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1、1土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定5.1.2 土压力的种类土压力的种类5.1.2.2 5.1.2.2 土压力种类土压力种类 5.1.2.1 5.1.2.1 土压力试验土压力试验墙处于静止状态，墙及填土处于弹性平衡状态时，作用于墙背的侧向压力称为静止土压力。（1）静止土压力第1页/共51页2土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定（2）主动土压力土推墙，填土处于主动极限平衡状态时，作用于墙背的侧向土压力。第2页/共51页3土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定（3）被动土压力墙在外力作用下推土，填土处于被动极限平衡状态时，作用于墙背的侧向土压力。第3页/共51页4土力学与地基基础5 土压力与边坡稳
2、定5.1.3 影响土压力的因素影响土压力的因素（1）挡土墙的位移（2）挡土墙的形状（3）挡土的性质5.1.4 挡土墙失事实例挡土墙失事实例（1）多瑙河码头岸墙（2）伦敦铁路挡土墙第4页/共51页5土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定5.2 静止土压力计算静止土压力计算5.2.1 产生条件产生条件5.2.2 计算公式计算公式（1）假定墙背光滑、垂直、填土面水平并在墙后延伸至无限远，填土属半无限弹性体。第5页/共51页6土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定（2）计算公式（5-1）式中，为静止土压力系数，即侧压力系数，无因次，一般小于1.0，不同的土按表可查。（5-2）（3）总静止土压力（5-3）式
3、中，为泊松（Possion）比，或按经验公式计算，如杰基（Jaky,1944）公式 式中，为填土有效内摩擦角。作用于墙背的侧向压力即静止土压力强度为5.2.3 静止土压力的应用静止土压力的应用 第6页/共51页7土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定5.3 朗肯（朗肯（Rankine）土压力理论）土压力理论5.3.1 无粘性土的土压力无粘性土的土压力（1）主动土压力主动土压力计算公式 由上式可知，内摩擦角 越大，则Ka越小，也越小。越小，也越小。当 、不变时，则主动土压力强度与深度呈正比。假定（极限应力法）：墙背铅直、墙为刚性体，无变形墙背填土面水平 墙背光滑，即墙背与填土间无摩擦引起的剪应力，
4、则墙背处单元土体的垂直面、水平面都是主应力面极限平衡条件填土为均质各向同性的半无限线性体第7页/共51页8土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定第8页/共51页9土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定主动土压力分布总主动土压力总主动土压力作用点（2）被动土压力被动土压力计算公式被动土压力分布总被动土压力总被动土压力作用点第9页/共51页10土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定5.3.2 粘性土的土压力粘性土的土压力（1）主动土压力主动土压力计算公式 对垂直光滑墙，墙背单元土体之剪应力为零，为大主应力 ，为小主应力 ，处于主动极限平衡条件下，、间的关系式为 第10页/共51页11土力学与地基基础5
5、土压力与边坡稳定式中，为主动土压力系数，无因次，有 对粘性土体，单元土体深度为z时，=z=代入上式，得 总主动土压力第11页/共51页12土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定（2）被动土压力总被动土压力大小为 朗肯土压力理论假定墙背竖直、光滑、填土面水平，使计算所得的主动土压力值偏大，被动土压力值偏小，因此偏于安全。第12页/共51页13土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定5.4 库仑库仑(Coulomb)土压力理论土压力理论（1）基本原理 库仑理论假定在极限平衡状态下，由墙背平面和土体中某一平面组成的两个滑动面构成一楔形土体，由于楔形土体的滑移产生作用于墙背的土压力。所以库仑土压力理论是分析
6、楔形土体所受外力在极限平衡状态下来求解土压力。所求的是总土压力，称滑动土楔平衡法。（2）基本假定墙为刚性体，填土为均质的无粘性土；有二个滑动面；滑动面为平面；土楔不变形，并处于极限平衡状态（为刚塑体）。第13页/共51页14土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定5.4.1 主动土压力主动土压力（1）计算原理（2）计算公式（3）主动土压力分布第14页/共51页15土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定由正弦定理得第15页/共51页16土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定第16页/共51页17土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定 只有相应于P最大值时的倾斜面才是真正的破裂滑动面，相应的Pmax才是所求
7、的墙背主动土压力，故有，得总主动土压力注：只能代表作用在墙背铅直投影高度上某点的土压力强度。得主动土压力强度为第17页/共51页18土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定5.4.2 被动土压力被动土压力第18页/共51页19土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定5.4.3 粘性土土压力的库仑理论粘性土土压力的库仑理论5.4.4 挡土墙土压力计算中几个应用问题挡土墙土压力计算中几个应用问题（1）墙后填土为一曲面，被动土压力误差较大（2）土体抗剪强度指标（3）墙背与填土的外摩擦角第19页/共51页20土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定5.5 特殊情况下的土压力计算特殊情况下的土压力计算墙顶处的土压力
8、强度为 5.5.1 墙后填土表面作用有连续均布荷载墙后填土表面作用有连续均布荷载0Pa深度z处的土压力强度为总土压力为第20页/共51页21土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定5.5.2 填土表面作用有局部均布荷载填土表面作用有局部均布荷载第21页/共51页22土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定5.5.3 填土内有地下水位的情况填土内有地下水位的情况12第22页/共51页23土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定5.5.4 填土为成层土的情况填土为成层土的情况第23页/共51页24土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定5.5.5 墙前存在填土墙前存在填土（1）作用于墙前的土抗力常采用被动土压力的
9、30%50%；（2）墙前填土不高时可不计墙前土的被动土压力。第24页/共51页25土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定5.5.6 填土面倾斜（倾角为填土面倾斜（倾角为）主动土压力强度总土压力第25页/共51页26土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定例：某挡土墙如图示，求墙背主动土压力分布，绘图于墙背上。ADBC第26页/共51页27土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定各分界点处竖向应力为:解:各分界点处主动土应力为:第27页/共51页28土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定第28页/共51页29土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定ADBC0水压力土压力挡土墙第29页/共51页30土力学与地基基
10、础5 土压力与边坡稳定例：某垂直光滑挡土墙，墙高为5m，墙后填土表面水平，填土为砂，其天然重度=18kN/m3，饱和重度sat=22kN/m3，地下水位在填土表面以下2m，水位上、下的内摩擦角分别为32和30 。墙后填土表面有超载q=50kN/m，试求作用在墙背上的被动土压力强度pp及水压力强度pw，并给出土压力强度pp、水压力pw的分布图。解:（1）水压力（2）被动土压力第30页/共51页31土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定ABC第31页/共51页32土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定5.6 挡土墙的设计挡土墙的设计5.6.1 挡土墙类型选择挡土墙类型选择（1）重力式挡土墙第32页/共
11、51页33土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定（2）悬臂式挡土墙第33页/共51页34土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定（3）扶臂式挡土墙 第34页/共51页35土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定（4）锚定板及锚杆式挡土墙第35页/共51页36土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定（5）其他型式的挡土结构第36页/共51页37土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定5.6.3 挡土墙稳定性计算挡土墙稳定性计算（1）作用在挡土墙上的力5.6.2 挡土墙初定尺寸挡土墙初定尺寸自重土压力基底反力（2）抗滑动稳定性验算（3）抗倾覆稳定性验算第37页/共51页38土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定增强稳
12、定措施：增大端面 伸长墙趾 墙背仰斜 加卸荷台（4）圆弧滑动稳定性验算（5）地基承载力及墙身强度验算第38页/共51页39土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定5.6.5 墙后排水措施墙后排水措施5.6.4 墙后回填土的选择墙后回填土的选择（1）理想回填土（2）可用回填土（3）不能用的回填土（1）无排水措施的危害（2）排水措施的部位与构造截水沟泄水孔第39页/共51页40土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定5.7 土坡稳定性土坡稳定性5.7.1 土坡稳定的作用土坡稳定的作用（1）基坑开挖（2）天然土坡（3）人工土坡第40页/共51页41土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定土坡的滑动(slip)是
13、促使土坡运动的滑动因素与滑动面上的抗滑因素这一对矛盾转化的结果。（1）滑动力的增加 降雨使土体重度增大 渗透力 坡顶荷载的增加 地震等动荷载（2）抗滑力的减小 土体抗剪强度减小 土的干裂、冻涨、降雨、湿化、膨胀等5.7.2 边坡失稳原因边坡失稳原因第41页/共51页42土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定（3）边坡失稳分类旋转型(rotational)滑坡 圆弧（circular）滑裂面 非圆弧(non-circular)滑裂面平面型(plane)滑坡复合型(compound)滑坡第42页/共51页43土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定5.7.3 土坡稳定分析圆弧法土坡稳定分析圆弧法（1）基
14、本原理假定：均质粘性土坡滑动面为近似的圆弧滑动面 滑动面以上土体为刚塑性体 （2）计算步骤滑动力矩抗滑力矩 安全系数 第43页/共51页44土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定（3）简单土坡最危险的滑动面（5）适用范围（4）计算技巧 简单土坡 简单土坡第44页/共51页45土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定安全系数（5.25）下滑力由力的平衡知当土块处于平衡状态时,抗滑力发挥了一部分,为5.7.4.1 5.7.4.1 无粘性土简单边坡无粘性土简单边坡5.7.4 简单土坡稳定性分析简单土坡稳定性分析（1）无渗流第45页/共51页46土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定（2）有渗流作用当渗流方向
15、为顺坡面流出时，第46页/共51页47土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定5.7.4.2 5.7.4.2 粘性土简单边坡粘性土简单边坡（泰勒图表法）（泰勒图表法）（Taylor,D.W.Taylor,D.W.）稳定数第47页/共51页48土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定1 杨进良.土力学M.北京:中国水利水电出版社,2006.参考资料：参考资料：2 周汉荣,赵明华.土力学地基与基础M.北京:中国建筑工业出版社,1997.第48页/共51页49土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定掌握静止、主动、被动土压力的概念；掌握静止土压力的求解；掌握应用朗肯理论计算主动、被动土压力及特殊情况下的土压力；熟悉库仑理论土压力的求解，影响主动土压力的因素；熟悉挡土墙结构型式及其特点，掌握挡土墙稳定分析及增强稳定性的措施；熟悉边坡稳定的影响因素，滑动面型式；掌握圆弧型滑动边坡计算的圆弧条分法，简单土坡稳定性分析方法；本章要求：习题：复习思考题5.25.5、5.15习题5.2、5.6、5.8第49页/共51页50土力学与地基基础5 土压力与边坡稳定第50页/共51页51感谢您的观看。第51页/共51页