《地质灾害防治工程第二讲》附注：土压力与滑坡推力(压缩).ppt

1. 土压力的分类 （1）静止土压力（E0） 挡土墙固定不动时（不产生变形和位移），墙后填土处于弹性平衡状态，则作用在挡土墙上的土压力称为静止土压力。使挡土墙保持不动的条件是：墙身尺寸足够大、墙身与基础牢固的联接在一起、地基不产生不均匀沉降等。 （2）主动土压力（Ea） 当挡墙离开土体向前(外侧)移动时，在土体中产生破裂面AB，同时在此破裂面上产生抗剪力，因而减少了作用在墙上的土压力。此时墙后土体处于主动极限平衡状态，作用在挡土墙上的土压力达到最小值，称为主动土压力。即土压力方向与挡墙的位移方向相同。 （3）被动土压力（Ep） 当挡土墙挤压墙后土体并产生位移时，作用在墙上的土压力增大，最终达到被动极限平衡状态，产生破裂面AC，AC面上的抗剪力增大了作用在墙上的土压力。此时作用在墙上的土压力达到最大值，称为被动土压力。即土压力方向与挡墙的位移方向相反。 土压力及其相互关系可用下图表示： 2 静止土压力计算 P0=K0γh （3-1） 式中 γ——土体的重度 h ——计算点距填土表面的深度 K0——静止土压力系数 (1) K0的确定 目前尚无成熟的公式计算静止土压力系数，一般可取：砂土的K0 ＝0.34~0.45，粘土K0 ＝0.5~0.7。也可按下列半经验公式计算： K0 =1-sinφ 上式中 ： φ ——土的内摩擦角 (2)静止土压力的分布 由（3-1）式可见，对均质土体，当墙后地面为平面时，静止土压力呈三角形分布，合力作用点在墙踵以上三分之一墙高处。总土压力E0为： E0= γ H2K0/2 （3-2） 式中: H——挡土墙的高度。 (3)静止土压力的适用范围 地下室外墙、基岩上的挡墙、桥的拱座等 3 朗金土压力理论 ●朗金理论的基本假定（朗金，英国，1857） 1) 假设地面为水平面,且沿深度和侧向都无限延伸（半无限土体）； 2) 墙背(一般)竖直光滑，墙背与土体之间无摩擦力； 3) 朗金理论求得的是墙踵竖直面上的总土压力，土压力方向水平。 ●朗金主动土压力公式 1)无粘性土 任意深度的主动土压应力Pa : Pa= γ hKa （3-3） 其中: Ka＝tg2（45°－φ/2） 总的主动土压力Ea: Ea= γ H2Ka/2 （3-4） Ea作用点通过三角形的形心，即在1/3H处。 2)粘性土 (3—5) 由（3-5）式和图可见，粘性土的主动土压力包括两部分：一部分是由于自重引起的土压力γ hKa（指向墙背），另一部分是由于内聚力造成的负侧向压力（背离墙背，为负值） , 因此，墙背土压力是这两部分迭加的结果。 这样: Ea= γ(H- hc)2Ka/2 (3-6) hc的求法： 上图中a点的土压力为0， Pa=0 拉应力区的深度hc，常称为临界直立高度，这一高度表示在填土表面无荷载的条件下，在hc深度的范围内，可以竖直开挖，即使没有挡墙，边坡也不会失稳。 hc可由下式求出： 1）无粘性土 Pp＝ γ hKp （3-9） 其中，Kp= tg2（45°+φ/2） Pp－任意深度h处的被动土压力； Kp－被动土压力系数。 Ep= γ H2Kp/2 （3-10） 2）粘性土 4 库伦土压力理论 ● 库伦理论的基本假定（库伦，法国，1773） （1）墙后土体为均质散粒物质（理想散体，C=0）； （2）将具有和对数螺旋线相似的破裂面以一平面代替。 4 库伦土压力理论 ● 库伦理论的基本假定 2）主动土压力的分布： 当δ =0(墙背光滑), α=0(墙背直立),i=0(墙后土体水平)时，式（3-15）经化简得： 这就是朗金土压力公式（非粘性土），可见朗金土压力公式是库仑土压力公式的一个特例。 Ｆn,Fn-1:第n块、第n-1块滑体的剩余下滑力(KN/m