第7章-土力学.ppt

朗肯土压力理论(Rankine,1857) 库伦主动土压力 * 第六章 土 压 力 一、概 述 土压力： 挡土结构背后土体的自重或外荷载在结构上产生的侧向作用力。 自重 土压力 墙 后 墙 前 墙 顶 墙 底 (基底) 墙 趾 墙 跟 (踵) 墙 背 刚性结构和柔性结构 墙 面 土压力与挡墙位移的关系 方 向 大 小 1~5% 0.1~0.5% 静止土压力 主动土压力 被动土压力 达到极限状态所需的位移 极限状态 二、静止土压力计算 半无限体 墙背光滑 竖向应力 水平应力 荷载作用时 竖向应力 水平应力 侧压力系数 弹性力学 经验公式 三、Rankine土压力理论 （1857） William John Maquorn Rankine (1820 - 1872) 土力学 热力学 英国科学家 1.基本假定 半无限体 墙背光滑 （1）墙背光滑 （2）按半无限体计算应力 （3）墙后土体满足Mohr-Coulomb准则 处于极限平衡状态 2.主动土压力 主动土压力系数 墙的位移方向 3.被动土压力 被动土压力系数 墙的位移方向 无粘性土 荷载作用时 无粘性土 无粘性土 分层土 水土分算 荷载作用时 分层无粘性土 水土分算 成层填土 墙后填土有水:砂土,水土分算 下层应为 ,可近似认为 1 四、Coulomb土压力理论 （1773） 1.基本理论 基本假定 （1）挡墙刚性，墙后为无粘性土。 （2）墙后形成滑动楔体，且滑面为平面。 楔体受力分析 法国科学院院士 (1736 - 1806) 滑 面 库仑主动土压力 楔体在三力作用下处于静力平衡状态，由力矢三角形按正弦定理： 力矢三角形 令 得到E为极大值时的破坏角 ，代入上式得： ——库伦主动土压力系数查表 滑 面 库仑被动土压力 由主动最大、被动最小原理确定滑面位置及土压力 2.两种土压理论的比较 相同点：均为极限状态 不同点 （1）Rankine：粘性土和无粘性 Coulomb：无粘性土 （2）Rankine：墙背光滑 ，直立,填土水平; Coulomb：可有摩擦,可不水平 当土面水平，墙背光滑且铅垂时，两种理论的计算结果相同 朗肯理论与库伦理论比较 (3) 结果比较： 朗肯理论忽略了墙背与填土之间的摩擦影响，使计算的主动土压力偏大，被动土压力偏小； 库伦理论假定破坏面为一平面，而实际上为曲面。实践证明，计算的主动土压力误差不大，而被动土压力误差较大。 同学们好！这节课我们开始介绍新的一章内容。 在研究土的强度问题之前，我们先回忆一下我们在材料力学中已经学过的强度的概念。 通过材料力学的学习，我们知道：所谓强度：是指材料或结构承受外力而不发生破坏的能力。特别是金属材料的强度。 反过来说，当荷载过大时，材料或结构将发生破坏。杆件的破坏？ 2. 土是一种天然材料，自然也有强度和破坏的问题。那么，土是以颗粒为骨架的固、液、气三相体，其特点是什么？为什么要研究土的强度呢？ 3. 两个实例：Transcona Grain Elevator 。承载力的问题：房屋建筑之地基，桥梁之地基，如何设计来满足承载力的要求。 和 La Conchita (California) 滑坡：天然土坡和人工土坡。 4. 说明当剪应力的大小达到其抗剪强度时将发生剪切破坏。强调 5. 另一个重要应用是土压力计算：路基边坡和基坑开挖。 两点结论：1. 剪切破坏。2. 很重要的内容。 6. 如何判断？ 7. 在材料力学中已学习过几种强度（破坏）准则，即发生破坏时应力应力所满足的条件，它们主要是针对金属材料的。 8. 土是以颗粒为骨架的固、液、气三相体，其破坏准则又如何呢？ 9. 此即将要介绍的Mohr—Coulomb强度理论。 通过材料力学的学习，我们知道：所谓强度：是指材料或结构承受外力而不发生破坏的能力。特别是金属材料的强度。 反过来说，当荷载过大时，材料或结构将发生破坏。杆件的破坏？ 2. 土是一种天然材料，自然也有强度和破坏的问题。那么，土是以颗粒为骨架的固、液、气三相体，其特点是什么？为什么要研究土的强度呢？ 3. 两个实例：Transcona Grain Elevator 。承载力的问题：房屋建筑之地基，桥梁之地基，如何设计来满足承载力的要求。 和 La Conchita (California) 滑坡：天然土坡和人工土坡。 4. 说明当剪应力的大小达到其抗剪强度时将发生剪切破坏。强调 5. 另一个重要应用是土压力计算：路基边坡和基坑开挖。 两点结论：1. 剪切破坏。2. 很重要的内容。 6. 如何判断？ 7. 在材料力学中已学习过几种强度（破坏）准则，即发生破坏时应力应力所满足