第6章 土压力和土坡稳定.ppt

* * * * * * * * 按照莫尔-库伦强度理论，一般情况下，土的抗剪强度由粘聚力和摩擦力来弄个部分组成。因此，抗剪强度随滑动面上的法向应力的改变而变化，沿整个滑动面并非是一个常数。但对饱和粘土时，在不排水剪条件下，φu=0，抗剪强度就等于Cu，这时，滑面上的抗剪强度为常数，即可用0分析法直接进行抗滑稳定安全系数计算。 P0 B C h1 h2 A 【例】已知条件如图，求：作用在墙上的主动土压力Ea 6m 【解】求土压力强度 求临界深度 作用点： 方向：水平向左 主动土压力合力Ea 6m A B 4.2kPa 0.54m Ea 1.82m 42.84kPa 【例】挡土墙高7m，墙背竖直、光滑，墙后填土面水平，并作用有均布荷载q＝20kPa，各土层物理力学性质指标如图所示。试计算该挡土墙墙背总侧压力及其作用点位置，并绘出侧压力分布图。 第一层底部的土压力强度： 【解】：因墙背竖直、光滑，填土面水平，符合朗肯条件． 填土表面的土压力强度： 第二层顶部的土压力强度： 又设临界深度为z0，则有： 第二层底水压力强度： 各点土压力强度绘于图中，总侧压力为： 第二层底部的土压力强度： 作用点至墙底的距离为(或按材料力学求截面形心方法计算)： 基本原理 把墙后达到极限平衡的滑动土楔体视为刚体，从滑动土楔体的静力平衡条件得出土压力理论。 基本假定 墙后的填土是理想的散粒体(粘聚力c=0)； 滑动破坏面为一通过墙踵的平 面，墙后填土沿墙背和破坏面同时 下滑，形成滑动楔体； 刚体滑动。土楔体处于极限平 衡状态，不计本身压缩变形。 §6.4 Coulomb土压力理论 Ea 1 2 4 3 2 3 5 主动土压力强度 取滑动楔体ABC为隔离体进行受力分析，作用于土楔ABC上的力有： 自重，方向向下 反力R，方向与破坏面的法线之间的夹角j 反力E，反力E的方向必与墙背法线成d角 8 D 6 7 由正弦定理 由正弦定理 上式中，g、h、e、b和j、d都是已知的，而滑动面与水平面的倾角q则是任意假定的。因此，假定不同的滑动面可以得出一系列相应的土压力E值，也就是说，E是q的函数。E的最大值Emax即为墙背的主动土压力。其所对应的滑动面即是土楔最危险的滑动面。 求极值 主动土压力强度分布 作用点在离墙底H/3处，方向与墙背法线的夹角为?。左图中所示的土压力分布只表示其大小，而不代表其作用方向 e e e 被动土压力强度 当墙受外力作用推向填土，直至土体沿某—·破裂面BC(假设)破坏时，土楔ABC向上滑动，并处于被动极限平衡状态。此时土楔ABC在其自重W和反力R和E的作用下平衡，R和E的方向都分别在BC和AB面法线的上方。采用与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： 被动土压力强度 e e e 粘性土的库仑土压力理论 由前所知，库仑土压力理论假设墙后填土是理想的散体，只适用于无粘性填土。但在实际工程中常不得不采用粘性填土，为考虑粘性土的粘聚力c对土压力的效应，以往常采用所谓“等值内摩擦角j”代入公式计算，但误差较大，在低墙时偏于保守，高墙偏于危险。因此，近年来较多学者在库仑理论的基础上，计入了墙后填土面超载、填土粘聚力、填土与墙背间的粘结力以及填土表面附近的裂缝深度等因素(下图)的影响，提出了所谓的“广义库仑理论”。根据图示计算图示，可导得主动土压力系数。 《建筑地基基础设计规范》推荐 采用上述所谓“广义库仑理论”解答， 但不计地表裂缝深度及墙背与填土间 的粘结力 见规范GB50007-2011。 第六章 土压力与土坡稳定 §6.4 土压力-朗肯与库伦土压力理论的比较 第六章 土压力与土坡稳定 §6.4 土压力-朗肯与库伦土压力理论的比较 一 土坡的基本概念 第六章 土压力与土坡稳定 §6.7 土坡稳定分析 土坡的滑动——般系指土坡在一定范围内整体地沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其稳定性。土坡的失稳常常是在外界的不利因素影响下触发和加剧的，一般有以下几种原因： (1)土坡作用力发生变化：例如由于在坡顶堆放材料或建造建筑物使坡顶受荷。或由于打桩、车辆行驶、爆破、地震等引起的振动改变了原来的平衡状态； (2)土抗剪强度的降低：例如土体中含水量或孔隙水压力的增加； (3)静水力的作用：例如雨水或地面水流入土坡中的竖向裂缝，对土坡产生侧向压力，从而促进土坡的滑动。 二 土坡失稳的原因及稳定性分析 §6.7 土坡稳定分析 第六章