土压力计算ppt课件

第五章第五章土压力计算土压力计算E5.1 5.1 土压力的种类与影响因素土压力的种类与影响因素E5.2 5.2 静止土压力计算静止土压力计算E5.3 5.3 朗肯土压力理论朗肯土压力理论E5.4 5.4 库仑土压力理论库仑土压力理论E5.5 5.5 规范规范法计算土压力法计算土压力E5.6 5.6 挡土墙设计挡土墙设计第五章土压力计算5.1土压力的种类与影响因素1山体滑坡山体滑坡5.1 5.1 土压力的种类土压力的种类山体滑坡5.1土压力的种类2峨眉山山体滑坡正在抢修峨眉山山体滑坡正在抢修3中国重庆市武隆县发生山体滑坡性地质灾害中国重庆市武隆县发生山体滑坡性地质灾害的现场。此次滑坡产生土石方二万余立方米，的现场。此次滑坡产生土石方二万余立方米，由于山体中发生风化，加上大量雨水浸泡，由于山体中发生风化，加上大量雨水浸泡，诱发了山体一侧突然发生滑坡灾害。诱发了山体一侧突然发生滑坡灾害。中国重庆市武隆县发生山体滑坡性地质灾害的现场。此次滑坡产生土4延安宝塔面临滑坡威胁延安宝塔面临滑坡威胁延安宝塔面临滑坡威胁5土压力通常是指挡土墙后的填土因自重或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生的侧压力。外荷载作用对墙背产生的侧压力。E填土面填土面码头码头桥台桥台E隧道侧墙隧道侧墙E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生的侧6挡土墙应用举例挡土墙应用举例挡土墙应用举例7建成后的坡间挡土墙建成后的坡间挡土墙建成后的坡间挡土墙8挡土墙发生事故的例子挡土墙发生事故的例子多瑙河码头岸墙滑动多瑙河码头岸墙滑动挡土墙发生事故的例子多瑙河码头岸墙滑动9英国伦敦铁路挡土墙滑动图英国伦敦铁路挡土墙滑动图英国伦敦铁路挡土墙滑动图10垮塌的重力式挡墙垮塌的重力式挡墙垮塌的重力式挡墙11垮塌的护坡挡墙垮塌的护坡挡墙垮塌的护坡挡墙12失稳的失稳的立交桥立交桥加筋土挡土墙加筋土挡土墙失稳的立交桥加筋土挡土墙13静止压力静止压力被动土压力被动土压力主动土压力主动土压力土压力土压力一、土压力类型一、土压力类型按挡土结构的位移按挡土结构的位移方向、大小及土体方向、大小及土体所处的平衡状态所处的平衡状态静止压力被动土压力主动土压力土压力一、土压力类型按挡土结构的14土压力值介于上述三种极限状态下的土压力值土压力值介于上述三种极限状态下的土压力值之间。土压力的大小及分布与作用在挡土结构之间。土压力的大小及分布与作用在挡土结构上的土体性质、挡土结构本身的材料及挡土结上的土体性质、挡土结构本身的材料及挡土结构的位移有关，其中挡土结构的位移情况是关构的位移有关，其中挡土结构的位移情况是关键因素。键因素。土压力与挡土结构位移土压力与挡土结构位移d d的关系的关系产生被动土压力产生被动土压力所需要的位移量所需要的位移量大大超过产生主大大超过产生主动土压力所需要动土压力所需要的位移量。的位移量。二、影响土压力的因素二、影响土压力的因素土压力值介于上述三种极限状态下的土压力值之间。土压力的大小及15二、影响土压力的因素二、影响土压力的因素2挡土墙的形状挡土墙的形状挡土墙剖面形状，包括墙背为竖直或是倾挡土墙剖面形状，包括墙背为竖直或是倾斜，墙背为光滑或粗糙，不同的情况，土斜，墙背为光滑或粗糙，不同的情况，土压力的计算公式不同，计算结果也不一样。压力的计算公式不同，计算结果也不一样。3填土的性质填土的性质挡土墙后填土的性质，包括填土的松密程挡土墙后填土的性质，包括填土的松密程度，即重度、干湿程度等；土的强度指标度，即重度、干湿程度等；土的强度指标内摩擦角和粘聚力的大小；以及填土的形内摩擦角和粘聚力的大小；以及填土的形状（水平、上斜或下斜）等，都将影响土状（水平、上斜或下斜）等，都将影响土压力的大小。压力的大小。二、影响土压力的因素2挡土墙的形状16E0H静止土压力的分布静止土压力的分布第二节第二节静止土压力计算静止土压力计算水平向的自重应力水平向的自重应力E0H静止土压力的分布第二节静止土压力计算水平向的自重17例例5-1已知某挡土墙高已知某挡土墙高4.0m，墙背垂直光，墙背垂直光滑，墙后填土面水平，填土重力密度为滑，墙后填土面水平，填土重力密度为=18.0kNm3，静止土压力系数，静止土压力系数Ko=0.65，试计，试计算作用在墙背的静止土压力大小及其作用点，算作用在墙背的静止土压力大小及其作用点，并绘出土压力沿墙高的分布图。并绘出土压力沿墙高的分布图。例5-1已知某挡土墙高4.0m，墙背垂直18例例51已知某挡土墙高已知某挡土墙高4.0m，墙背垂直光滑，墙后填土，墙背垂直光滑，墙后填土面水平，填土重力密度为面水平，填土重力密度为=18.0kNm3，静止土压力系数，静止土压力系数Ko=0.65，试计算作用在墙背的，试计算作用在墙背的静止土压力大小及其作用点，并静止土压力大小及其作用点，并绘出土压力沿墙高的分布图。绘出土压力沿墙高的分布图。解解:按静止土压力计算按静止土压力计算公式，墙顶处静止土压公式，墙顶处静止土压力强度为：力强度为：墙底处静止土压力强度为：墙底处静止土压力强度为：例51已知某挡土墙高4.0m，墙背垂直19土压力沿墙高分布图如图所示，土压力合力土压力沿墙高分布图如图所示，土压力合力Eo的大小的大小通过三角形面积求得：通过三角形面积求得：静止土压力静止土压力E0的作用点离墙底的距离为：的作用点离墙底的距离为：建筑物地下室的外墙、建筑物地下室的外墙、地下水池的侧壁、涵洞地下水池的侧壁、涵洞的侧壁以及的侧壁以及不产生任何不产生任何位移的挡土构筑物，其位移的挡土构筑物，其侧壁所受到的土压力可侧壁所受到的土压力可按静止土压力计算。按静止土压力计算。土压力沿墙高分布图如图所示，土压力合力Eo的20第三节第三节 朗肯土压力理论朗肯土压力理论朗肯土压力简介朗肯土压力简介土的极限土的极限平衡条件平衡条件半空间的半空间的应力状态应力状态土压力的土压力的计算方法计算方法朗肯土压力理论的假设：朗肯土压力理论的假设：1.1.挡土墙背面竖直挡土墙背面竖直 2.2.墙背光滑墙背光滑 3.3.墙后填土面水平墙后填土面水平第三节朗肯土压力理论朗肯土压力简介土的极限半空间的土21土压力计算ppt课件22该点达极限平该点达极限平衡需满足什么衡需满足什么条件？条件？该点达极限平衡需满足什么条件？230 zK0 z弹性平衡状态时的莫尔圆弹性平衡状态时的莫尔圆自重应力自重应力竖直截面上的法向应力竖直截面上的法向应力一、朗肯土压力的基本原理一、朗肯土压力的基本原理0zK0z弹性平衡状态时的莫尔圆自重应力竖直截面上的24 1.土体在水平方向伸展土体在水平方向伸展 单元体在水平截面上的法向应力单元体在水平截面上的法向应力 z不变，不变，而竖直截面上的法向应力而竖直截面上的法向应力 x却逐渐却逐渐减小减小，直至，直至满足极限平衡条件（称为满足极限平衡条件（称为主动朗肯状态主动朗肯状态）。）。0 zK0 z a主动朗肯状态主动朗肯状态时的莫尔圆时的莫尔圆1.土体在水平方向伸展0zK0za主动朗肯状态时25 2.土体在水平方向压缩土体在水平方向压缩 单元体在水平截面上的法向应力单元体在水平截面上的法向应力 z不变而竖不变而竖直截面上的法向应力直截面上的法向应力 x却逐渐却逐渐增大增大，直至满足极，直至满足极限平衡条件（称为限平衡条件（称为被动朗肯状态被动朗肯状态）。）。0 zK0 z p被动朗肯状态被动朗肯状态时的莫尔圆时的莫尔圆2.土体在水平方向压缩0zK0zp被动朗肯状态时260 zK0 z a p三种状三种状态时的态时的莫尔圆莫尔圆0zK0zap三种状态时的莫尔圆27 1.无粘性土无粘性土二、二、朗肯主动土压力计算朗肯主动土压力计算1.无粘性土二、朗肯主动土压力计算28EaH无粘性土的主动土压力强度分布图无粘性土的主动土压力强度分布图EaH无粘性土的主动土压力强度分布图29 2.粘性土粘性土临界深度临界深度2.粘性土临界深度30EaH粘性土的主动土压力强度分布图粘性土的主动土压力强度分布图adebcEaH粘性土的主动土压力强度分布图adebc31例例5-2有一挡土墙高有一挡土墙高5m，墙背垂直光滑，墙背垂直光滑，墙后填土面水平。填土的物理力学性能指标为：墙后填土面水平。填土的物理力学性能指标为：c=10.0kPa，=300，=18.0kNm3。试计算。试计算主动土压力大小及作用点位置，并绘出主动土主动土压力大小及作用点位置，并绘出主动土压力强度沿墙高的分布图。压力强度沿墙高的分布图。例5-2有一挡土墙高5m，墙背垂直光滑，32例例5-2有一挡土墙高有一挡土墙高5m，墙背垂直光滑，墙后填土面水平。填，墙背垂直光滑，墙后填土面水平。填土的物理力学性能指标为：土的物理力学性能指标为：c=10.0kPa，=300，=18.0kNm3。试计算主动土压力大小及作用点位置，并绘出主动土压力强度沿墙试计算主动土压力大小及作用点位置，并绘出主动土压力强度沿墙高的分布图。高的分布图。解解因挡土墙墙背垂直光滑，墙后填土面水平，因挡土墙墙背垂直光滑，墙后填土面水平，满足朗金土压力条件，故可按下式计算土压力满足朗金土压力条件，故可按下式计算土压力其中主动土压力系数为其中主动土压力系数为例5-2有一挡土墙高5m，墙背垂直光滑，33墙顶点墙顶点l处的主动土压力强度为：处的主动土压力强度为：由于由于a1为拉应力，墙背与填土为拉应力，墙背与填土脱开，故应求临界深度脱开，故应求临界深度zo：墙底点墙底点2处主动土压力强度为处主动土压力强度为墙顶点l处的主动土压力强度为：由于a1为拉应力，墙背34土压力分布图形如土压力分布图形如图所示，主动土压图所示，主动土压力的大小为力的大小为土压力分布图形如图所示，主动土压力的大小为35三、朗肯被动土压力计算三、朗肯被动土压力计算 1.无粘性土无粘性土三、朗肯被动土压力计算1.无粘性土36Ep无粘性土的被动土压力强度分布图无粘性土的被动土压力强度分布图HEp无粘性土的被动土压力强度分布图H37 2.粘性土粘性土2.粘性土38Ep粘性土的被动土压力强度分布图粘性土的被动土压力强度分布图Ep粘性土的被动土压力强度分布图39例题例题5-3有一挡墙高有一挡墙高6m，墙背竖直、光滑，墙背竖直、光滑，墙后填土表面水平，填土的重度墙后填土表面水平，填土的重度=18.5kN/m3，内摩擦角，内摩擦角=20，粘聚力，粘聚力c=19kPa。求被动土压力并绘出被动土压。求被动土压力并绘出被动土压力分布图。力分布图。解（解（1）计算被动土压力系数。）计算被动土压力系数。（2）计算被动土压力）计算被动土压力，例题5-3有一挡墙高6m，墙背竖直、光滑，墙后填土表面水平40例题例题5-3有一挡墙高有一挡墙高6m，墙背竖直、光滑，墙后填土表，墙背竖直、光滑，墙后填土表面水平，填土的重度面水平，填土的重度=18.5kN/m3，内摩擦角，内摩擦角=20，粘聚力粘聚力c=19kPa。求被动土压力并绘出被动土压力分布。求被动土压力并绘出被动土压力分布图。图。解解（2）计算被动土压力）计算被动土压力，（3）计算总被动土压力）计算总被动土压力例题5-3有一挡墙高6m，墙背竖直、光滑，墙后填土表面水平41例题例题5-3有一挡墙高有一挡墙高6m，墙背竖直、光滑，墙后填土表，墙背竖直、光滑，墙后填土表面水平，填土的重度面水平，填土的重度=18.5kN/m3，内摩擦角，内摩擦角=20，粘聚力粘聚力c=19kPa。求被动土压力并绘出被动土压力分布。求被动土压力并绘出被动土压力分布图。图。解解，（3）计算总被动土压力）计算总被动土压力Ep的作用方向水平，作用点距墙基为的作用方向水平，作用点距墙基为z，则，则（4）被动土压力分布如图）被动土压力分布如图5-9所示。所示。例题5-3有一挡墙高6m，墙背竖直、光滑，墙后填土表面水平42E0H静止土压力的分布静止土压力的分布5.3静止土压力计算静止土压力计算水平向的自重应力水平向的自重应力E0H静止土压力的分布5.3静止土压力计算水平向的自43EaH无粘性土的主动土压力强度分布图无粘性土的主动土压力强度分布图EaH无粘性土的主动土压力强度分布图44EaH粘性土的主动土压力强度分布图粘性土的主动土压力强度分布图adebcEaH粘性土的主动土压力强度分布图adebc45Ep无粘性土的被动土压力强度分布图无粘性土的被动土压力强度分布图HEp无粘性土的被动土压力强度分布图H46Ep粘性土的被动土压力强度分布图粘性土的被动土压力强度分布图Ep粘性土的被动土压力强度分布图47 1 1、填土面作用均布荷载、填土面作用均布荷载 当挡土墙后填土面当挡土墙后填土面有连续均布荷载作用时，有连续均布荷载作用时，土压力的计算方法是土压力的计算方法是将将均布荷载换算成当量的均布荷载换算成当量的土重土重。四、几种常见情况的土压力四、几种常见情况的土压力1、填土面作用均布荷载四、几种常见情况的土压力48Ea将垂直压力项将垂直压力项z换以换以z+q计算即可。计算即可。Ea将垂直压力项z换以z+q计算即可。491、填土面作用均布荷载、填土面作用均布荷载无粘性土无粘性土粘性土粘性土1、填土面作用均布荷载无粘性土50例题例题5-4已知某挡土墙高已知某挡土墙高6.00m，墙背竖直、光，墙背竖直、光滑、墙后填土面水平。填土为粗砂，重度滑、墙后填土面水平。填土为粗砂，重度=19.0kN/m3，内摩擦角，内摩擦角，在填土表面作，在填土表面作用均布荷载用均布荷载q=18.0kPa。计算作用在挡土墙上的。计算作用在挡土墙上的主动土压力。主动土压力。解（解（1）计算主动土压力系数）计算主动土压力系数（2）计算主动土压力）计算主动土压力作用方向水平，作用点距墙基为作用方向水平，作用点距墙基为z，则，则例题5-4已知某挡土墙高6.00m，墙背竖直、光滑、墙后51土压力计算ppt课件522墙后填土分层墙后填土分层分层计算分层计算:若计算第若计算第i层土对挡土墙产生的土压层土对挡土墙产生的土压力，其上覆土层的自重应力可视为均布荷载力，其上覆土层的自重应力可视为均布荷载作用在第作用在第i层土上。以粘性土为例，其计算公层土上。以粘性土为例，其计算公式式为：若为无粘性土，上式中的第二项为零。若为无粘性土，上式中的第二项为零。2墙后填土分层分层计算:若计算第i层土对挡土墙产生的土压力53例题例题5-55-5挡土墙高挡土墙高5m，墙背直立，光滑，墙背直立，光滑，墙后填土水平，共分两层，各土层的物理墙后填土水平，共分两层，各土层的物理力学指标如图所示，试求主动土压力并绘力学指标如图所示，试求主动土压力并绘出土压力分布图。出土压力分布图。例题5-5挡土墙高5m，墙背直立，光滑，墙后填土水平，共54例题例题5-55-5挡土墙高挡土墙高5m，墙背直立，光滑，墙后填土，墙背直立，光滑，墙后填土水平，共分两层，各土层的物理力学指标如图水平，共分两层，各土层的物理力学指标如图5-12所所示，试求主动土压力并绘出土压力分布图。示，试求主动土压力并绘出土压力分布图。解：（解：（1）计算主动土压力系数）计算主动土压力系数（2）计算第一层的土压力）计算第一层的土压力顶面顶面底面底面（3）计算第二层的土压力）计算第二层的土压力底面底面顶面顶面例题5-5挡土墙高5m，墙背直立，光滑，墙后填土水平，共55土压力计算ppt课件56例题例题5-55-5挡土墙高5m，墙背直立，光滑，墙后填土水平，共分两层，各土层的物理力学指标如图5-12所示，试求主动土压力并绘出土压力分布图。解：（1）计算主动土压力系数（4）计算主动土压力）计算主动土压力Ea的作用方向水平，作用点距墙基为的作用方向水平，作用点距墙基为z，则，则例题5-5挡土墙高5m，墙背直立，光滑，墙后填土水平，共573填土中有地下水填土中有地下水当墙后土体中有地下水存在时，墙体除当墙后土体中有地下水存在时，墙体除受到土压力的作用外，还将受到水压力受到土压力的作用外，还将受到水压力的作用。计算土压力时，可将地下潜水的作用。计算土压力时，可将地下潜水面看作是土层的分界面，按分层土计算。面看作是土层的分界面，按分层土计算。潜水面以下的土层因受到地下水的影响，潜水面以下的土层因受到地下水的影响，可分别采用可分别采用“水土分算水土分算”或或“水土合算水土合算”的方法计算。的方法计算。3填土中有地下水当墙后土体中有地下水存在时，墙体除受到土压583填土中有地下水填土中有地下水（1）水土分算法）水土分算法这种方法比较适合渗透性大这种方法比较适合渗透性大的砂土层。计算作用在挡的砂土层。计算作用在挡土墙上的土压力时，采用土墙上的土压力时，采用有效重度；计算水压力时有效重度；计算水压力时按静水压力计算。然后两按静水压力计算。然后两者叠加为总的侧压力者叠加为总的侧压力（2）水土合算法）水土合算法这种方法比较适合渗透性小这种方法比较适合渗透性小的粘性土层。计算作用在的粘性土层。计算作用在挡土墙上的土压力时，采挡土墙上的土压力时，采用饱和重度，水压力不再用饱和重度，水压力不再单独计算叠加。单独计算叠加。3填土中有地下水（1）水土分算法59例题例题5-6用水土分算法计算图用水土分算法计算图5-14所示的挡土所示的挡土墙上的主动土压力、水压力及其合力。墙上的主动土压力、水压力及其合力。例题5-6用水土分算法计算图5-14所示的挡土墙上的主动60解（解（1）计算主动土压力系数）计算主动土压力系数（2）计算地下水位以上的主动土压力）计算地下水位以上的主动土压力顶面顶面（3）计算地下水位以下土层的主动土压力及水压力）计算地下水位以下土层的主动土压力及水压力因水下土为砂土，采用水土分算法因水下土为砂土，采用水土分算法主动土压力：主动土压力：顶面顶面底面底面水压力：顶面水压力：顶面底面底面作用方向水平，作用点距墙基4/3=1.33m。（5）挡土墙上主动土压力及水压力如图5-14所示。底面底面解（1）计算主动土压力系数（2）计算地下水位以上的主动土压力61（4）计算总主动土压力和总水压力）计算总主动土压力和总水压力（4）计算总主动土压力和总水压力62（4）计算总主动土压力和总水压力）计算总主动土压力和总水压力Ea作用方向水平，作用点距墙基为作用方向水平，作用点距墙基为z，则，则（4）计算总主动土压力和总水压力Ea作用方向水平，作用点距墙63水压力水压力Pw作用方向水平，作用点距墙基作用方向水平，作用点距墙基4/3=1.33m。（5）挡土墙上主动土压力及水压力如图）挡土墙上主动土压力及水压力如图5-14所示。所示。水压力Pw作用方向水平，作用点距墙基4/3=1.33m。64土压力计算ppt课件65解题步骤求土压力系数求土压力系数求各分界点的土压力强度求各分界点的土压力强度求土压力值求土压力值(面积面积)求作用点位置求作用点位置解题步骤求土压力系数665.4 库仑土压力理论库仑土压力理论 5.4.1库仑土压力简介库仑土压力简介土的极限土的极限平衡状态平衡状态滑动楔体滑动楔体静静力平衡条件力平衡条件土压力的土压力的计算方法计算方法库仑土压力理论的基本假设：库仑土压力理论的基本假设：1.墙后的填土是理想的散粒体（粘聚力墙后的填土是理想的散粒体（粘聚力c=0）；）；2.滑动破坏面为一通过滑动破坏面为一通过墙踵墙踵的平面。的平面。5.4库仑土压力理论5.4.1库仑土压力简介67（1）墙背俯斜，倾角为）墙背俯斜，倾角为（墙背俯斜为正，反（墙背俯斜为正，反之为负），之为负），（2）墙背粗糙，墙与土间摩擦角为）墙背粗糙，墙与土间摩擦角为；（3）填土为理想散粒体，粘聚力）填土为理想散粒体，粘聚力c=0；（4）填土表面倾斜，坡角为）填土表面倾斜，坡角为。（1）墙背俯斜，倾角为（墙背俯斜为正，反之为负）68一、主动土压力一、主动土压力 按库仑理论求主动土压力按库仑理论求主动土压力WREWREACB5.4.2库仑土压力计算库仑土压力计算一、主动土压力按库仑理论求主动土压力WREWREACB5.469土压力计算ppt课件70作用于土楔上的力：作用于土楔上的力：1.土楔体的自重土楔体的自重；2.破坏面上的反力破坏面上的反力R；3.墙背对土楔体的反力墙背对土楔体的反力E；由由土楔体的土楔体的静力平衡条件静力平衡条件得：得：作用在墙背上的土压力作用在墙背上的土压力作用于土楔上的力：作用在墙背上的土压力71库伦主动土压力的一般表达式：库伦主动土压力的一般表达式：或或Emax所对应的挡土墙后填土所对应的挡土墙后填土的破坏角的破坏角 cr，即为真正滑即为真正滑动面的倾角。动面的倾角。库伦主动土压力的一般表达式：或Emax所对应的挡土墙后填土的72土压力计算ppt课件73 库伦主动土压力强度沿墙高呈库伦主动土压力强度沿墙高呈三角形分三角形分布布，主动土压力的作用点在，主动土压力的作用点在距墙底距墙底H/3处处。当墙背垂直、光滑，填土面水平时，库当墙背垂直、光滑，填土面水平时，库伦主动土压力的一般表达式与朗肯公式相同。伦主动土压力的一般表达式与朗肯公式相同。库伦主动土压力强度沿墙高呈三角形分布，主动土压力的作74二、被动土压力二、被动土压力 按库伦理论求被动土压力按库伦理论求被动土压力WREWREACB二、被动土压力按库伦理论求被动土压力WREWREACB75土压力计算ppt课件76 按求主动土压力同样的原理可求得被动按求主动土压力同样的原理可求得被动土压力的库伦公式为：土压力的库伦公式为：或或按求主动土压力同样的原理可求得被动土压力的库伦公式为77 库伦被动土压力强度沿墙高呈库伦被动土压力强度沿墙高呈三角形分三角形分布布，被动土压力的作用点在，被动土压力的作用点在距墙底距墙底H/3处处。当墙背垂直、光滑，填土面水平时，库伦当墙背垂直、光滑，填土面水平时，库伦被动土压力的一般表达式与朗肯公式相同。被动土压力的一般表达式与朗肯公式相同。库伦被动土压力强度沿墙高呈三角形分布，被动土压力的作78例例挡土墙高挡土墙高8m，墙背倾斜角，墙背倾斜角=20（俯角），（俯角），填土坡角填土坡角30，填土重度，填土重度18kN/m3，=30，c=0，填土与墙背的摩擦角，填土与墙背的摩擦角=20，按库仑土压力理，按库仑土压力理论计算主动土压力及其作用点。论计算主动土压力及其作用点。解解:查表得查表得主动土压力系数主动土压力系数Ka=1.434主动土压力强度为主动土压力强度为:a1=zKa=0a2=hKa=18*8*1.434=206.5kpaEa=206.5*8/2=826kN/m主动土压力作用点距墙底的距离为主动土压力作用点距墙底的距离为h/3=2.67m,方向与墙背法线的夹角为方向与墙背法线的夹角为20位于法线上方位于法线上方例挡土墙高8m，墙背倾斜角=20（俯角）795.5规范规范法计算土压力法计算土压力对于墙后为粘性土的土压力计算可选用对于墙后为粘性土的土压力计算可选用建建筑地基基础设计规范筑地基基础设计规范（GB500072002）所推荐的公式。所推荐的公式。主动力土压力系数，土坡高度小于主动力土压力系数，土坡高度小于5m时宜取时宜取1.0；高度为；高度为58时宜取时宜取1.1；高度大于；高度大于8m时宜取时宜取1.2；5.5规范法计算土压力对于墙后为粘性土的土压力计算可选用805.5规范规范法计算土压力法计算土压力Ka主动土压力系数主动土压力系数Ka:对于高度小于或等于对于高度小于或等于5m的挡的挡土墙土墙,可将土分四类可将土分四类,查查5-205.5规范法计算土压力Ka81例例5-7某挡土墙高度某挡土墙高度5m，墙背倾斜，墙背倾斜，墙后，墙后填土为粉质粘土，填土为粉质粘土，挡土墙的排水措施，挡土墙的排水措施齐全。按齐全。按规范规范方法计算作用在该挡土墙上的方法计算作用在该挡土墙上的主动土压力。主动土压力。解：由解：由，土的重度，土的重度Ka可可查图5-20（d），），作用方向与墙背法线成作用方向与墙背法线成15角，其作用点距角，其作用点距墙基墙基处处Ka=0.52，例5-7某挡土墙高度5m，墙背倾斜82 土压力计算方法的一些问题土压力计算方法的一些问题朗肯理论与库伦理论的比较朗肯理论与库伦理论的比较1.朗肯土压力理论：朗肯土压力理论：（1）依据：半空间的应力状态和土的极限平）依据：半空间的应力状态和土的极限平衡条件衡条件（2）概念明确、计算简单、使用方便）概念明确、计算简单、使用方便（3）理论假设条件）理论假设条件（4）理论公式直接适用于粘性土和无粘性土）理论公式直接适用于粘性土和无粘性土（5）由于忽略了墙背与填土之间的摩擦，主）由于忽略了墙背与填土之间的摩擦，主动土压力偏大，被动土压力偏小。动土压力偏大，被动土压力偏小。土压力计算方法的一些问题朗肯理论与库伦理论的比较1.朗83 2.库伦土压力理论：库伦土压力理论：（1）依据：墙后土体极限平衡状态、）依据：墙后土体极限平衡状态、土楔体的静力平土楔体的静力平衡条件衡条件 （2）理论假设条件）理论假设条件（3）理论公式仅直接适用于无粘性土）理论公式仅直接适用于无粘性土（4）考虑了墙背与土之间的摩擦力，）考虑了墙背与土之间的摩擦力，并可用于墙背倾斜，填土面倾斜的情况。但并可用于墙背倾斜，填土面倾斜的情况。但库伦理论假设破裂面是一平面，与按滑动面库伦理论假设破裂面是一平面，与按滑动面为曲面的计算结果有出入。为曲面的计算结果有出入。2.库伦土压力理论：841.1.重力式挡土墙重力式挡土墙2.2.悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙墙顶墙顶墙基墙基墙趾墙趾墙面墙面墙背墙背墙趾墙趾墙踵墙踵立壁立壁钢筋钢筋5.6 挡土墙设计挡土墙设计一、一、挡土墙类型挡土墙类型1.重力式挡土墙2.悬臂式挡土墙墙顶墙基墙趾墙面墙背墙趾墙踵853.3.扶壁式挡土墙扶壁式挡土墙4.4.锚定板式与锚杆式锚定板式与锚杆式挡土墙挡土墙墙趾墙趾墙踵墙踵扶壁扶壁墙板墙板锚定板锚定板基岩基岩锚杆锚杆3.扶壁式挡土墙4.锚定板式与锚杆式挡土墙墙趾墙踵扶壁墙板锚865.加筋土挡墙加筋土挡墙5.加筋土挡墙87二、二、重力式挡土墙构造重力式挡土墙构造(1)墙型选择墙型选择仰斜仰斜(0)主动土压力以仰斜为最小，俯斜最大，垂主动土压力以仰斜为最小，俯斜最大，垂直居于两者之间。宜优先采用仰斜墙背。直居于两者之间。宜优先采用仰斜墙背。二、重力式挡土墙构造仰斜(6m时，不小于时，不小于M7.5。(4)墙体材料要求95三、三、挡土墙计算挡土墙计算1、受力分析：取单位和长度、受力分析：取单位和长度1m土压力：作用在墙背上的主动土压力土压力：作用在墙背上的主动土压力Ea墙体自重墙体自重G：作用点位于墙体重心处：作用点位于墙体重心处地基反力地基反力:法向反力法向反力Fn,切向反力切向反力Ft水压力水压力:挡土墙排水不良时存在挡土墙排水不良时存在.2、设计要求：采用试算法、设计要求：采用试算法先按构造要求初步拟定截先按构造要求初步拟定截面尺寸面尺寸,再进行验算再进行验算.三、挡土墙计算1、受力分析：取单位和长度1m2、设计要961.1.稳定性验算：稳定性验算：抗倾覆稳定和抗滑稳定抗倾覆稳定和抗滑稳定抗倾覆稳定抗倾覆稳定验算验算zfEaEazEaxGa aa a0d d抗倾覆稳定条件抗倾覆稳定条件挡土墙在土压力作用下可挡土墙在土压力作用下可能绕墙趾能绕墙趾O点向外倾覆点向外倾覆Ox0 xfbz三、三、挡土墙计算挡土墙计算1.稳定性验算：抗倾覆稳定和抗滑稳定抗倾覆稳定验算zfEaE97抗滑稳定验算抗滑稳定验算抗滑稳定条件抗滑稳定条件EaEanEatdGGnGtaa0O挡土墙在土压力作用下可挡土墙在土压力作用下可能沿基础底面发生滑动能沿基础底面发生滑动m为基底摩为基底摩擦系数，根擦系数，根据土的类别据土的类别查表得到查表得到抗滑稳定验算抗滑稳定条件EaEanEatdGGnGtaa0O982 2.地基承载力验算地基承载力验算基底平均应力基底平均应力pkfa基底最大压应力基底最大压应力pkmax1.2fafa为修正后为修正后的地基承载的地基承载力特征值力特征值EanEatGGnGtaa0O2.地基承载力验算基底平均应力pkfa基底最大压应力pkm993.3.墙身强度验算墙身强度验算根据墙身材料分别按砌体结构、根据墙身材料分别按砌体结构、素混凝土结构或钢筋混凝土结构的素混凝土结构或钢筋混凝土结构的有关计算方法进行。有关计算方法进行。3.墙身强度验算根据墙身材料分别按砌1001.1.墙背倾斜形式墙背倾斜形式仰斜、直立和俯斜仰斜、直立和俯斜E1 1仰斜仰斜E2 2直立直立E3 3俯斜俯斜E1 1E2 2E3 36.5.3重力式挡土墙的体型与构造重力式挡土墙的体型与构造1.墙背倾斜形式仰斜、直立和俯斜E1仰斜E2直立E3俯斜E11012.2.墙后排水措施墙后排水措施 墙后填土宜选择透水性较强的填料，若采墙后填土宜选择透水性较强的填料，若采用粘土，应混入一定量的块石，增大透水性用粘土，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。3.3.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2.墙后排水措施墙后填土宜选择透水性较强的填料，若采102增加挡土墙稳定性的措施增加挡土墙稳定性的措施(1)增加抗倾覆稳定性的措施增加抗倾覆稳定性的措施增加墙体自重增加墙体自重采用仰斜墙背采用仰斜墙背采用衡重式挡土墙采用衡重式挡土墙在墙背设置卸荷平台在墙背设置卸荷平台加设墙趾台阶加设墙趾台阶.仰斜仰斜aa0O增加挡土墙稳定性的措施(1)增加抗倾覆稳定性的措施仰斜aa0103增加挡土墙稳定性的措施增加挡土墙稳定性的措施(2)增加抗滑移稳定性的措施增加抗滑移稳定性的措施增加墙体自重增加墙体自重挡土墙基底采用逆坡形式挡土墙基底采用逆坡形式采用凸榫基底采用凸榫基底aa0O增加挡土墙稳定性的措施(2)增加抗滑移稳定性的措施aa0O104例题例题5-8已知某块石挡土墙高6m，墙背倾斜，填土表面倾斜，土与墙的摩擦角，墙后填土为中砂，内摩擦角，重度。地基承载力设计值。设计挡土墙尺寸（砂浆块石的重度取22km/m3）解解（1）初定挡土墙断面尺寸设计挡土墙顶宽1.0m底宽4.5m墙的自重为因，例题5-8已知某块石挡土墙高6m，墙背倾斜105例题例题5-8已知某块石挡土墙高6m，墙背倾斜，填土表面倾斜，土与墙的摩擦角，墙后填土为中砂，内摩擦角，重度。地基承载力设计值。设计挡土墙尺寸（砂浆块石的重度取22km/m3）解（解（2）土压力计算）土压力计算由由，应用库仑土压力理论，查表应用库仑土压力理论，查表5-1得得Ka=0.438，由公式，由公式5-16得，得，方向与水平方向成方向与水平方向成角，角，作用点距离墙基作用点距离墙基2m处。处。，、例题5-8已知某块石挡土墙高6m，墙背倾斜106例题例题5-8已知某块石挡土墙高6m，墙背倾斜，填土表面倾斜，土与墙的摩擦角，墙后填土为中砂，内摩擦角，重度。地基承载力设计值。设计挡土墙尺寸（砂浆块石的重度取22km/m3）解解、Ean=Eaz=73kN/mEat=Eax=126.4kN/m（3）抗滑稳定性验算）抗滑稳定性验算抗滑安全系数满足要求。抗滑安全系数满足要求。例题5-8已知某块石挡土墙高6m，墙背倾斜107例题例题5-8已知某块石挡土墙高6m，墙背倾斜，填土表面倾斜，土与墙的摩擦角，墙后填土为中砂，内摩擦角，重度。地基承载力设计值。设计挡土墙尺寸（砂浆块石的重度取22km/m3）解解、（4）抗倾覆验算计算作用在挡土墙上的各力对墙趾O点的力臂自重G的力臂Ean的力臂Eax的力臂1.6抗倾覆验算满足要求。抗倾覆验算满足要求。例题5-8已知某块石挡土墙高6m，墙背倾斜108例题例题5-8已知某块石挡土墙高6m，墙背倾斜，填土表面倾斜，土与墙的摩擦角，墙后填土为中砂，内摩擦角，重度。地基承载力设计值。设计挡土墙尺寸（砂浆块石的重度取22km/m3）解解、（5）地基承载力验算）地基承载力验算作用在基础底面上总的竖向力作用在基础底面上总的竖向力N=Gn+Eaz=363+73=436kN/m合力作用点与墙前趾合力作用点与墙前趾O点的距离点的距离偏心距偏心距例题5-8已知某块石挡土墙高6m，墙背倾斜109例题例题5-8已知某块石挡土墙高6m，墙背倾斜，填土表面倾斜，土与墙的摩擦角，墙后填土为中砂，内摩擦角，重度。地基承载力设计值。设计挡土墙尺寸（砂浆块石的重度取22km/m3）解解、基底边缘基底边缘地基承载力满足要求。地基承载力满足要求。因此该挡土墙的断面尺寸为：顶因此该挡土墙的断面尺寸为：顶1.0m，底，底4.5m，高，高6.0m。例题5-8已知某块石挡土墙高6m，墙背倾斜1105.8 土坡稳定分析土坡稳定分析一一.土坡：具有倾斜面的土体土坡：具有倾斜面的土体1天然土坡江、河、湖、海岸坡江、河、湖、海岸坡5.8土坡稳定分析一.土坡：具有倾斜面的土体1天然土坡1115.8 土坡稳定分析土坡稳定分析一一.土坡：具有倾斜面的土体土坡：具有倾斜面的土体1天然土坡山、岭、丘、岗、天然坡山、岭、丘、岗、天然坡5.8土坡稳定分析一.土坡：具有倾斜面的土体1天然土坡1122人工土坡挖方：沟、渠、坑、池2人工土坡挖方：沟、渠、坑、池113一、土坡：具有倾斜面的土体2人工土坡 填方：堤、坝、路基、堆料1 1 概述概述一、土坡：具有倾斜面的土体2人工土坡填方：堤、坝、路基114滑坡滑坡:一部分土体一部分土体在在外因外因作用下，作用下，相对相对于另一部分土体于另一部分土体滑动滑动滑坡:一部分土体在外因作用下，相对于另一部分土体滑动115滑坡的破坏形式滑坡的破坏形式1、滑动面为平面的滑坡、滑动面为平面的滑坡:常发生于均质的无粘性土土坡中常发生于均质的无粘性土土坡中2、滑动面为近似圆弧面的滑坡、滑动面为近似圆弧面的滑坡:常发生于粘性土土坡中常发生于粘性土土坡中5.8 土坡稳定分析土坡稳定分析5.8.1滑坡的形式和原因滑坡的形式和原因滑坡的破坏形式5.8土坡稳定分析5.8.1滑坡的形式116的因素的因素造成土坡失稳造成土坡失稳内在因素：内在因素：土体自身抗剪强度土体自身抗剪强度的降低的降低外在因素：外在因素：剪应力的增加剪应力的增加滑坡的实质是土坡内滑动面上作用的滑滑坡的实质是土坡内滑动面上作用的滑动力超过了土的抗剪强度。动力超过了土的抗剪强度。的因素内在因素：土体自身抗剪强度外在因素：剪应力的增加滑坡的117坡底坡底坡脚坡脚坡面坡面坡肩坡肩坡顶坡顶坡高坡高简单土坡简单土坡坡角坡角土坡的顶面和底面土坡的顶面和底面都是水平的，并伸都是水平的，并伸至无穷远，土坡由至无穷远，土坡由均质土组成。均质土组成。坡底坡脚坡面坡肩坡顶坡高简单土坡坡角土坡的顶面和底面都是水平1181.无粘性土坡稳定性分析无粘性土坡稳定性分析 5.8.2简单土坡的稳定性分析简单土坡的稳定性分析无粘性土的简单土坡无粘性土的简单土坡5.8.2简单土坡的稳定性分析无粘性土的简单土坡119抗滑力为抗滑力为抗滑力与滑动力之比称为抗滑力与滑动力之比称为稳定安全系数稳定安全系数K滑动力为滑动力为一般要求一般要求K1.251.30。无粘性土坡的稳定性与坡高无关，与坡体材无粘性土坡的稳定性与坡高无关，与坡体材料的重量无关，仅取决于坡角和内摩擦角。料的重量无关，仅取决于坡角和内摩擦角。抗滑力为抗滑力与滑动力之比称为稳定安全系数K滑动力为一般要求120例例一均质砂性土土坡，其饱和重度一均质砂性土土坡，其饱和重度内摩擦角内摩擦角，坡高，坡高，试求当此土坡的，试求当此土坡的稳定安全系数为稳定安全系数为1.25时其坡角为多少？时其坡角为多少？解：解：由由，得得解得解得例一均质砂性土土坡，其饱和重度解121 2.粘性土的土坡稳定分析粘性土的土坡稳定分析条分法条分法 OR强度参数：粘聚力强度参数：粘聚力C，内摩擦角内摩擦角 破破坏坏形形式式：危危险险滑滑裂裂面面位位置置在在土土坡坡深深处处，对对于于均均匀匀土土坡坡，在在平平面面应应变变条条件件下下，其其滑滑动面可用一圆弧（圆柱面）近似。动面可用一圆弧（圆柱面）近似。2.粘性土的土坡稳定分析条分法OR强度参数：粘聚力C122第第i条条土土的的作作用用力力Pi+1hi+1WihiPiHi+1NiTiHiti 粘性土坡粘性土坡-条分法基本原理条分法基本原理AORCibB-2-1 01234567第i条土的作用力Pi+1hi+1WihiPiHi+1NiTi123第第i条条土土的的作作用用力力WiNiTili 粘性土坡粘性土坡-条分法基本原理条分法基本原理AORCibB-2-1 01234567第i条土的作用力WiNiTili粘性土坡-条分法基本原124第第i条条土土的的作作用用力力WiNiTili 粘性土坡粘性土坡-条分法基本原理条分法基本原理土条土条i i上的作用力对圆心上的作用力对圆心 O O 产生的滑动力矩及抗滑力矩产生的滑动力矩及抗滑力矩 第i条土的作用力WiNiTili粘性土坡-条分法基本原125第第i条条土土的的作作用用力力WiNiTili 粘性土坡粘性土坡-条分法基本原理条分法基本原理土条土条i i上的作用力对圆心上的作用力对圆心 O O 产生的滑动力矩及抗滑力矩产生的滑动力矩及抗滑力矩 第i条土的作用力WiNiTili粘性土坡-条分法基本原126最危险滑动面圆心位置的确定最危险滑动面圆心位置的确定上述稳定安全系数上述稳定安全系数K是对于某一个假定滑动是对于某一个假定滑动面求得的，因此需要试算许多个可能的滑面求得的，因此需要试算许多个可能的滑动面，相应于最小安全系数的滑动面即为动面，相应于最小安全系数的滑动面即为最危险滑动面。最危险滑动面。工程上一般取工程上一般取Kmin1.2最危险滑动面圆心位置的确定127瑞典条分法分析步骤如下：瑞典条分法分析步骤如下：按一定比例绘出土坡剖面图。按一定比例绘出土坡剖面图。任选一点任选一点O为圆心，以为圆心，以OA=R为半径作圆为半径作圆弧弧AC，AC即为假定圆弧滑动面。即为假定圆弧滑动面。将滑动面以上的土体竖直分成若干宽度相将滑动面以上的土体竖直分成若干宽度相等的小土条。土条宽度等的小土条。土条宽度b通常取为通常取为R/10。瑞典条分法分析步骤如下：128取其中第取其中第i个土条为隔离体，进行受力分析。个土条为隔离体，进行受力分析。计算下滑力和抗下滑力。计算下滑力和抗下滑力。计算稳定安全系数计算稳定安全系数K。用试算法，选择若干个滑弧中心，分别按上述方用试算法，选择若干个滑弧中心，分别按上述方法计算出相应的稳定安全系数，其中最小安全系法计算出相应的稳定安全系数，其中最小安全系数数Kmin所对应的滑弧就是最危险的滑弧。工程上所对应的滑弧就是最危险的滑弧。工程上一般取一般取Kmin1.20取其中第i个土条为隔离体，进行受力分析。用129土压力计算ppt课件130土坡稳定分析计算结果表土坡稳定分析计算结果表土条土条编号编号(m)土条宽土条宽度度bi(m)土条中心土条中心高高hi(m)(kN)(kN)(kN)(m)11.21.280.716.226.081.7216.1322.481.282.0146.5712.6410.1945.4433.761.283.1673.2119.3824.2969.0645.041.284.1495.9226.4142.6685.9156.321.284.90113.5233.9063.3294.2267.601.285.04116.7742.1378.3386.678.881.283.6384.151.6165.9252.23810.161.281.5936.8463.7333.0416.31合计合计319.47465.913.84土条重力土条重力土坡稳定分析计算结果表土条(m)土条宽度bi(m)土条中心高1315.8.4无需进行土坡稳定分析的条件无需进行土坡稳定分析的条件工程中，为保持土坡稳定，常需对土坡进行放工程中，为保持土坡稳定，常需对土坡进行放坡开挖，对于匀质土坡，当放坡坡高和坡度符坡开挖，对于匀质土坡，当放坡坡高和坡度符合表合表5-3规定时，可无需对土坡进行稳定分析。规定时，可无需对土坡进行稳定分析。5.8.4无需进行土坡稳定分析的条件工程中，为保持土坡1325.8.5坡顶上建筑物的位置坡顶上建筑物的位置位于稳定土坡上建筑物，当基础宽度位于稳定土坡上建筑物，当基础宽度b3m时，基础底面外边缘离坡肩的水平距离时，基础底面外边缘离坡肩的水平距离a应符合应符合下列要求：下列要求：条形基础，条形基础，n取取3.5；矩；矩形基础形基础n取取2.5；且；且n不小不小于于2.5m。不满足时，应进行土坡不满足时，应进行土坡稳定分析或设置挡土墙。稳定分析或设置挡土墙。应注意的是，如果应注意的是，如果坡坡坡坡脚脚45，坡高，坡高h8m，则即使则即使a满足上式的要求，满足上式的要求，也应验算土坡的稳定性。也应验算土坡的稳定性。5.8.5坡顶上建筑物的位置条形基础，n取13312ROBA对于均质粘性土对于均质粘性土土坡，其最危险土坡，其最危险滑动面通过坡脚滑动面通过坡脚 =0=0圆心位置由圆心位置由1 1，2 2确定确定OB12AHE2H4.5H最危险滑动面圆心的确定最危险滑动面圆心的确定12ROBA对于均质粘性土土坡，其最危险滑动面通过坡脚13412ROBA对于均质粘性土对于均质粘性土土坡，其最危险土坡，其最危险滑动面通过坡脚滑动面通过坡脚 =0=0圆心位置由圆心位置由1 1，2 2确定确定OB12AHE2H4.5H最危险滑动面圆心的确定最危险滑动面圆心的确定12ROBA对于均质粘性土土坡，其最危险滑动面通过坡脚135abcdiiOCRABH各土条对滑弧各土条对滑弧圆心的抗滑力圆心的抗滑力矩和滑动力矩矩和滑动力矩 滑动土体滑动土体分为若干分为若干垂直土条垂直土条土坡稳定土坡稳定安全系数安全系数 一般要求一般要求K=1.201.30abcdiiOCRABH各土条对滑弧圆心的抗滑力矩和滑动力136