土力学8-土压力.ppt

2005-11 工管03 第8章 土压力 8.1 概述 ——挡土墙的位移方向和位移量是最主要的因素，根据挡土墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，可将土压力分为以下三种。 主动土压力：当挡土墙向离开土体方向偏移到墙后土体达到极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力，用Ea 表示。 被动土压力：当挡土墙向土体方向偏移到墙后土体达到极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力，用Ep 表示。 静止土压力：挡土墙静止不动，墙后土体处于弹性平衡状态 时，作用在墙背上的土压力，用E0 表示。 挡墙位移与土压力关系 (1) 土压力状态： ① 墙的变位为零时，作用在墙背上为静止土压力E0 ② 墙向前移动至土的极限平衡状态时，作用在墙背上为主动土压力Ea ③ 墙向后移动至土的极限平衡状态时，作用在墙背上为被动土压力 Ep 填土表面下任意深度Z处的静止土压力 强度： 式中 k0—土的侧压力系数或静止土压力系数。 由于墙背和填土间不存在剪应力，合力与墙背垂直 8.3 朗肯土压力理论 1857年英国学者朗金（Rankine）从弹性半空间体 内的应力状态和土的极限平衡条件，得出计算土压 力的方法，又称极限应力法。 无粘性土 粘性土 三、被动土压力的计算 当使挡土墙向左方移动，则右半部分土体有压缩的趋势，此时竖向应力?z不变，墙面的法向应力?x增大。当挡土墙的位移使得?x增大到超过?z并使土体达到极限平衡状态时，即被动朗肯状态。?x 变为大主应力、?z 为小主应力，此大主应力即为朗肯被动土压力?p。 此时，剪切破坏面与水平面成450-? /2，应力圆如图O3所示 四、几种常见情况的土压力 填土表面有匀布荷载 成层填土 墙后填土有地下水 填土表面有匀布荷载 若填土表面和墙背都有倾角时 虚构的当量土层厚度为： 假想的墙高为h1+H 由△BB1A1几何关系得： 成层填土 墙后填土有地下水 【例题】 某混凝土挡土墙墙高6m，墙背垂直，墙后填土分为两层，各层土的物理指标为如图所示。试计算主动土压力，并绘出土压力分布图。 解： 由题意可知已知条件符合朗肯理论 [例] 求图示挡土墙主动土压力，并绘出土压力的分布图 [解] （1）第一层土体的土压力强度 层顶面 层底面 （2）第二层土体的土压力强度 层顶面 层底面 （3）主动土压力为 8.4 库仑土压力理论 库仑(Coulomb，1776)假定墙后土体处于极限平衡 状态并形成一滑动楔体，从楔体的静力平衡条件得 出计算土压力的方法。 8.5 两种土压力理论的比较 计算方法： 砂土——“水土分算” 地下水位以上——土压力计算同前； 地下水位以下——取浮重度，并叠加静水压力。 粘性土——“水土合算” 渗透性较小——地下水位以下的土体重度取为饱和重度。 注： aced为土压力力分布； cfe为静水压力分分布。 3m 3m 3m 3m 计算第二层土的土压力强度，把第一层土化成的当量土层厚度为： 3m 3m 3m 3m 1.4m 库仑土压力理论的假设： 1.墙后填土是理想的散粒体(c=0) 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 ? ? 主动土压力 180°-(?+θ-?) ? ? ? E Ea Ea 特例：?=?=?=0，即墙背垂直光滑，填土表面水平时，与朗肯理论等价 土压力分布：三角形分布 A B C ? ? H 被动土压力 W R E ? ? + ? ?=90?+?-? ? 、E W ? ? ? E R ? ? ? ? ? E Ep 1 分析方法 先求总土压力E 先求土压力强度σ 刚性楔体，滑面上处于极限平衡状态：滑动楔体法 土体内各点均处于极限平衡状态：极限应力法 库仑理论 朗肯理论 ? ? ? E * 土 力 学 与地基基础 * * 《土力学》 第8章 土压力 8.1 概述 8.2 挡土墙侧的土压力 8.3 朗肯土压力理论 8.4 库仑土压力理论 8.5 土压力计算方法比较 挡土结构物(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。 土压力 通常是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧压力。 重力式 悬臂式 扶壁式 锚拉式 （锚碇式） 锚杆 板桩 挡土墙类型 (a)(b) 支撑建筑物周围填土的挡土墙； (c) 地下室侧墙 ； (d) 桥台； (e) 料状