坏面与竖直面夹角为破坏面与竖直面夹角为45o45o/2/2 二、自动土压力二、自动土压力45o45o/2/2h挡土墙在土压力作用下，产挡土墙在土压力作用下，产生分开土体的位移，竖向应生分开土体的位移，竖向应力坚持不变，程度应力逐渐力坚持不变，程度应力逐渐减小，位移增大到减小，位移增大到a a，墙后，墙后土体处于朗金自动形状时，土体处于朗金自动形状时，墙后土体出现一组滑裂面，墙后土体出现一组滑裂面，它与大主应力面夹角它与大主应力面夹角45o45o/2/2，程度应力降低到最低，程度应力降低到最低极限值极限值z(1)pa(3)极限平衡条件极限平衡条件2452245213ooctgtg朗金自动土压朗金自动土压力系数力系数aaaKczKp2朗金自动土朗金自动土压力强度压力强度z zh/3EahKa 讨论：讨论：当当c=0,c=0,无粘性土无粘性土aaaKczKp2朗金自动土朗金自动土压力强度压力强度aazKphn1.1.无粘性土自动土压力强度与无粘性土自动土压力强度与z z成正比，沿墙高呈三角形分布成正比，沿墙高呈三角形分布n2.2.合力大小为分布图形的面积，即三角形面积合力大小为分布图形的面积，即三角形面积n3.3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h/3h/3处处aKh2)2/1(2cKaEa(h-z0)/3当当c c0,0,粘性土粘性土hn1.1.土的自重引起的土压力土的自重引起的土压力zKazKan2.2.粘聚力粘聚力c c引起的负侧压力引起的负侧压力2cKa2cKa阐明：负侧压力是一种拉力，由于土与阐明：负侧压力是一种拉力，由于土与构造之间抗拉强度很低，受拉极易开裂，构造之间抗拉强度很低，受拉极易开裂，在计算中不思索在计算中不思索负侧压力深度为临界深度负侧压力深度为临界深度z0z0020 aaaKcKzp)K/(cza 20 n1.1.粘性土自动土压力强度存在负粘性土自动土压力强度存在负侧压力区计算中不思索侧压力区计算中不思索n2.2.合力大小为分布图形的面积合力大小为分布图形的面积不计负侧压力部分不计负侧压力部分n3.3.合力作用点在三角形形心，即合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底作用在离墙底(h-z0)/3(h-z0)/3处处220/)KchK)(zh(Eaaa aaaKczKp2 z0hKa-2cKa 三、被动土压力三、被动土压力极限平衡条件极限平衡条件2452245231ooctgtg朗金被动土压朗金被动土压力系数力系数pppKczKp2 朗金被动土压力强度朗金被动土压力强度z(3)pp(1)45o45o/2/2hz z挡土墙在外力作用下，挡土墙在外力作用下，挤压墙背后土体，产生挤压墙背后土体，产生位移，竖向应力坚持不位移，竖向应力坚持不变，程度应力逐渐增大，变，程度应力逐渐增大，位移增大到位移增大到p p，墙后，墙后土体处于朗金被动形状土体处于朗金被动形状时，墙后土体出现一组时，墙后土体出现一组滑裂面，它与小主应力滑裂面，它与小主应力面夹角面夹角45o45o/2/2，程，程度应力增大到最大极限度应力增大到最大极限值值 讨论：讨论：当当c=0,c=0,无粘性土无粘性土pppKczKp2朗金被动土压力强度朗金被动土压力强度ppzKpn1.1.无粘性土被动土压力强度与无粘性土被动土压力强度与z z成正比，沿墙高呈三角形分布成正比，沿墙高呈三角形分布n2.2.合力大小为分布图形的面积，即三角形面积合力大小为分布图形的面积，即三角形面积n3.3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h/3h/3处处hhKph/3EppKh)/(221 当当c c0,0,粘性土粘性土n1.1.土的自重引起的土压力土的自重引起的土压力zKpzKpn2.2.粘聚力粘聚力c c引起的侧压力引起的侧压力2cKp2cKp阐明：侧压力是一种正压力，在计算阐明：侧压力是一种正压力，在计算中应思索中应思索pppKchKhE2212n1.1.粘性土被动土压力强度不存在负侧压力区粘性土被动土压力强度不存在负侧压力区n2.2.合力大小为分布图形的面积，即梯形分布图形面积合力大小为分布图形的面积，即梯形分布图形面积n3.3.合力作用点在梯形形心合力作用点在梯形形心土压力合力土压力合力hEp2cKphKp 2cKphppppKczKp2四、例题分析四、例题分析【例】有一挡土墙，高6米，墙背直立、光滑，墙后填土面程度。填土为粘性土，其重度、内摩擦角、粘聚力如以下图所示，求自动土压力及其作用点，并绘出自动土压力分布图h=6m=17kN/m3c=8kPa=20o【解答】自动土压力系数自动土压力系数49.02452oatgK墙底处土压力强度墙底处土压力强度kPaKchKpaaa8.382临界深度临界深度mKcza34.1)/(20自动土压力自动土压力mkNKchKzhEaaa/4.902/)2)(0自动土压力作用点自动土压力作用点距墙底的间隔距墙底的间隔mzh55.1)(3/1(02cKaz0Ea(h-z0)/36m6mhKa-2cKa=17kN/m3c=8kPa=20o 五、几种常见情况下土压力计算五、几种常见情况下土压力计算n1.1.填土外表有均布荷载以无粘性土为例填土外表有均布荷载以无粘性土为例 zqhABz zq将均布荷载换算成作用在地面上的当量土重将均布荷载换算成作用在地面上的当量土重hq填土外表深度填土外表深度z z处竖向应力为处竖向应力为(q+(q+z)z)相应自动土压力强度相应自动土压力强度aaKqzp)(A A点土压力强度点土压力强度aaaAqKKqp B B点土压力强度点土压力强度aaBKqhp)(，2452 oatgK 五、几种常见情况下土压力计算五、几种常见情况下土压力计算n1.1.填土外表有均布荷载以无粘性土为例填土外表有均布荷载以无粘性土为例 假设填土为粘性土，假设填土为粘性土，c c0 0 临界深度临界深度z0z0 /q)K/(cza20 z0 0阐明存在负侧压力区，计算中应不思索负压力区土压力z0 0阐明不存在负侧压力区，按三角形或梯形分布计算zqhABz zq将均布荷载换算成作用在地面上的当量土重将均布荷载换算成作用在地面上的当量土重n2.2.成层填土情况无粘性土成层填土情况无粘性土 ABCD 1，1 2，2 3，3paApaB上上paB下下paC下下paC上上paD挡土墙后有几层不同类的土挡土墙后有几层不同类的土层，将上层土视为作用在下层，将上层土视为作用在下层土上的均布超载，换算成层土上的均布超载，换算成下层土的性质目的的当量土下层土的性质目的的当量土层，按下层土的目的计算层，按下层土的目的计算h1h2h30aAp111aaBKhp 上上A点B点上界面B点下界面211211aaaBKhKhp 22下下C点上界面C点下界面22211)(aaCKhhp上上322113332211aaaCK)hh(K)hh(p 下下D点3332211)(aaDKhhhp阐明：合力大小为分阐明：合力大小为分布图形的面积，作用布图形的面积，作用点位于分布图形的形点位于分布图形的形心处心处n2.2.成层填土情况粘性土成层填土情况粘性土 ABCDc1，1，1c2，2，2c3，3，3paApaB上上paB下下paC下下paC上上paDh1h2h3112aaAKcp 111112aaaBKcKhp 上上A点B点上界面B点下界面222112aaaBKcKhp 下下C点上界面C点下界面22222112aaaCKcK)hh(p 上上33322112aaaCKcK)hh(p 下下D点3333322112aaaDKcK)hhh(p n3.3.墙后填土存在地下水以无粘性土为例墙后填土存在地下水以无粘性土为例 ABC(h1+h2)Kawh2挡土墙后有地下水时，作用挡土墙后有地下水时，作用在墙背上的土侧压力有土压在墙背上的土侧压力有土压力和水压力两部分，可分作力和水压力两部分，可分作两层计算，普通假设地下水两层计算，普通假设地下水位上下土层的抗剪强度目的位上下土层的抗剪强度目的一样，地下水位以下土层用一样，地下水位以下土层用浮重度计算浮重度计算0aApA点B点aaBKhp1C点aaaCKhKhp21土压力强度土压力强度:水压力强度水压力强度:B点0wBpC点2hpwwC作用在墙背的总压力作用在墙背的总压力为土压力和水压力之为土压力和水压力之和，作用点在合力分和，作用点在合力分布图形的形心处布图形的形心处h1h2h六、例题分析六、例题分析【例1】挡土墙高5m，墙背直立、光滑，墙后填土面程度，共分两层。各层的物理力学性质目的如下图，试求自动土压力Ea，并绘出土压力分布图。h=5m 1=17kN/m3c1=0 1=34o 2=19kN/m3c2=10kPa 2=16oh1=2mh2=3mABCKa10.307Ka20.568【解答】ABCh=5mh1=2mh2=3mA点011aaAzKpB点上界面kPaKhpaaB4.10111上上B点下界面kPaKcKhpaaaB2.4222211下下C点kPaKcKhhpaaaC6.362)(2222211自动土压力合力自动土压力合力mkNEa/6.712/3)6.362.4(2/24.1010.4kPa10.4kPa4.2kPa4.2kPa36.6kPa36.6kPa 1=17kN/m3c1=0 1=34o 2=19kN/m3c2=10kPa 2=16o六、例题分析六、例题分析【例2】垂直光滑挡土墙，墙高5m，墙后填土外表程度，填土为砂，地下水位在填土外表以下2m，地下水位以上填土 ，地下水位以下填土 ，墙后填土外表有超载 。试求自动土压力Ea及水压力，并绘出压力分布图。35,/173 mKNKa10.27Ka20.29533,/203 mKNsat250m/KNq h=5m 1=17kN/m3=35o 2=20kN/m3=33oh1=2mh2=3mABCq【课堂练习】挡土墙高5m，墙背直立、光滑，墙后填土面程度，共分两层。各层的物理力学性质目的如下图，试求自动土压力Ea，并绘出土压力分布图。h=5m 1=17kN/m3=33o c=10KPa 2=19kN/m3=35o c=20KPah1=2mh2=3mABCq=40KN/m2朗金土压力根本实际朗金土压力根本实际n1.1.挡土墙背垂直、光滑挡土墙背垂直、光滑 n2.2.填土外表程度填土外表程度 n3.3.墙体为刚性体墙体为刚性体z=z=z zxxK0K0z zzf=0papaKaKaz zppppKpKpz z添加添加减小减小45o-45o-/2 245o45o/2 2大主应力方向大主应力方向自动自动伸展伸展被动被动紧缩紧缩小主应力方向小主应力方向实际出发点：半无限大土体中一点的极实际出发点：半无限大土体中一点的极限平衡形状限平衡形状papapppp f zK0z f=c+tan 土体处于土体处于弹性平衡弹性平衡形状形状自动极限自动极限平衡形状平衡形状被动极限被动极限平衡形状平衡形状程度方向均匀紧缩程度方向均匀紧缩伸展伸展紧缩紧缩自动朗自动朗金形状金形状被动朗被动朗金形状金形状程度方向均匀伸展程度方向均匀伸展45o-45o-/2/245o45o/2/25.3 库仑土压力实际 一、库仑土压力实际一、库仑土压力实际n1.1.墙后的填土为均匀的墙后的填土为均匀的各向同性的理想散粒体各向同性的理想散粒体 n2.2.土体滑动破坏面为经土体滑动破坏面为经过墙踵的平面过墙踵的平面 n3.3.墙背与滑裂面间的滑墙背与滑裂面间的滑动土楔为一刚性体，本身动土楔为一刚性体，本身无变形无变形hCABq q实际出发点：楔形土体的静力平衡条件实际出发点：楔形土体的静力平衡条件n二、库仑自动土压力二、库仑自动土压力 GhCABq q墙向前挪动或转动时，墙后土体墙向前挪动或转动时，墙后土体沿某一破坏面沿某一破坏面BC破坏，土楔破坏，土楔ABC处于自动极限平衡形状处于自动极限平衡形状土楔受力情况：土楔受力情况：n3.3.墙背对土楔的反力墙背对土楔的反力E,E,大小未知，方大小未知，方向与墙背法线夹角为向与墙背法线夹角为ERn1.1.土楔自重土楔自重G=G=ABC,ABC,方向竖直向下方向竖直向下n2.2.破坏面为破坏面为BCBC上的反力上的反力R,R,大小未知，大小未知，方向与破坏面法线夹角为方向与破坏面法线夹角为 土楔在三力作用下，静力平衡土楔在三力作用下，静力平衡 GhACBq qER)cos()sin(cos)sin()cos()cos(2122qqqqhE滑裂面是恣意给定的，不同滑裂面得滑裂面是恣意给定的，不同滑裂面得到一系列土压力到一系列土压力E，E是是q的函数，的函数，E的最大值的最大值Emax，即为墙背的自动土，即为墙背的自动土压力压力Ea，所对应的滑动面即是最危险，所对应的滑动面即是最危险滑动面滑动面2222)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos)(cos21hEaaaKhE221库仑自动土压库仑自动土压力系数，查表力系数，查表确定确定土对挡土墙背的摩擦土对挡土墙背的摩擦角，根据墙背光滑，角，根据墙背光滑，排水情况查表确定排水情况查表确定0 q qddEaaaazKKzdzddzdEp221自动土压力强度自动土压力强度自动土压力强度沿墙高呈三角形分自动土压力强度沿墙高呈三角形分布，合力作用点在离墙底布，合力作用点在离墙底h/3处，处，方向与墙背法线成方向与墙背法线成，与程度面成，与程度面成hhKahACBEah/3阐明：土压力强度阐明：土压力强度分布图只代表强度分布图只代表强度大小，不代表作用大小，不代表作用方向方向aaKhE221自动土压力自动土压力n三、库仑被动土压力三、库仑被动土压力GhCABq q墙向填土挪动或转动时，墙后土墙向填土挪动或转动时，墙后土体沿某一破坏面体沿某一破坏面BC破坏，土楔破坏，土楔ABC处于被动极限平衡形状处于被动极限平衡形状土楔受力情况：土楔受力情况：n3.3.墙背对土楔的反力墙背对土楔的反力E,E,大小未知，方大小未知，方向与墙背法线夹角为向与墙背法线夹角为n1.1.土楔自重土楔自重G=G=ABC,ABC,方向竖直向下方向竖直向下n2.2.破坏面为破坏面为BCBC上的反力上的反力R,R,大小未知，大小未知，方向与破坏面法线夹角为方向与破坏面法线夹角为 REppppzKKzdzddzdEp 221被动土压力强度被动土压力强度被动土压力强度沿墙高呈三角形分被动土压力强度沿墙高呈三角形分布，合力作用点在离墙底布，合力作用点在离墙底h/3处，处，方向与墙背法线成方向与墙背法线成，与程度面成，与程度面成-hhKphACBEph/3阐明：土压力强度阐明：土压力强度分布图只代表强度分布图只代表强度大小，不代表作用大小，不代表作用方向方向ppKhE221 被动土压力被动土压力库仑被动土压库仑被动土压力系数，查表力系数，查表确定确定三、例题分析三、例题分析【例】挡土墙高4.5m，墙背俯斜，填土为砂土，=17.5kN/m3，=30o，填土坡角、填土与墙背摩擦角等目的如下图，试按库仑实际求自动土压力Ea及作用点10o10o15o15o20o20o4.5mAB10o10oEah/3【解答】由由=10o，=15o，=30o，=20o480.0aKmkNKhEaa/1.85212土压力作用点在距墙底土压力作用点在距墙底h/3=1.5m处处5.4 土压力计算方法讨论n朗肯土压力实际基于土单元体的应力极限平衡条件建立朗肯土压力实际基于土单元体的应力极限平衡条件建立的，采用墙背竖直、光滑、填土外表程度的假定，与实践的，采用墙背竖直、光滑、填土外表程度的假定，与实践情况存在误差，自动土压力偏大，被动土压力偏小情况存在误差，自动土压力偏大，被动土压力偏小n库仑土压力实际基于滑动块体的静力平衡条件建立的，库仑土压力实际基于滑动块体的静力平衡条件建立的，采用破坏面为平面的假定，与实践情况存在一定差距尤采用破坏面为平面的假定，与实践情况存在一定差距尤其是当墙背与填土间摩擦角较大时其是当墙背与填土间摩擦角较大时n墙背与填土之间的摩擦角与墙背粗糙度、填土性质、填墙背与填土之间的摩擦角与墙背粗糙度、填土性质、填土外表倾斜程度、墙后排水条件等要素有关。土外表倾斜程度、墙后排水条件等要素有关。n为保证挡土墙的平安，对土的抗剪强度目的予以折减。为保证挡土墙的平安，对土的抗剪强度目的予以折减。n假设墙后填土是粘性土，采用库仑土压力实际可采用等假设墙后填土是粘性土，采用库仑土压力实际可采用等代内摩擦角或采用广义库仑实际代内摩擦角或采用广义库仑实际5.5 挡土墙设计 一、挡土墙类型一、挡土墙类型n1.1.重力式挡土墙重力式挡土墙块石、砖或素混凝土砌筑而成，块石、砖或素混凝土砌筑而成，靠本身重力维持稳定，墙体抗靠本身重力维持稳定，墙体抗拉、抗剪强度都较低。墙身截拉、抗剪强度都较低。墙身截面尺寸大，普通用于墙高面尺寸大，普通用于墙高H8米的低挡土墙。米的低挡土墙。墙顶墙顶墙基墙基墙趾墙趾墙面墙面墙背墙背E1仰斜仰斜E2直立直立E3俯斜俯斜E1E2E35.5 挡土墙设计 一、挡土墙类型一、挡土墙类型n2.2.悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙钢筋混凝土建造，立臂、墙趾钢筋混凝土建造，立臂、墙趾悬臂和墙踵悬臂三块悬臂板组悬臂和墙踵悬臂三块悬臂板组成，靠墙踵悬臂上的土重维持成，靠墙踵悬臂上的土重维持稳定，墙体内拉应力由钢筋承稳定，墙体内拉应力由钢筋承当，墙身截面尺寸小，充分利当，墙身截面尺寸小，充分利用资料特性，市政工程中常用，用资料特性，市政工程中常用，适用于墙高适用于墙高H5米。米。墙趾墙趾墙踵墙踵立壁立壁钢筋钢筋n3.3.扶壁式挡土墙扶壁式挡土墙针对悬臂式挡土墙立臂受力后针对悬臂式挡土墙立臂受力后弯矩和挠度过大缺陷，增设扶弯矩和挠度过大缺陷，增设扶壁，扶壁间距壁，扶壁间距0.30.6h，墙体稳定靠扶壁间填土重维持，墙体稳定靠扶壁间填土重维持，适用于墙高适用于墙高H10米。米。墙趾墙趾墙踵墙踵扶壁扶壁n4.4.锚定板式与锚杆式挡土墙锚定板式与锚杆式挡土墙预制钢筋混凝土面板、立柱、预制钢筋混凝土面板、立柱、钢拉杆和埋在土中锚定板组成，钢拉杆和埋在土中锚定板组成，稳定由拉杆和锚定板来维持稳定由拉杆和锚定板来维持墙板墙板锚定板锚定板基岩基岩锚杆锚杆 二、挡土墙计算二、挡土墙计算n1.1.稳定性验算：抗倾覆稳定和抗滑稳定稳定性验算：抗倾覆稳定和抗滑稳定n2.2.地基承载力验算地基承载力验算n3.3.墙身强度验算墙身强度验算抗倾覆稳定验算抗倾覆稳定验算zfEaEazEaxG06.10faxfaztzExEGxK抗倾覆稳定条件：抗倾覆稳定条件：)cos(aazEE)sin(aaxEEcotzbxf0tanbzzf挡土墙在土压力作用下能够绕墙趾挡土墙在土压力作用下能够绕墙趾O O点向外倾覆点向外倾覆Ox0 xfbz抗倾覆稳定验算抗倾覆稳定验算zfEaEazEaxG06.10faxfaztzExEGxK抗倾覆稳定条件：抗倾覆稳定条件：挡土墙在土压力作用下能够绕墙趾挡土墙在土压力作用下能够绕墙趾O O点向外倾覆点向外倾覆Ox0 xfbz不满足时应采取的措施：不满足时应采取的措施：u扩展墙断面尺寸，添加墙身分量扩展墙断面尺寸，添加墙身分量u墙趾伸长墙趾伸长u修正墙背外形修正墙背外形u在挡土墙垂直墙背上做卸荷台在挡土墙垂直墙背上做卸荷台抗滑稳定验算抗滑稳定验算3.1)(tatannsGEEGK抗滑稳定条件：抗滑稳定条件：EaEanEatGGnGt0O挡土墙在土压力作用下能够沿根底底面发生滑动挡土墙在土压力作用下能够沿根底底面发生滑动0cosGGn)cos(0aanEE0sinGGt)sin(0aatEE为基底摩擦系数，根据土的类别查表得到抗滑稳定验算抗滑稳定验算3.1)(tatannsGEEGK抗滑稳定条件：抗滑稳定条件：EaEanEatGGnGt0O挡土墙在土压力作用下能够沿根底底面发生滑动挡土墙在土压力作用下能够沿根底底面发生滑动不满足时应采取的措施：不满足时应采取的措施：u扩展墙断面尺寸，添加墙身分量扩展墙断面尺寸，添加墙身分量u挡土墙底面作砂、石垫层挡土墙底面作砂、石垫层u挡土墙底作逆坡挡土墙底作逆坡u在墙趾处加阻滑短桩或在墙踵后在墙趾处加阻滑短桩或在墙踵后加拖板加拖板【课堂练习】挡土墙高5m，墙背直立、光滑，墙后填土面程度，共分两层。各层的物理力学性质目的如下图，试求自动土压力Ea，并绘出土压力分布图。h=5m 1=17kN/m3=33o c=10KPa 2=19kN/m3=35o c=20KPah1=2mh2=3mABCq=40KN/m2抗倾覆稳定验算抗倾覆稳定验算6.10faxfaztzExEGxKzfEaEazEaxG0Ox0 xfbz抗滑稳定验算抗滑稳定验算3.1)(tatannsGEEGKEaEanEatGGnGt0O【例1】一挡土墙重度22KN/m3墙高5m，顶宽2m，底宽3m，墙面倾斜，墙背垂直光滑，填土外表程度，填土为砂，地下水位在填土外表以下2m，地下水位以上填土 ，地下水位以下填土 ，墙后填土外表有超载 。墙底摩擦系数为0.64。实验算挡土墙抗滑及抗倾覆平安系数能否满足要求。35173 ,m/KNKa10.27Ka20.29533203 ,m/KNsat250m/KNq h=5m 1=17kN/m3=35o 2=20kN/m3=33oh1=2mh2=3mABCq2m3mABCh=5mh1=2mh2=3m22.67kPa22.67kPa24.8kPa24.8kPa33.65kPa33.65kPa13.5kPa13.5kPa30kPa30kPa2m3m【例1】一挡土墙重度22KN/m3墙高5m，顶宽2m，底宽3m，墙底摩擦系数为0.64。实验算挡土墙抗滑及抗倾覆平安系数能否满足要求。1=17kN/m3=35o 2=20kN/m3=33o 三、重力式挡土墙的体型与构造三、重力式挡土墙的体型与构造n1.1.墙背倾斜方式墙背倾斜方式重力式挡土墙按墙背倾斜方向分为仰斜、直立和俯斜三重力式挡土墙按墙背倾斜方向分为仰斜、直立和俯斜三种方式，三种方式应根据运用要求、地形和施工情况综种方式，三种方式应根据运用要求、地形和施工情况综合确定合确定E1仰斜仰斜E2直立直立E3俯斜俯斜E1E2E3n2.2.挡土墙截面尺寸挡土墙截面尺寸u砌石挡土墙顶宽不小于砌石挡土墙顶宽不小于0.5m0.5m，混凝土墙可减少为混凝土墙可减少为0.2m0.2m0.4m0.4m，重力式挡土墙根底底宽约为墙高重力式挡土墙根底底宽约为墙高的的1/21/21/31/3u为了添加挡土墙的抗滑稳定性，为了添加挡土墙的抗滑稳定性，将基底做成逆坡将基底做成逆坡u当墙高较大，基底压力超越地当墙高较大，基底压力超越地基承载力时，可加设墙趾台阶基承载力时，可加设墙趾台阶逆坡逆坡墙趾台阶墙趾台阶u挡土墙基底埋深普通应不小于挡土墙基底埋深普通应不小于0.5m0.5mn3.3.墙后排水措施墙后排水措施挡土墙后填土由于雨挡土墙后填土由于雨水入渗，抗剪强度降水入渗，抗剪强度降低，土压力增大，同低，土压力增大，同时产生水压力，对挡时产生水压力，对挡土墙稳定不利，因此土墙稳定不利，因此挡土墙应设置很好的挡土墙应设置很好的排水措施，添加其稳排水措施，添加其稳定性定性墙后填土宜选择透水性较强的填料，例如砂土、砾石、碎墙后填土宜选择透水性较强的填料，例如砂土、砾石、碎石等，假设采用粘土，应混入一定量的块石，增大透水性石等，假设采用粘土，应混入一定量的块石，增大透水性和抗剪强度，墙后填土应分层夯实和抗剪强度，墙后填土应分层夯实n4.4.填土质量要求填土质量要求泄水孔泄水孔粘土夯实粘土夯实滤水层滤水层泄水孔泄水孔粘土夯实粘土夯实粘土夯实粘土夯实 截水沟截水沟 四、挡土墙的设计步骤四、挡土墙的设计步骤n1.1.初步拟定墙身断面尺寸初步拟定墙身断面尺寸n2.2.计算土应力、水压力、基底应力计算土应力、水压力、基底应力n3.3.墙身体料强度验算墙身体料强度验算n4.4.地基稳定性验算地基稳定性验算n5.5.挡土墙抗倾覆、抗滑移验算挡土墙抗倾覆、抗滑移验算n6.6.变形验算变形验算五、例题分析五、例题分析【例2】设计一浆砌块石挡土墙重度23KN/m3，墙高5.5m，墙背垂直光滑，填土外表程度，填土为砂土，=18kN/m3，=35o，墙底摩擦系数为0.6，墙底地基承载力为200KPa。试设计挡土墙的断面尺寸，使之满足抗倾覆、抗滑移稳定要求。h=5.5m=18kN/m3=35obelGFp232max5.6 新型挡土构造n一、锚定板挡土构造一、锚定板挡土构造墙板墙板锚定板锚定板预制钢筋混凝土面板、立柱、预制钢筋混凝土面板、立柱、钢拉杆和埋在土中锚定板组钢拉杆和埋在土中锚定板组成，稳定由拉杆和锚定板来成，稳定由拉杆和锚定板来维持维持n二、加筋土挡土构造二、加筋土挡土构造预制钢筋混凝土面板、土工预制钢筋混凝土面板、土工合成资料制成拉筋接受土体合成资料制成拉筋接受土体中拉力中拉力拉筋拉筋面板面板土工合成资料u是一种新型的岩土工程资料，它以人工合成的聚合物，如是一种新型的岩土工程资料，它以人工合成的聚合物，如塑料、化纤、合成橡胶等为原料，制成各种类型的产品，塑料、化纤、合成橡胶等为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、外表或各种土体之间，发扬加强或维护土置于土体内部、外表或各种土体之间，发扬加强或维护土体的作用。体的作用。u土工合成资料可分为土工织物、土工膜、特种土工合成资土工合成资料可分为土工织物、土工膜、特种土工合成资料和复合型土工合成资料等类型。料和复合型土工合成资料等类型。u特种土工合成资料包括：土工格栅、土工垫、土工格室、特种土工合成资料包括：土工格栅、土工垫、土工格室、土工模袋、土工泡沫塑料等；土工模袋、土工泡沫塑料等；u复合型土工合成资料是由土工织物、土工膜、特种土工合复合型土工合成资料是由土工织物、土工膜、特种土工合成资料复合而成，如复合土工膜、土工复合排水资料等。成资料复合而成，如复合土工膜、土工复合排水资料等。u目前土工合成资料已广泛运用于水利、水电、公路目前土工合成资料已广泛运用于水利、水电、公路 、铁、铁路、建筑、海港、军工等工程领域。路、建筑、海港、军工等工程领域。包裹式加筋土挡墙包裹式加筋土挡墙采用土工布或外层为土工网采用土工布或外层为土工网格内层为土工布双层结合，格内层为土工布双层结合，在土内满铺，每铺一层在其在土内满铺，每铺一层在其上填土压实，将外端部土工上填土压实，将外端部土工布或双层结合层卷回一定长布或双层结合层卷回一定长度，然后再在其上铺放一层度，然后再在其上铺放一层土工布或结合层，每层填土土工布或结合层，每层填土厚厚0.30.30.5 m0.5 m，按前法填土、，按前法填土、压实，逐层增高，直至到达压实，逐层增高，直至到达要求的高度，填筑后，外侧要求的高度，填筑后，外侧设置壁面，为了维护土工合设置壁面，为了维护土工合成资料和美化外观，面板可成资料和美化外观，面板可与加筋土体以一定方式衔接与加筋土体以一定方式衔接或自立坚持稳定，甚至可用或自立坚持稳定，甚至可用植被的方式。植被的方式。三、桩撑挡土构造三、桩撑挡土构造采用桩根底，打入地基一定深采用桩根底，打入地基一定深度，构成板桩墙，用做挡土构度，构成板桩墙，用做挡土构造，基坑工程中运用较广造，基坑工程中运用较广支护桩支护桩5.7 地基破坏型式及地基承载力 地基承载力概念 地基变形三阶段 地基的破坏型式 地基承载力 一、地基承载力概念一、地基承载力概念 1.1.变形要求变形要求 建筑物根底在荷载作用下产生最大沉降量建筑物根底在荷载作用下产生最大沉降量或沉降差，应该在该建筑物所允许的范围内或沉降差，应该在该建筑物所允许的范围内 2.2.稳定要求稳定要求 建筑物的基底压力，应该在地基所允许的建筑物的基底压力，应该在地基所允许的承载才干之内承载才干之内 地基承载力：地基土单位面积接受荷载的才干地基承载力：地基土单位面积接受荷载的才干 二、地基变形的三个阶段二、地基变形的三个阶段 0 0sppcrappcra.a.线性变形阶段线性变形阶段(压密阶段、线弹性压密阶段、线弹性变形阶段变形阶段oaoa段，荷载小，主要产生紧缩变形，段，荷载小，主要产生紧缩变形，荷载与沉降关系接近于直线，土中荷载与沉降关系接近于直线，土中f,f,地基处于弹性平衡形状地基处于弹性平衡形状 二、地基变形的三个阶段二、地基变形的三个阶段 0 0sppcrpuabpcrppu塑性变塑性变形区形区b.b.弹塑性变形阶段剪切阶段、部弹塑性变形阶段剪切阶段、部分剪切阶段分剪切阶段abab段，荷载添加，荷载与沉降关系段，荷载添加，荷载与沉降关系呈曲线，地基中部分产生剪切破坏，呈曲线，地基中部分产生剪切破坏，出现塑性变形区出现塑性变形区 二、地基变形的三个阶段二、地基变形的三个阶段 0 0sppcrpuabcppu延续滑动面延续滑动面c.c.破坏阶段整体剪切破坏阶段破坏阶段整体剪切破坏阶段bcbc段，塑性区扩展，开展成延续滑动段，塑性区扩展，开展成延续滑动面，荷载添加，沉降急剧变化面，荷载添加，沉降急剧变化 地基开场出现剪切破坏即弹性变形阶段转变为弹塑性地基开场出现剪切破坏即弹性变形阶段转变为弹塑性变形阶段时，地基所接受的基底压力称为临塑荷载变形阶段时，地基所接受的基底压力称为临塑荷载pcrpcr 地基濒临破坏即弹塑性变形阶段转变为破坏阶段时，地基濒临破坏即弹塑性变形阶段转变为破坏阶段时，地基所接受的基底压力称为极限荷载地基所接受的基底压力称为极限荷载pupu0 0sppcrapubc 三、地基的破坏方式三、地基的破坏方式 1.1.整体剪切破坏整体剪切破坏a.p-sa.p-s曲线上有两个明显的转机点，可区分地基变形的三曲线上有两个明显的转机点，可区分地基变形的三个阶段个阶段b.b.地基内产生塑性变形区，随着荷载添加塑性变形区开展地基内产生塑性变形区，随着荷载添加塑性变形区开展成延续的滑动面成延续的滑动面c.c.荷载到达极限荷载后，根底急剧下沉，并能够向一侧倾斜，荷载到达极限荷载后，根底急剧下沉，并能够向一侧倾斜，根底两侧地面明显隆起根底两侧地面明显隆起巩固的粘土、密砂地基2.2.部分剪切破坏部分剪切破坏a.p-sa.p-s曲线转机点不明显，没有明显的直线段曲线转机点不明显，没有明显的直线段b.b.塑性变形区不延伸到地面，限制在地基内部某一区域内塑性变形区不延伸到地面，限制在地基内部某一区域内c.c.荷载到达极限荷载后，根底两侧地面悄然隆起荷载到达极限荷载后，根底两侧地面悄然隆起较软的粘土或较松散砂土地基3.3.冲剪破坏冲剪破坏b.b.地基不出现明显延续滑动面地基不出现明显延续滑动面 c.c.荷载到达极限荷载后，根底两侧地面不隆起，而是下陷荷载到达极限荷载后，根底两侧地面不隆起，而是下陷a.p-sa.p-s曲线没有明显的转机点曲线没有明显的转机点软粘土或松砂地基整体剪切破坏整体剪切破坏0 0sppcrpuabcu地基开场出现剪切破坏即弹性地基开场出现剪切破坏即弹性变形阶段转变为弹塑性变形阶段变形阶段转变为弹塑性变形阶段时，地基所接受的基底压力称为临时，地基所接受的基底压力称为临塑荷载塑荷载pcrpcru地基濒临破坏即弹塑性变形阶地基濒临破坏即弹塑性变形阶段转变为破坏阶段时，地基所接段转变为破坏阶段时，地基所接受的基底压力称为极限荷载受的基底压力称为极限荷载pupu四、地基承载力四、地基承载力 1 1、塑性区的开展范围、塑性区的开展范围 zzbdq=0dp01133)sin(00031 dp根据弹性实际，地基中恣根据弹性实际，地基中恣意点由条形均布压力所引意点由条形均布压力所引起的附加大、小主应力起的附加大、小主应力 M四、地基承载力四、地基承载力 1 1、塑性区的开展范围、塑性区的开展范围 假定在极限平衡区土的静止侧压力系数假定在极限平衡区土的静止侧压力系数K0=1K0=1，M M点土点土的自重应力所引起的大小主应力均为的自重应力所引起的大小主应力均为 0d+0d+z zz)sin(000031ddpzzbdq=0 dp01133M四、地基承载力四、地基承载力 1 1、塑性区的开展范围、塑性区的开展范围 M点到达极限平衡形状，大、小主应力满足极限平衡条件点到达极限平衡形状，大、小主应力满足极限平衡条件dcdpz 0000tgsinsin)(zzbdq=0 dp01133M塑性区边境方程塑性区边境方程塑性变塑性变形区形区dcdpz 0000tgsinsin)(塑性区最大深度塑性区最大深度zmaxzmax01sincos000 dpddzddpz 00maxtgc2ctg 塑性变塑性变形区形区 2 2、临塑荷载、临塑荷载pcrpcr和界限荷载和界限荷载当当zmaxzmax0 0，地基所，地基所能接受的基底附加能接受的基底附加压力为临塑荷载压力为临塑荷载dctgctgcdpcr002)(塑性区开展深度在塑性区开展深度在某一范围内所对应某一范围内所对应的荷载为界限荷载的荷载为界限荷载dctgbdctgcp004/12/)4/(dctgbdctgcp003/12/)3/(中心荷载中心荷载偏心荷载偏心荷载 留意留意:(1)(1)计算公式适用于条形根底计算公式适用于条形根底,假设近似地用于矩形、圆形根假设近似地用于矩形、圆形根底，结果偏于平安底，结果偏于平安(2)(2)计算土中由自重产生的主应力时，假定土的侧压力系数计算土中由自重产生的主应力时，假定土的侧压力系数为为1 1，与土的实践情况不符，但可使计算公式简化，与土的实践情况不符，但可使计算公式简化(3)(3)在计算临界荷载时，土中曾经出现塑性区，但土中应力在计算临界荷载时，土中曾经出现塑性区，但土中应力是按弹性实际计算的，实际上相互矛盾，所产生的误差随是按弹性实际计算的，实际上相互矛盾，所产生的误差随着塑性区范围的扩展而扩展着塑性区范围的扩展而扩展 3 3、例题分析、例题分析 【例】某条基，底宽b=1.5m，埋深d=2m，地基土的重度19kN/m3，饱和土的重度sat21kN/m3,抗剪强度目的为=20，c=20kPa,求(1)该地基承载力p1/4,(2)假设地下水位上升至地表下1.5m，承载力有何变化。【解答】kPadctgbdctgcp1.2442/)4/(004/1 (1)(1)(2)(2)地下水位上升时，地下水位以下土的重度用有效重度地下水位上升时，地下水位以下土的重度用有效重度3/0.11mkNwsatkPadctgbdctgcp7.2252/)4/(004/130/0.172115.0195.1mkN阐明：当地下水位上升时，地基的承载力将降低阐明：当地下水位上升时，地基的承载力将降低5.8 地基的极限承载力地基到达完全剪切破坏、丧失整体稳定时的临界荷载地基到达完全剪切破坏、丧失整体稳定时的临界荷载1.1.整体剪切破坏整体剪切破坏2.2.部分剪切破坏部分剪切破坏3.3.冲剪破坏冲剪破坏5.8 地基的极限承载力 一、普朗德尔极限承载力实际一、普朗德尔极限承载力实际 1920 1920年，普朗特尔根据塑性实际，在研讨刚性物体年，普朗特尔根据塑性实际，在研讨刚性物体压入均匀、各向同性、较软的无分量介质时，导出到达压入均匀、各向同性、较软的无分量介质时，导出到达破坏时的滑动面外形及极限承载力公式破坏时的滑动面外形及极限承载力公式 假定：一个底面光滑的条形根底放在无分量的地基外假定：一个底面光滑的条形根底放在无分量的地基外表上，在均布荷载下，地基发生整体剪切破坏表上，在均布荷载下，地基发生整体剪切破坏Pbccdd45o45o/2/245o45o /2/2将无限长，底面光滑的荷载板置于无质量的土将无限长，底面光滑的荷载板置于无质量的土(0)0)的外表的外表上，荷载板下土体处于塑性平衡形状时，塑性区分成五个区上，荷载板下土体处于塑性平衡形状时，塑性区分成五个区区：自动朗肯区，区：自动朗肯区，1 1竖直向，破裂面与程度面成竖直向，破裂面与程度面成45o45o/2 2区：普朗特尔区，边境是对数螺线区：普朗特尔区，边境是对数螺线 区：被动朗肯区，区：被动朗肯区，1 1程度向，破裂面与程度面成程度向，破裂面与程度面成45o45o/2 2普朗特尔实际的极限承载力实际解普朗特尔实际的极限承载力实际解cucNp 1)2/45()exp(ctg02tgtgNc承载力系数承载力系数当根底有埋深当根底有埋深d d 时时qcudNcNp0 )2/45()exp(02tgtgNq 二、太沙基极限承载力实际二、太沙基极限承载力实际 底面粗糙，基底与土之间底面粗糙，基底与土之间有较大的摩擦力，能阻止有较大的摩擦力，能阻止基底土发生剪切位移，基基底土发生剪切位移，基底以下土不会发生破坏，底以下土不会发生破坏，处于弹性平衡形状。处于弹性平衡形状。P Pa aa ab bc cc cd dd d45o45o/2/245o45o/2 2区：弹性压密区区：弹性压密区(弹性核弹性核)区：普朗特尔区，边境是对数螺线区：普朗特尔区，边境是对数螺线 区：被动朗肯区，区：被动朗肯区，1 1程度向，破裂面与程度面成程度向，破裂面与程度面成45o45o/2 2u太沙基实际的极限承载力实际解：太沙基实际的极限承载力实际解：cqucNdNbNp 021 适用于条形根底整体剪切破坏情况适用于条形根底整体剪切破坏情况1)2/45()exp(02 tgtgNcctg)2/45()exp(02 tgtgNq tgNNqr)1(5.1 u太沙基实际的极限承载力实际解：太沙基实际的极限承载力实际解：cqucNdNbNp 021 适用于条形根底整体剪切破坏情况适用于条形根底整体剪切破坏情况方形根底方形根底u部分剪切破坏时地基极限承载力：部分剪切破坏时地基极限承载力：cquNcNdNbp 32210 Nr、Nq、Nc为部分剪切破坏时承载力系数为部分剪切破坏时承载力系数对于方形和圆形根底，太沙基提出采用阅历系数修正后的公式对于方形和圆形根底，太沙基提出采用阅历系数修正后的公式 cqucNdNbNp2.14.00 圆形根底圆形根底cqucNdNbNp2.16.00 三、汉森极限承载力实际三、汉森极限承载力实际 对于均质地基、根底底面完全光滑，受中心倾斜荷载作用对于均质地基、根底底面完全光滑，受中心倾斜荷载作用ccccccqqqqqqubgidScNbgidSdNbgidSbNp02/1汉森公式汉森公式Sr、Sq、Sc 根底的外形系数ir、iq、ic 荷载倾斜系数dr、dq、dc 深度修正系数gr、gq、gc 地面倾斜系数br、bq、bc 基底倾斜系数Nr、Nq、Nc 承载力系数阐明：相关系数均可以有相关公式进展计算阐明：相关系数均可以有相关公式进展计算 四、地基承载力的平安度四、地基承载力的平安度2 23 3表表6.5 6.5 五、影响地基承载力的要素五、影响地基承载力的要素 1 1、根底宽度及埋深、根底宽度及埋深2 2、地基土的抗剪强度目的、地基土的抗剪强度目的3 3、地下水位、地下水位【例】某条基，底宽b=2m，埋深d=1m，地基土为粉质粘土，重度18.4kN/m3，饱和土的重度sat20kN/m3,抗剪强度目的为=20，c=10kPa,地下水位较深。试问：(1)该地基的极限荷载与承载力K=2.5(2)假设加大根底埋深为d=1.5m，地基承载力有何变化(3)假设加大根底宽度为b=3m，地基承载力有何变化(4)假设地下水位上升至根底底面，地基承载力有何变化(5)假设地基土=30，c=10kPa，求地基承载力 六、例题分析六、例题分析 cqucNdNbNp 021 5.9 土坡稳定分析 无粘性土土坡稳定分析 粘性土土坡稳定分析 土坡稳定分析中有关问题 学习要求：学习要求：掌握土坡滑动失稳的机理，砂土土坡、粘土土坡的整体稳定掌握土坡滑动失稳的机理，砂土土坡、粘土土坡的整体稳定分析方法和成层土土坡稳定分析条分法。分析方法和成层土土坡稳定分析条分法。一、土坡稳定概述天然土坡天然土坡人工土坡人工土坡由于地质作用而由于地质作用而自然构成的土坡自然构成的土坡 在天然土体中开挖在天然土体中开挖或填筑而成的土坡或填筑而成的土坡 山坡、江河山坡、江河湖海岸坡湖海岸坡基坑、基槽、基坑、基槽、路基、堤坝路基、堤坝坡底坡底坡脚坡脚坡角坡角坡顶坡顶坡高坡高土坡稳定分析问题土坡稳定分析问题一、土坡稳定概述 土坡失稳含义：土坡失稳含义：填方或挖方土坡由于坡角过陡、坡填方或挖方土坡由于坡角过陡、坡顶荷重过大、振动以及地下水自坡面溢出顶荷重过大、振动以及地下水自坡面溢出等要素导致土坡滑动、丧失稳定等要素导致土坡滑动、丧失稳定 土坡失稳缘由：土坡失稳缘由：1 1、外界力的作用破坏了土体内原来的应力、外界力的作用破坏了土体内原来的应力平衡形状平衡形状,土坡内剪应力添加土坡内剪应力添加 2 2、土的抗剪强度由于遭到外界各种要素的、土的抗剪强度由于遭到外界各种要素的影响而降低，促使土坡失稳破坏。影响而降低，促使土坡失稳破坏。u1.土坡坡度：土坡坡度有两种表示方法：一种以土坡坡度：土坡坡度有两种表示方法：一种以高度与程度尺度之比来表示，一种以坡角表示，高度与程度尺度之比来表示，一种以坡角表示，坡角越小土坡越稳定，但不经济；坡角越小土坡越稳定，但不经济；u2.土坡高度：土坡高度：H越小，土坡越稳定；越小，土坡越稳定；u3.土的性质：其性质越好，土坡越稳定；土的性质：其性质越好，土坡越稳定；u4.气候条件：晴朗枯燥土的强度大，稳定性好；气候条件：晴朗枯燥土的强度大，稳定性好；u5.地下水的浸透：土坡中存在与滑动方向浸透力，地下水的浸透：土坡中存在与滑动方向浸透力，不利；不利；u6.剧烈地震：在地震区遇剧烈地震，会使土的强剧烈地震：在地震区遇剧烈地震，会使土的强度降低，且地震力或使土体产生孔隙水压力，那度降低，且地震力或使土体产生孔隙水压力，那么对土坡稳定性不利。么对土坡稳定性不利。影响土坡稳定的要素影响土坡稳定的要素 稳定分析方法：稳定分析方法：采用极限平衡实际，假定滑动面外形，用采用极限平衡实际，假定滑动面外形，用库仑定律，计算稳定平安系数库仑定律，计算稳定平安系数K K坡底坡底坡脚坡脚坡角坡角坡顶坡顶坡高坡高坡面坡面坡肩坡肩根本假设根本假设 根据实践观测，由均质砂性土构成的土坡，破坏时滑动根据实践观测，由均质砂性土构成的土坡，破坏时滑动面大多近似于平面，成层的非均质的砂类土构成的土坡，破面大多近似于平面，成层的非均质的砂类土构成的土坡，破坏时的滑动面也往往近于一个平面，因此在分析砂性土的土坏时的滑动面也往往近于一个平面，因此在分析砂性土的土坡稳定时，普通均假定滑动面是平面。坡稳定时，普通均假定滑动面是平面。二、无粘性土坡稳定分析 简单土坡是指土坡的坡度不变，顶面和底面都是程度的，且土质均匀，无地下水。二、无粘性土坡稳定分析二、无粘性土坡稳定分析TT均质的无粘性土土坡，均质的无粘性土土坡，在枯燥或完全浸水条在枯燥或完全浸水条件下，土粒间无粘结件下，土粒间无粘结力力 只需位于坡面上的土单只需位于坡面上的土单元体可以坚持稳定，那元体可以坚持稳定，那么整个坡面就是稳定的么整个坡面就是稳定的 单元体单元体稳定稳定TT土坡整土坡整体稳定体稳定NWWTTN稳定条件：稳定条件：T Ts
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