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本节完 土力学地基基础 第五章 土压力与土坡稳定 * 第5章 土压力与土坡稳定 本章主要介绍 概述 静止土压力计算 朗肯土压力理论 几种常见情况的土压力 库仑土压力理论 挡土墙设计 土坡稳定分析 第一节 概述 1.挡土墙的用途与类型 ⑴ 挡土墙的用途 ⑵ 挡土墙的类型 按结构型式分类 按建筑材料分类 土压力的计算是挡土墙设计的重要依据 砖砌；块石；素混凝土；钢筋混凝土 重力式；悬臂式；扶壁式；锚杆式；加筋土挡墙 土压力是挡土墙后土体作用在挡土墙上的压力。 2.土压力的种类 ⑴ 土压力实验 -△ +△ +△ -△ P o Pa Po Pp 结论： Pa ＜Po ＜＜Pp Δp ＞＞Δa Δp Δa ⑵ 土压力种类 静止土压力P0 被动土压力 主动土压力 静止土压力 土压力 P0 挡土墙静止不动，墙后土体处于弹性平衡状态，此时墙后土体作用在墙背上的土压力 被动土压力PP 主动土压力Pa Pa 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 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 Pp R 3.影响土压力的因素 ⑴ 挡土墙的位移 ⑵ 挡土墙形状 ⑶ 填土的性质 挡土墙的位移（或转动）方向和大小，是影响 土压力的最主要因素。 挡土墙的剖面形状，包括墙背为竖直或是倾斜、墙背为光滑或粗糙，关系采用何种土压力计算理论公式和计算结果。 包括填土松密程度，土的强度指标（内摩擦角和粘聚力）的大小，以及填土表面的形状等，影响土压力的大小 。 第二节 静止土压力计算 1.产生条件 挡土墙静止不动，位移Δ=0，转角为零。 ⑴ 静止土压力计算公式 2.计算公式 ?z K0?z z 静止土压力系数K0测定方法 经验值：砂 土 粘 性 土 半经验公式： 日本规范：日本《建筑基础结构设计规范》建议，不分土的种类，K0均为0.5 ⑵ 静止土压力分布 K0?H 静止土压力分布：三角形分布 ⑶ 总静止土压力 ⑷ 总静止土压力作用点 三角形重心 三角形面积 3.静止土压力的应用 地下室的外墙 岩基上的挡土墙 拱座 水闸、船闸的边墙 【例】设计一堵岩基上的挡土墙，墙高H=6.0m，墙后填土为中砂，重度r=18.5kN/m3，内摩擦角φ= 30o。计算作用在挡土墙上的土压力。 例题分析 【解答】 因挡土墙位于岩基上，按静止土压力公式计算： 若静止土压力系数K0取经验值的平均值， K0=0.4，则静止土压力： 总静止土压力作用点，位于下H/3=2m处。 第三节 朗肯土压力理论 适用条件 挡土墙的墙背竖直、光滑； 挡土墙后填土表面水平； 理论 半无限土体在自重作用下，处于极限平衡状态的应力条件。 假设条件 A 虚构挡土墙 B A ?z z K0?z 虚构挡土墙 ?f =c+? tan? pa pp ?f ? ?z K0?z 伸展 压缩 45o-?/2 45o＋?/2 公式推导 1.土压力公式 ⑴主动土压力计算公式 极限平衡条件 朗肯主动土压力强度 处于主动朗肯状态，σ1方向竖直，剪切破坏面与水平面夹角为45?+?/2 45o＋?/2 ?z(σ1) pa(σ3) H z Ka主动土压力系数 ⑵ 被动土压力计算公式 极限平衡条件 朗肯被动土压力强度 处于被动朗肯状态，σ1方向水平，剪切破坏面与水平面夹角为45?-?/2 ?z(σ3) pp(σ1) 45o－?/2 H z Kp被动土压力系数 2.无粘性土（c=0）的土压力 计算公式 朗肯主动土压力强度 主动土压力分布 Pa ?HKa H 总主动土压力 总主动土压力作用点 距墙底H/3处 ⑴ 主动土压力 计算公式 朗肯主动土压力强度 被动土压力分布 Pp ?HKp H 总被动土压力 总被动土压力作用点 距墙底H/3处 ⑵ 被动土压力 ⑴ 主动土压力 计算公式 主动土压力分布 3.粘性土（c0）的土压力 总主动土压力 总主动土压力作用点 距墙底（H-z0）/3处 临界深度z0 ?HKa-2c√Ka Pa H z0 -2c√Ka - ⑵ 被动土压力 计算公式 被动土压力分布 总被动土压力 总被动土压力作用点 梯形的重心，距墙底hp处 H 2c√KP 2c√Kp + ?HKp Pp hP Pp2 Pp1 【例】已知某混凝土挡土墙，墙高为H=6.0m，墙背竖直，墙后填土表面水平，填土的重度γ=18.5kN/m3，内摩擦角φ= 20o，c=19kPa。计算作用在此挡土墙上的静止土压力、主动土压力和被动土压力，并绘出土压力分布图。 例题分析 【解答】 取静止土压力系数K0=0.5 ⑴静止土压力 P0作用点位于下H/3=2.0m处。 P0 ?HK0 H 根据题意挡土墙墙背竖直、光滑、填土表面水