[工学]土力学 第8章 土压力.ppt

第8章 土 压 力 一 土压力概述 二 静止土压力计算 三 朗肯土压力理论 四 库仑土压力理论 五 朗肯理论与库伦理论比较 土压力：由于土体自重、土上荷载或结构物的侧向挤压作用，挡土结构物所承受的来自墙后填土的侧向压力。 挡土墙：用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌以保持土体稳定性，或使部分侧向荷载传递分散到填土上的一种结构物。 影响土压力的因素 土的性质 挡土墙的移动方向 挡土墙和土的相对位移量 土体与墙之间的摩擦 挡土墙类型 条件 墙背光滑 墙背垂直 填土表面水平 假设 墙后各点均处于极限平衡状态 讨论： 例题分析 【例】有一挡土墙，高6米，墙背直立、光滑，墙后填土面水平。填土为粘性土，其重度、内摩擦角、粘聚力如下图所示 ，求主动土压力及其作用点，并绘出主动土压力分布图。 【解答】 几种常见情况下土压力计算 例题分析 【例】挡土墙高5m，墙背直立、光滑，墙后填土面水平，共分两层。各层的物理力学性质指标如图所示，试求主动土压力Ea，并绘出土压力分布图 【解答】 4 库仑土压力理论 一、库仑土压力基本假定 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指标如图所示，试按库仑理论求主动土压力Ea及作用点 5 土压力计算方法讨论 一、朗肯与库仑土压力理论存在的主要问题 三、挡土墙位移对土压力分布的影响 四、不同情况下挡土墙土压力计算 五、《规范》土压力计算公式 1.墙后的填土是理想散粒体 2.滑动破坏面为通过墙踵的平面 3.滑动土楔为一刚塑性体，本身无变形 二、库仑土压力 α β δ ? G h C A B q 墙向前移动或转动时，墙后土体沿某一破坏面BC破坏，土楔ABC处于主动极限平衡状态 土楔受力情况： 3.墙背对土楔的反力E,大小未知，方向与墙背法线夹角为δ E R 1.土楔自重G=?△ABC,方向竖直向下 2. 破坏面为BC上的反力R,大小未知，方向与破坏面法线夹角为? 土楔在三力作用下，静力平衡 α β δ ? G h A C B q E R 滑裂面是任意给定的，不同滑裂面得到一系列土压力E，E是q的函数，E的最大值Emax，即为墙背的主动土压力Ea，所对应的滑动面即是最危险滑动面 库仑主动土压力系数，查表确定 土对挡土墙背的摩擦角，根据墙背光滑，排水情况查表确定 主动土压力与墙高的平方成正比 主动土压力强度 主动土压力强度沿墙高呈三角形分布，合力作用点在离墙底h/3处，方向与墙背法线成δ，与水平面成（α＋δ） h ?hKa h α β A C B δ α Ea h/3 说明：土压力强度分布图只代表强度大小，不代表作用方向 主动土压力 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。 α=10o β=15o δ=20o 4.5m A B α=10o Ea h/3 【解答】 由α=10o，β=15o，?=30o，δ=20o 得到 土压力作用点在距墙底h/3=1.5m处 滑 面 库伦被动土压力强度沿墙高呈三角形分布，被动土压力的作用点在距墙底H/3处。 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。 朗肯土压力理论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、填土表面水平的假定，与实际情况存在误差，主动土压力偏大，被动土压力偏小 库仑土压力理论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，与实际情况存在一定差距（尤其是当墙背与填土间摩擦角较大时） 二、三种土压力在实际工程中的应用 挡土墙直接浇筑在岩基上，墙的刚度很大，墙体位移很小，不足以使填土产生主动破坏，可以近似按照静止土压力计算 岩基 E0 挡土墙产生离开填土方向位移，墙后填土达到极限平衡状态，按主动土压力计算。位移达到墙高的0.1%～0.3%,填土就可能发生主动破坏。 Ea 30%Ep 挡土墙产生向填土方向的挤压位移，墙后填土达到极限平衡状态，按被动土压力计算。位移需达到墙高的2%～5%,工程上一般不允许出现此位移，因此验算稳定性时不采用被动土压力全部，通常取其30％ 挡土墙下端不动，上端外移，墙背压力按直线分布，总压力作用点位于墙底以上H/3 挡土墙上端不动，下端外移，墙背填土不可能发生主动破坏，压力为曲线分布，总压力作用点位于墙底以上约H/2 挡土墙上端和下端均外移，位移大小未达到主动破坏时位移时，压力为曲线分布，总压力作用点位于墙底以上约H/2,当位移超过某一值，填土发生主动破坏时，压力为直线分布，总压力作用点降至墙高1/3处 H/3 H/2 H/3 * * 滑坡的山体 一 土压力概述 垮塌的河岸挡墙 失稳的立交桥加筋土挡土墙 维护良好的斜坡