《土壓力與土坡穩(wěn)定》PPT課件

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1、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)第七章土壓力與土坡穩(wěn)定一、概述二、土壓力分類三、朗肯土壓力理論四、庫(kù)侖土壓力理論五、GB50007－2002規(guī)范土壓力計(jì)算方法六、擋土墻設(shè)計(jì)七、土坡穩(wěn)定性分析1、擋土墻（擋土結(jié)構(gòu)物）的概念用來支撐天然或人工斜坡不致坍塌以保持土體穩(wěn)定的構(gòu)筑物，稱作擋土墻或擋土結(jié)構(gòu)物。如支撐土坡的擋土墻、堤岸擋土墻、地下室側(cè)墻；拱橋橋臺(tái)等。常見的擋土墻型式分二大類：一是剛性擋土墻如重力式、?。☉遥┍凼?、扶臂式，二是柔性擋土墻如錨桿式、樁板式等。一、概述土壓力的概念，最早是設(shè)計(jì)和使用擋土墻而提出的，很多教材直接稱擋土墻土壓力分析。工程中常用的

2、擋土墻各種型式擋土結(jié)構(gòu)重力式擋土墻懸臂式擋土墻扶臂式擋土墻剛性擋土墻重力式擋土墻多用磚石等筑成，墻高H＜5m.薄(懸)臂式擋土墻多用鋼筋混凝土做成，用于H＞5m的工程。扶臂式擋土墻用于墻高H＞10m的工程，沿墻長(zhǎng)每隔1m設(shè)置一道扶臂，抗彎。重力式擋土墻各部位的名稱2、土壓力概念土壓力通常是指擋土墻（或擋土結(jié)構(gòu)物）后的土體（填土和填土面上的荷載）對(duì)擋土墻產(chǎn)生的側(cè)向壓力。土壓力通常用E表示。由于土壓力是擋土墻或擋土結(jié)構(gòu)物的主要外荷載。如何準(zhǔn)確確定作用在擋土墻上土壓力的大小、方向和作用點(diǎn)位置，是保證擋土墻設(shè)計(jì)和使用安全的必要條件。因此在工程中

3、，對(duì)土壓力的研究和計(jì)算應(yīng)用極為廣泛。各種擋土墻上的土壓力1、土壓力分類根據(jù)擋土墻受側(cè)向壓力后位移的方向、大小及背后土體所處狀態(tài)，土壓力可分為靜止土壓力、主動(dòng)土壓力、被動(dòng)土壓力三種：二、土壓力分類和靜止土壓力計(jì)算土體推墻墻推土體靜止不動(dòng)靜止土壓力（E0）：指擋土墻和墻后填土沒有任何位移，達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)的土壓力.主動(dòng)土壓力（Ea）：是指擋土墻在墻后填土推力（土壓力）作用下，向離開土體方向偏移至土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)（墻后土體開始下滑）時(shí)，作用在墻背上的土壓力。在所有土壓力中，主動(dòng)土壓力最小。被動(dòng)土壓力（Ep）：是指擋土墻在外荷載作用下向墻

4、后填土方向移動(dòng)至土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)（墻后土體開始上?。r(shí)，作用在墻背上的土壓力。在所有土壓力中被動(dòng)土壓力最大.靜止土壓力主動(dòng)土壓力被動(dòng)土壓力2、靜止土壓力計(jì)算（1）靜止土壓力的計(jì)算公式在擋土墻后水平填土表面下任意深度z處取一微單元體分析：作用在該單元體上的豎向應(yīng)力為土的自重應(yīng)力γz，其水平作用力與豎向自重應(yīng)力相關(guān)，稱為靜止土壓力，則深度z處?kù)o止土壓力強(qiáng)度σ0為（2）總靜止土壓力及其分布由上述深度z處?kù)o止土壓力強(qiáng)度計(jì)算公式可知：靜止土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布。若取單位擋土墻長(zhǎng)度，則作用在擋土墻上的總靜止土壓力E0為土壓力強(qiáng)度分布圖的面

5、積，即式中E0為作用在擋土墻上的總靜止土壓力大小，其作用方向?yàn)樗?，作用點(diǎn)距墻基h/3；h為擋土墻的高度。墻背豎直時(shí)的靜止土壓力擋土墻例7.1（黃5.1）某擋土墻高4.0m，墻背垂直光滑，墻后填土面水平，填土重度γ=18.0kN/m3靜止土壓力系數(shù)k0=0.65，試計(jì)算作用在墻背的靜止土壓力大小及其作用點(diǎn)，并繪出土壓力沿墻高的分布圖。解：按靜止土壓力計(jì)算公式，墻頂處?kù)o止土壓力強(qiáng)度為：墻底處?kù)o止土壓力強(qiáng)度為：土壓力沿墻高分布圖根據(jù)公式土壓力合力E0的大小就是土中三角形面積的大小靜止土壓力E0的作用點(diǎn)離墻底的距離為朗肯土壓力理論是W.J.M

6、.Rankine于1857年根據(jù)彈性半空間體內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)和土體的極限平衡條件而提出的土壓力計(jì)算方法。朗肯土壓力理論是土力學(xué)中最重要的理論。朗肯把土體極限平衡條件引入土壓力中，認(rèn)為墻后填土達(dá)到一種極限平衡狀態(tài)時(shí)，與墻背接觸的任何一個(gè)土單元體都處在極限平衡狀態(tài)，并根據(jù)莫爾－庫(kù)侖破壞準(zhǔn)則建立了土壓力理論及其計(jì)算方法，是對(duì)土力學(xué)的重要貢獻(xiàn)。三、朗肯土壓力理論朗肯假定二個(gè)基本條件：（1）墻后填土面水平，土體是半無限大的土體;（2）擋土墻的墻背是豎直、光滑的。這二個(gè)假定條件有什么用呢？根據(jù)墻面光滑這個(gè)假定，就可以推斷：墻背與填土之間不存在摩擦力，即

7、沿墻背方向剪應(yīng)力τ=0，根據(jù)切應(yīng)力互等原理，水平和豎直方向的切應(yīng)力均為零，于是豎直方向和水平方向的壓應(yīng)力就分別為最大、最小主應(yīng)力。這就是朗肯土壓力理論的核心內(nèi)容。假定條件：墻背光滑墻背垂直填土表面水平假設(shè)：墻后各點(diǎn)均處于極限平衡狀態(tài)除假定條件外，朗肯土壓力理論還有一個(gè)假設(shè)（一）朗肯土壓力理論的概括模型：（1）填土達(dá)到極限平衡狀態(tài)，意味著能夠滿足莫爾－庫(kù)侖破壞準(zhǔn)則，即小主應(yīng)力與大主應(yīng)力之間符合一種關(guān)系：或（2）主應(yīng)力方向是豎直、水平方向，意味豎直方向的主應(yīng)力就是土的自重應(yīng)力σz=σcz=γz（3）自重應(yīng)力可能是大主應(yīng)力σ1，也可能是小主應(yīng)

8、力σ3從（2）、（3）條件可知：在求土壓力過程中，自重應(yīng)力是非常重要的條件。因?yàn)橹鲃?dòng)土壓力是所有土壓力中最小的，所以可以認(rèn)為主動(dòng)土壓力就是σ3又因?yàn)橹鲃?dòng)土壓力的方向是水平的，所以豎直方向的自重應(yīng)力就是σ1。