土压力与土坡稳定PPT学习教案

1、会计学1 土压力与土坡稳定土压力与土坡稳定 被动土压力被动土压力主动土压力主动土压力静止土压力静止土压力 土压力土压力 n1.1.静止土压力静止土压力 n挡土墙在压力作用下挡土墙在压力作用下 不发生任何变形和位不发生任何变形和位 移，墙后填土处于弹移，墙后填土处于弹 性平衡状态时，作用性平衡状态时，作用 在挡土墙背的土压力在挡土墙背的土压力 Eo o 第1页/共57页 n2.2.主动土压力主动土压力 n在土压力作用下，挡土在土压力作用下，挡土 墙离开土体向前位移至墙离开土体向前位移至 一定数值，墙后土体达一定数值，墙后土体达 到主动极限平衡状态时到主动极限平衡状态时 ，作用在墙背的土压力，作用

2、在墙背的土压力 滑裂面滑裂面 Ea n3.3.被动土压力被动土压力 n播放动播放动 画画 n播放动播放动 画画 Ep 滑裂面滑裂面 n在外力作用下，挡土在外力作用下，挡土 墙推挤土体向后位移墙推挤土体向后位移 至一定数值，墙后土至一定数值，墙后土 体达到被动极限平衡体达到被动极限平衡 状态时，作用在墙上状态时，作用在墙上 的土压力的土压力 第2页/共57页 n4.4.三种土压力之间的关系三种土压力之间的关系 - - + + + + - - E o ap Ea Eo o Ep n对同一挡土墙，在填对同一挡土墙，在填 土的物理力学性质相土的物理力学性质相 同的条件下同的条件下有以下规有以下规 律：

3、律： n1. 1. Ea E o Ep n2. 2. p a 第3页/共57页 作用在挡土结构背面的静止土压力可视为天然土层自重应作用在挡土结构背面的静止土压力可视为天然土层自重应 力的水平分量力的水平分量 K0h h z K0z oo KhE 2 2 1 z h/3 静止土压力静止土压力 系数系数 zKp oo 静止土压力强度静止土压力强度 静止土压力系数静止土压力系数 测定方法：测定方法： n1.1.通过侧限条通过侧限条 件下的试验测定件下的试验测定 n2.2.采用经验公采用经验公 式式K0 = 1-1-sin 计算计算 n3.3.按相关表格按相关表格 提供的经验值确提供的经验值确 定定

4、静止土压力分布静止土压力分布 土压力作用点土压力作用点 三角形分布三角形分布 作用点距墙底作用点距墙底h/ /3 第4页/共57页 n1.1.挡土墙背垂直、光滑挡土墙背垂直、光滑 n2.2.填土表面水平填土表面水平 n3.3.墙体为刚性体墙体为刚性体 z=z xK0z z f=0=0 p paKaz p ppKpz 增加增加 减小减小 4545o o- - / 2 4545o o / 2 大主应力方向大主应力方向 主动主动 伸展伸展 被动被动 压缩压缩 小主应力方向小主应力方向 第5页/共57页 p pap pp f zK0z f =c+ tan 土体处于土体处于 弹性平衡弹性平衡 状态状态

5、主动极限主动极限 平衡状态平衡状态 被动极限被动极限 平衡状态平衡状态 水平方向均匀压缩水平方向均匀压缩 伸展伸展压缩压缩 主动朗主动朗 肯状态肯状态 被动朗被动朗 肯状态肯状态 水平方向均匀伸展水平方向均匀伸展 处于主动朗肯状态，处于主动朗肯状态，1 1方向竖直，剪切方向竖直，剪切 破坏面与竖直面夹角为破坏面与竖直面夹角为4545o o- - /2/2 4545o o- - /2/24545o o /2/2 处于被动朗肯状态，处于被动朗肯状态，3 3方向竖直，剪切方向竖直，剪切 破坏面与竖直面夹角为破坏面与竖直面夹角为4545o o /2/2 第6页/共57页 4545o o /2/2 h

6、挡土墙在土压力作用下，产挡土墙在土压力作用下，产 生离开土体的位移，竖向应生离开土体的位移，竖向应 力保持不变，水平应力逐渐力保持不变，水平应力逐渐 减小，位移增大到减小，位移增大到a，墙后，墙后 土体处于朗肯主动状态时，土体处于朗肯主动状态时， 墙后土体出现一组滑裂面，墙后土体出现一组滑裂面， 它与大主应力面夹角它与大主应力面夹角4545o o /2/2 ，水平应力降低到最低极限，水平应力降低到最低极限 值值 z(1 1) pa a(3 3) 极限平衡条件极限平衡条件 2 45tan2 2 45tan2 13 oo c 朗肯主动土压朗肯主动土压 力系数力系数 aaa KczKp2 朗肯主动土

7、朗肯主动土 压力强度压力强度 z z 第7页/共57页 h/3 Ea hKa 当当c=0=0, ,无粘性土无粘性土 aaa KczKp2 朗肯主动土朗肯主动土 压力强度压力强度 aa zKp h n1.1.无粘性土主动土压力强度与无粘性土主动土压力强度与z成正比，沿墙高呈三角形分布成正比，沿墙高呈三角形分布 n2.2.合力大小为分布图形的面积，即三角形面积合力大小为分布图形的面积，即三角形面积 n3.3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h/3处处 a Kh2)2/1 ( 第8页/共57页 2cKa Ea (h-z0)/3 当当c0 0, , 粘性土粘

8、性土 h 粘性土主动土压力强度包括两部分粘性土主动土压力强度包括两部分 n1. 1. 土的自重引起的土压力土的自重引起的土压力zKa n2. 2. 粘聚力粘聚力c引起的负侧压力引起的负侧压力2cKa 说明：说明：负侧压力是一种拉力，由于土与负侧压力是一种拉力，由于土与 结构之间抗拉强度很低，受拉极易开裂结构之间抗拉强度很低，受拉极易开裂 ，在计算中不考虑，在计算中不考虑 负侧压力深度为临界深度负侧压力深度为临界深度z0 02 0 aaa KcKzp )/(2 0a Kcz n1.1.粘性土主动土压力强度存在负粘性土主动土压力强度存在负 侧压力区侧压力区（计算中不考虑）（计算中不考虑） n2.2

9、.合力大小为分布图形的面积合力大小为分布图形的面积（ 不计负侧压力部分）不计负侧压力部分） n3.3.合力作用点在三角形形心，即合力作用点在三角形形心，即 作用在离墙底作用在离墙底( (h- -z0) )/3处处 2/)2)( 0aaa KchKzhE aaa KczKp2 z0 hKa-2cKa 第9页/共57页 极限平衡条件极限平衡条件 2 45tan2 2 45tan2 31 oo c 朗肯被动土压朗肯被动土压 力系数力系数 ppp KczKp2 朗肯被动土朗肯被动土 压力强度压力强度 z(3 3) pp p(1 1) 4545o o /2/2 h z z 挡土墙在外力作用下，挡土墙在外

10、力作用下， 挤压墙背后土体，产生挤压墙背后土体，产生 位移，竖向应力保持不位移，竖向应力保持不 变，水平应力逐渐增大变，水平应力逐渐增大 ，位移增大到，位移增大到p，墙，墙 后土体处于朗肯被动状后土体处于朗肯被动状 态时，墙后土体出现一态时，墙后土体出现一 组滑裂面，它与小主应组滑裂面，它与小主应 力面夹角力面夹角4545o o /2/2，水，水 平应力增大到最大极限平应力增大到最大极限 值值 第10页/共57页 当当c=0=0, ,无粘性土无粘性土 ppp KczKp2 朗肯被动土朗肯被动土 压力强度压力强度 pp zKp n1.1.无粘性土被动土压力强度与无粘性土被动土压力强度与z成正比，

11、沿墙高呈三角形分布成正比，沿墙高呈三角形分布 n2.2.合力大小为分布图形的面积，即三角形面积合力大小为分布图形的面积，即三角形面积 n3.3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h/3处处 h hKp h/3 Ep p Kh2)2/1 ( 第11页/共57页 当当c0 0, , 粘性土粘性土 粘性土主动土压力强度包括两部分粘性土主动土压力强度包括两部分 n1. 1. 土的自重引起的土压力土的自重引起的土压力zKp n2. 2. 粘聚力粘聚力c引起的侧压力引起的侧压力2cKp 说明：说明：侧压力是一种正压力，在计算侧压力是一种正压力，在计算 中应考虑中应

12、考虑 ppp KchKhE2)2/1 ( 2 n1.1.粘性土被动土压力强度不存在负侧压力区粘性土被动土压力强度不存在负侧压力区 n2.2.合力大小为分布图形的面积，即梯形分布图形面积合力大小为分布图形的面积，即梯形分布图形面积 n3.3.合力作用点在梯形形心合力作用点在梯形形心 土压力合力土压力合力 h Ep 2cKp hKp 2cKp hp ppp KczKp2 第12页/共57页 h=6m =17kN/m=17kN/m3 c=8kPa=8kPa =20=20o o 第13页/共57页 主动土压力系数主动土压力系数 49. 0 2 45tan 2 o a K 墙底处土压力强度墙底处土压力强

13、度 kPaKchKp aaa 8.382 临界深度临界深度 mKcz a 34.1)/(2 0 主动土压力主动土压力 mkNKchKzhE aaa /4 .902/ )2)( 0 主动土压力作用点主动土压力作用点 距墙底的距离距墙底的距离 mzh55. 1)(3/1 ( 0 2cKa z0 Ea (h-z0)/3 6m6m hKa-2cKa 第14页/共57页 n1.1.填土表面有均布荷载填土表面有均布荷载（以无粘性土为例）（以无粘性土为例） zq h 填土表面深度填土表面深度z z处竖向应力为处竖向应力为(q+(q+z) ) A B 相应主动土压力强度相应主动土压力强度 aa Kqzp)(

14、A A点土压力强度点土压力强度 aaA qKp B B点土压力强度点土压力强度 aaB Kqhp)( 若填土为粘性土，若填土为粘性土，c0 0 临界深度临界深度z0 /)/(2 0 qKcz a z0 0 0说明存在负侧压力区，计说明存在负侧压力区，计 算中应不考虑负压力区土压力算中应不考虑负压力区土压力 z0 00说明不存在负侧压力区，说明不存在负侧压力区， 按三角形或梯形分布计算按三角形或梯形分布计算 z z q 第15页/共57页 n2.2.成层填土情况成层填土情况（以无粘性土为例（以无粘性土为例 ） A B C D 1 1， 1 1 2 2， 2 2 3 3， 3 3 paA aA p

15、aB aB上上 paB aB下下 paC aC下下 paC aC上上 paD aD 挡土墙后有几层不同类的土挡土墙后有几层不同类的土 层，先求竖向自重应力，然层，先求竖向自重应力，然 后乘以后乘以该土层该土层的主动土压力的主动土压力 系数，得到相应的主动土压系数，得到相应的主动土压 力强度力强度 h1h2h3 0 aA p 111aaB Khp 上上 A点点 B点上界面点上界面 B点下界面点下界面211aaB Khp 下下 C点上界面点上界面 C点下界面点下界面 22211 )( aaC Khhp 上上 32211 )( aaC Khhp 下下 D点点 3332211 )( aaD Khhhp

16、 说明：说明：合力大小为分合力大小为分 布图形的面积，作用布图形的面积，作用 点位于分布图形的形点位于分布图形的形 心处心处 第16页/共57页 n3.3.墙后填土存在地下水墙后填土存在地下水（以无粘性土为例（以无粘性土为例 ） A B C (h1+ h2)Ka wh 2 挡土墙后有地下水时，作用挡土墙后有地下水时，作用 在墙背上的土侧压力有在墙背上的土侧压力有土压土压 力力和和水压力水压力两部分，可分作两部分，可分作 两层计算，一般假设地下水两层计算，一般假设地下水 位上下土层的抗剪强度指标位上下土层的抗剪强度指标 相同，相同，地下水位以下土层用地下水位以下土层用 浮重度计算浮重度计算 0

17、aA p A点点 B点点 aaB Khp 1 C点点 aaaC KhKhp 21 土压力强度土压力强度 水压力强度水压力强度 B点点0 wB p C点点2 hp wwC 作用在墙背的总压力作用在墙背的总压力 为土压力和水压力之为土压力和水压力之 和，作用点在合力分和，作用点在合力分 布图形的形心处布图形的形心处 h1h2 h 第17页/共57页 h=5m 1 1=17kN/m=17kN/m3 c1 1=0=0 1 1=34=34o o 2 2=19kN/m=19kN/m3 c2 2=10kPa=10kPa 2 2=16=16o o h1 =2mh2 =3m A B C Ka1 10.3070.

18、307 Ka2 20.5680.568 第18页/共57页 A B C h=5m h1=2mh2=3m A点点0 11 aaA zKp B点上界面点上界面 kPaKhp aaB 4 .10 111 上上 B点下界面点下界面 kPaKcKhp aaaB 2 .42 22211 下下 C点点 kPaKcKhhp aaaC 6 .362)( 2222211 主动土压力合力主动土压力合力mkNEa/6 .712/3)6 .362 . 4(2/24 .10 10.4kPa10.4kPa 4.2kPa4.2kPa 36.6kPa36.6kPa 第19页/共57页 n1.1.墙后的填土是理想散粒体墙后的填土

19、是理想散粒体 n2.2.滑动破坏面为通过墙踵的平面滑动破坏面为通过墙踵的平面 n3.3.滑动土楔为一刚塑性体，本身无变形滑动土楔为一刚塑性体，本身无变形 n二、库仑土压力二、库仑土压力 G h C A B q q 墙向前移动或转动时，墙后土体墙向前移动或转动时，墙后土体 沿某一破坏面沿某一破坏面BC破坏，土楔破坏，土楔ABC 处于主动极限平衡状态处于主动极限平衡状态 土楔受力情况土楔受力情况 ： n3.3.墙背对土楔的反力墙背对土楔的反力E, ,大小未知，方大小未知，方 向与墙背法线夹角为向与墙背法线夹角为 ER n1.1.土楔自重土楔自重G= = ABC, ,方向竖直向下方向竖直向下 n2.

20、 2. 破坏面为破坏面为BC上的反力上的反力R, ,大小未知大小未知 ，方向与破坏面法线夹角为，方向与破坏面法线夹角为 第20页/共57页 土楔在三力作用下，静力平衡土楔在三力作用下，静力平衡 G h A C B q q ER )cos()sin(cos )sin()cos()cos( 2 1 2 2 qq qq hE 滑裂面是任意给定的，不同滑裂面得滑裂面是任意给定的，不同滑裂面得 到一系列土压力到一系列土压力E，E是是q q的函数的函数，E 的的最大值最大值Emax，即为墙背的主动土压，即为墙背的主动土压 力力Ea，所对应的滑动面即是最危险滑，所对应的滑动面即是最危险滑 动面动面 2 2

21、2 2 )cos()cos( )sin()sin( 1)cos(cos )(cos 2 1 hEa aa KhE 2 2 1 库仑主动土压库仑主动土压 力系数，查表力系数，查表 确定确定 土对挡土墙背的摩擦土对挡土墙背的摩擦 角，根据墙背光滑，角，根据墙背光滑， 排水情况查表确定排水情况查表确定 第21页/共57页 主动土压力与墙高的平方主动土压力与墙高的平方 成正比成正比 aa a a zKKz dz d dz dE p 2 2 1 主动土压力强度主动土压力强度 主动土压力强度沿墙高呈三角形分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布，合力作用点在离墙底h/3处，处， 方向与墙

22、背法线成方向与墙背法线成，与水平面成，与水平面成 （） h hKa h A C B Ea h/3 说明：说明：土压力强度土压力强度 分布图只代表强度分布图只代表强度 大小，不代表作用大小，不代表作用 方向方向 aa KhE 2 2 1 主动土压力主动土压力 第22页/共57页 =10=10o o =15=15o o =20=20o o 4.5m A B =10=10o o Ea h/3 【解答解答 】 由由=10=10o o，=15=15o o， =30=30o o ，=20=20o o查表得到查表得到 480.0 a K mkNKhE aa /1 .85 2 1 2 土压力作用点在距墙底土压

23、力作用点在距墙底 h/3=1.5m处处 第23页/共57页 n朗肯土压力理论基于朗肯土压力理论基于土单元体的应力极限平衡条件土单元体的应力极限平衡条件建立建立 的，采用的，采用墙背竖直、光滑、填土表面水平墙背竖直、光滑、填土表面水平的假定，与实际的假定，与实际 情况存在误差，情况存在误差，主动土压力偏大，被动土压力偏小主动土压力偏大，被动土压力偏小 n库仑土压力理论基于库仑土压力理论基于滑动块体的静力平衡条件滑动块体的静力平衡条件建立的，建立的， 采用采用破坏面为平面破坏面为平面的假定，与实际情况存在一定差距（尤的假定，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）其是当墙背与填

24、土间摩擦角较大时） n二、三种土压力在实际工程中的应二、三种土压力在实际工程中的应 用用 n挡土墙直接浇筑在岩基上，墙的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，可以近以使填土产生主动破坏，可以近 似按照静止土压力计算似按照静止土压力计算 岩基岩基 E0 第24页/共57页 n挡土墙产生离开填土方向位移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，墙后填土达到极限平衡状态， 按主动土压力计算。位移达到墙按主动土压力计算。位移达到墙 高的高的0.1%0.1%0.3%,0.3%,填土就可能发填土就可能发 生主动破坏。生主

25、动破坏。 Ea 30%Ep n挡土墙产生向填土方向的挤压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。位移需态，按被动土压力计算。位移需 达到墙高的达到墙高的2%2%5 5%,%,工程上一般工程上一般 不允许出现此位移，因此验算稳不允许出现此位移，因此验算稳 定性时不采用被动土压力全部，定性时不采用被动土压力全部， 通常取其通常取其3030 第25页/共57页 n挡土墙下端不动，上端外移挡土墙下端不动，上端外移 ，墙背压力按直线分布，总，墙背压力按直线分布，总 压力作用点位于墙底以上压力作用点位于墙底以上H/3 n挡土墙上端不动，下

26、端外移挡土墙上端不动，下端外移 ，墙背填土不可能发生主动，墙背填土不可能发生主动 破坏，压力为曲线分布，总破坏，压力为曲线分布，总 压力作用点位于墙底以上约压力作用点位于墙底以上约 H/2 n挡土墙上端和下端均外移，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大小未达到主动破坏时 位移时，压力为曲线分布，位移时，压力为曲线分布， 总压力作用点位于墙底以上总压力作用点位于墙底以上 约约H/2,/2,当位移超过某一值，当位移超过某一值， 填土发生主动破坏时，压力填土发生主动破坏时，压力 为直线分布，总压力作用点为直线分布，总压力作用点 降至墙高降至墙高1/31/3处处 H/3 H/2 H

27、/3 第26页/共57页 n1.1.墙后有局部均布荷载情墙后有局部均布荷载情 况况 n局部均布荷载只沿虚线间土局部均布荷载只沿虚线间土 体向下传递，由体向下传递，由q引起的侧压引起的侧压 力增加范围局限于力增加范围局限于CD墙段墙段 aa qKp n2.2.填土面不规则的情填土面不规则的情 况况 n填土面不规则情况，采用作填土面不规则情况，采用作 图法求解，假定一系列滑动图法求解，假定一系列滑动 面，采用静力平衡求出土压面，采用静力平衡求出土压 力中最大值力中最大值 第27页/共57页 n3.3.墙背为折线形情况墙背为折线形情况 n墙背由不同倾角的平面墙背由不同倾角的平面AB 和和BC组成，先

28、以组成，先以BC为墙背计为墙背计 算算BC面上土压力面上土压力E1 1及其分布及其分布 ，然后以，然后以AB的延长线的延长线AC 作作 为墙背计算为墙背计算ABC 面上土压力面上土压力 , ,只计入只计入AB段土压力段土压力E2 2，将两，将两 者压力叠加得总压力者压力叠加得总压力 B A C C E2 E1 h Ea z q aca KhE 2 )2/1 ( A B pa pb )1/( aa qKp )1/()( ab Kqhp hc/2 主动土压力主动土压力 其中：其中：c为主动土压力增大系数为主动土压力增大系数 分布分布 情况情况 第28页/共57页 n1.1.重力式挡土墙重力式挡土墙

29、 块石或素混凝土砌筑而成，靠块石或素混凝土砌筑而成，靠 自身重力维持稳定，墙体抗拉自身重力维持稳定，墙体抗拉 、抗剪强度都较低。墙身截面、抗剪强度都较低。墙身截面 尺寸大，一般用于低挡土墙。尺寸大，一般用于低挡土墙。 n2.2.悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙 钢筋混凝土建造，立臂、墙趾钢筋混凝土建造，立臂、墙趾 悬臂和墙踵悬臂三块悬臂板组悬臂和墙踵悬臂三块悬臂板组 成，靠墙踵悬臂上的土重维持成，靠墙踵悬臂上的土重维持 稳定，墙体内拉应力由钢筋承稳定，墙体内拉应力由钢筋承 担，墙身截面尺寸小，充分利担，墙身截面尺寸小，充分利 用材料特性，市政工程中常用用材料特性，市政工程中常用 墙顶墙顶 墙基墙基 墙

30、趾墙趾 墙面墙面 墙背墙背 墙趾墙趾墙踵墙踵 立壁立壁 钢筋钢筋 第29页/共57页 n3.3.扶壁式挡土墙扶壁式挡土墙 针对悬臂式挡土墙立臂受力后针对悬臂式挡土墙立臂受力后 弯矩和挠度过大缺点，增设扶弯矩和挠度过大缺点，增设扶 壁，扶壁间距（壁，扶壁间距（0.80.81.01.0）h， 墙体稳定靠扶壁间填土重维持墙体稳定靠扶壁间填土重维持 n4.4.锚定板式与锚杆式挡土墙锚定板式与锚杆式挡土墙 预制钢筋混凝土面板、立柱、预制钢筋混凝土面板、立柱、 钢拉杆和埋在土中锚定板组成钢拉杆和埋在土中锚定板组成 ，稳定由拉杆和锚定板来维持，稳定由拉杆和锚定板来维持 墙趾墙趾 墙踵墙踵 扶壁扶壁 墙板墙板

31、 锚定板锚定板 基岩基岩 锚杆锚杆 第30页/共57页 n1.1.稳定性验算：稳定性验算：抗倾覆稳定和抗滑稳定抗倾覆稳定和抗滑稳定 n2.2.地基承载力验算地基承载力验算 挡土墙计算内容挡土墙计算内容 n3.3.墙身强度验算墙身强度验算 抗倾覆稳定验算抗倾覆稳定验算 zf Ea Eaz Eax G 0 6 . 1 0 fax faz t zE xEGx K 抗倾覆稳定条件抗倾覆稳定条件 )cos( aaz EE )sin( aax EE cotzbxf 0 tanbzz f 挡土墙在土压力作用下可能绕墙趾挡土墙在土压力作用下可能绕墙趾 O点向外倾覆点向外倾覆 O x0 xf b z 第31页/

32、共57页 抗滑稳定验算抗滑稳定验算 3 . 1 )( tat ann s GE EG K 抗滑稳定条件抗滑稳定条件 0 cosGGn )cos( 0 aan EE Ea Ean Eat G Gn Gt 0 O 挡土墙在土压力作用下可能沿基础挡土墙在土压力作用下可能沿基础 底面发生滑动底面发生滑动 0 sinGGt )sin( 0 aat EE 为基底摩为基底摩 擦系数，根擦系数，根 据土的类别据土的类别 查表得到查表得到 n1.1.墙背倾斜形式墙背倾斜形式 重力式挡土墙按墙背倾斜方向分为重力式挡土墙按墙背倾斜方向分为仰斜、直立和俯斜仰斜、直立和俯斜三三 种形式，三种形式应根据使用要求、地形和施

33、工情况综种形式，三种形式应根据使用要求、地形和施工情况综 合确定合确定 第32页/共57页 n2.2.挡土墙截面尺寸挡土墙截面尺寸 砌石挡土墙顶宽不小于砌石挡土墙顶宽不小于0.5m0.5m，混，混 凝土墙可缩小为凝土墙可缩小为0.20m0.20m0.40m0.40m， 重力式挡土墙基础底宽约为墙高重力式挡土墙基础底宽约为墙高 的的1/21/21/31/3 为了增加挡土墙的抗滑稳定性，为了增加挡土墙的抗滑稳定性， 将基底做成逆坡将基底做成逆坡 当墙高较大，基底压力超过地基当墙高较大，基底压力超过地基 承载力时，可加设墙趾台阶承载力时，可加设墙趾台阶 E1 1 仰斜仰斜 E2 2 直立直立 E3

34、3 俯斜俯斜 三种不同倾斜三种不同倾斜 形式挡土墙土形式挡土墙土 压力之间关系压力之间关系 E1 1E2 2E3 3 逆坡逆坡 墙趾台阶墙趾台阶 第33页/共57页 n3.3.墙后排水措施墙后排水措施 挡土墙后填土由挡土墙后填土由 于雨水入渗，抗于雨水入渗，抗 剪强度降低，土剪强度降低，土 压力增大，同时压力增大，同时 产生水压力，对产生水压力，对 挡土墙稳定不利挡土墙稳定不利 ，因此挡土墙应，因此挡土墙应 设置很好的排水设置很好的排水 措施，增加其稳措施，增加其稳 定性定性 墙后填土宜选择透水性较强的填料，例如砂土、砾石、碎墙后填土宜选择透水性较强的填料，例如砂土、砾石、碎 石等，若采用粘土

35、，应混入一定量的块石，增大透水性和石等，若采用粘土，应混入一定量的块石，增大透水性和 抗剪强度，墙后填土应分层夯实抗剪强度，墙后填土应分层夯实 n4.4.填土质量要求填土质量要求 泄水孔泄水孔 粘土夯实粘土夯实 滤水层滤水层 泄水孔泄水孔 粘土夯实粘土夯实 粘土夯实粘土夯实 截水沟截水沟 第34页/共57页 墙板墙板 锚定板锚定板 预制钢筋混凝土面板、立柱预制钢筋混凝土面板、立柱 、钢拉杆和埋在土中锚定板、钢拉杆和埋在土中锚定板 组成，稳定由拉杆和锚定板组成，稳定由拉杆和锚定板 来维持来维持 n二、加筋土挡土结二、加筋土挡土结 构构 预制钢筋混凝土面板、土工预制钢筋混凝土面板、土工 合成材料制

36、成拉筋承受土体合成材料制成拉筋承受土体 中拉力中拉力 拉筋拉筋 面板面板 第35页/共57页 采用桩基础，打入地基一定深采用桩基础，打入地基一定深 度，形成板桩墙，用做挡土结度，形成板桩墙，用做挡土结 构，基坑工程中应用较广构，基坑工程中应用较广 支护桩支护桩 第36页/共57页 第37页/共57页 天然土坡天然土坡 人工土坡人工土坡 由于地质作用而由于地质作用而 自然形成的土坡自然形成的土坡 在天然土体中开挖在天然土体中开挖 或填筑而成的土坡或填筑而成的土坡 山坡、江山坡、江 河岸坡河岸坡 路基、堤坝路基、堤坝 坡底坡底坡脚坡脚坡角坡角 坡顶坡顶 坡高坡高 土坡稳定分析问题土坡稳定分析问题

37、第38页/共57页 T T 均质的无粘性土均质的无粘性土 土坡，在干燥或土坡，在干燥或 完全浸水条件下完全浸水条件下 ，土粒间无粘结，土粒间无粘结 力力 只要位于坡面上的土单只要位于坡面上的土单 元体能够保持稳定，则元体能够保持稳定，则 整个坡面就是稳定的整个坡面就是稳定的 单元体单元体 稳定稳定 TT 土坡整土坡整 体稳定体稳定 N W 第39页/共57页 W T T N 稳定条件：稳定条件：TT sinWT cosWN tan NT 砂土的内砂土的内 摩擦角摩擦角 tancos WT 抗滑力与滑抗滑力与滑 动力的比值动力的比值 安全系数安全系数 tan tan sin tancos W W

38、 T T Fs 第40页/共57页 稳定条件：稳定条件：TT+J JT T Fs W T T N J 顺坡出流情况顺坡出流情况:sin w J tan tan sinsin tancos sin tancos satw s JW W JT T F / sat1/2， 坡面有顺坡坡面有顺坡 渗流作用时渗流作用时 ，无粘性土，无粘性土 土坡稳定安土坡稳定安 全系数将近全系数将近 降低一半降低一半 第41页/共57页 W T T N 干坡或完全浸水情况干坡或完全浸水情况 481. 0 tan tan s F 241. 0 tan tan ssatF 顺坡出流情况顺坡出流情况 7 .25 5 .13

39、渗流作用的土坡稳定比无渗流作渗流作用的土坡稳定比无渗流作 用的土坡稳定，坡角要小得多用的土坡稳定，坡角要小得多 W T T N J 第42页/共57页 N f W R O B d 假定滑动面为圆柱面假定滑动面为圆柱面 ，截面为圆弧，利用，截面为圆弧，利用 土体极限平衡条件下土体极限平衡条件下 的受力情况：的受力情况： 滑动面上的最滑动面上的最 大抗滑力矩与大抗滑力矩与 滑动力矩之比滑动力矩之比 饱和粘土，不排水饱和粘土，不排水 剪条件下，剪条件下， u u0 0， f fc cu u Wd RLc F u s Wd RL RL RL M M F fff s C A 第43页/共57页 粘性土土

40、坡滑动前，坡粘性土土坡滑动前，坡 顶常常出现竖向裂缝顶常常出现竖向裂缝 C R d B A W f O N A z0 深度近似采深度近似采 用土压力临用土压力临 界深度界深度 a Kcz/2 0 裂缝的出现将使滑弧长度由裂缝的出现将使滑弧长度由 AC减小到减小到AC，如果裂缝中，如果裂缝中 积水，还要考虑静水压力对积水，还要考虑静水压力对 土坡稳定的不利影响土坡稳定的不利影响 Fs是任意假定某个滑动面是任意假定某个滑动面 的抗滑安全系数，实际要的抗滑安全系数，实际要 求的是与最危险滑动面相求的是与最危险滑动面相 对应的最小安全系数对应的最小安全系数 假定若干假定若干 滑动面滑动面 最小安全最小

41、安全 系数系数 第44页/共57页 1 2 R O B A 对于均质粘性土对于均质粘性土 土坡，其最危险土坡，其最危险 滑动面通过坡脚滑动面通过坡脚 =0=0 圆心位置由圆心位置由 1 1，2 2确定确定 O B 1 2 A H E 2H 4.5H F F s s 00 圆心位置在圆心位置在EOEO 的延长线上的延长线上 第45页/共57页 a b c d i i O C R A B H 对于外形复杂、对于外形复杂、 00的粘性的粘性 土土坡，土体分层情况时，土土坡，土体分层情况时， 要确定滑动土体的重量及其要确定滑动土体的重量及其 重心位置比较困难，而且抗重心位置比较困难，而且抗 剪强度的分

42、布不同，一般采剪强度的分布不同，一般采 用条分法分析用条分法分析 各土条对滑弧各土条对滑弧 圆心的抗滑力圆心的抗滑力 矩和滑动力矩矩和滑动力矩 滑动土体滑动土体 分为若干分为若干 垂直土条垂直土条 土坡稳定土坡稳定 安全系数安全系数 第46页/共57页 a b c d i i O C R A B H 1.1.按比例绘出土坡剖面按比例绘出土坡剖面 2.2.任选一圆心任选一圆心O O，确定，确定 滑动面，将滑动面以上滑动面，将滑动面以上 土体分成几个等宽或不土体分成几个等宽或不 等宽土条等宽土条 3.3.每个土条的受力分析每个土条的受力分析 c d b a li Xi PiXi+1 Pi+1 Ni

43、 Ti Wi 静力平衡静力平衡 假设两组合力假设两组合力 ( (P Pi i，X Xi i) ) ( (P Pi i 1 1， ，X Xi i 1 1) ) iii WNcos iii WTsin ii ii i i W ll N cos 1 ii ii i i W ll T sin 1 第47页/共57页 4.4.滑动面的总滑动力矩滑动面的总滑动力矩 iii WRTRTRsin 5.5.滑动面的总抗滑力矩滑动面的总抗滑力矩 )tancos( tan iiiii iiiiifi lcWR lcRlRRT 6.6.确定安全系数确定安全系数 ii iiiii s W lctgW TR RT F s

44、in cos a b c d i i O C R A B H c d b a li Xi PiXi+1 Pi+1 Ni Ti 条分法是一种试算法，应选取条分法是一种试算法，应选取 不同圆心位置和不同半径进行不同圆心位置和不同半径进行 计算，求最小的安全系数计算，求最小的安全系数 第48页/共57页 第49页/共57页 第50页/共57页 按比例绘出土坡，选择圆按比例绘出土坡，选择圆 心，作出相应的滑动圆弧心，作出相应的滑动圆弧 取圆心取圆心O O ，取半径，取半径 R R = 8.35m= 8.35m 将滑动土体分成若干土将滑动土体分成若干土 条，对土条编号条，对土条编号 列表计算该圆心和半径

45、列表计算该圆心和半径 下的安全系数下的安全系数 0.60 1.80 2.85 3.75 4.10 3.05 1.50 1 1 1 1 1 1 1.15 11.16 33.48 53.01 69.75 76.26 56.73 27.90 11.0 32.1 48.5 59.41 58.33 36.62 12.67 1 2 3 4 5 6 7 编号编号 中心高度中心高度(m) 条宽条宽(m) 条重条重W W i ikN/m kN/m1(o) W isin i 9.5 16.5 23.8 31.6 40.1 49.8 63.0 W icos i 1.84 9.51 21.39 36.55 49.12

46、 43.33 24.86 合计合计186.60258.63第51页/共57页 土坡的稳定性相关因素土坡的稳定性相关因素 ： 抗剪强度指标抗剪强度指标c c和和 、 重度重度 、土坡的尺寸、土坡的尺寸 坡角坡角 和坡高和坡高H H 泰勒（泰勒（Taylor,D.WTaylor,D.W， 19371937）用图表表达影）用图表表达影 响因素的相互关系响因素的相互关系 c H N cr s 稳定数稳定数 土坡的临界高土坡的临界高 度或极限高度度或极限高度 根据不同的根据不同的 绘出绘出 与与N Ns s的关系曲线的关系曲线 H H F cr s 泰勒图表法适宜解决简单土坡稳定分析的问题：泰勒图表法适宜解决简单土坡稳定分析的问题： 已知坡角已知坡角 及土的指标及土的指标c c、 、 ，求稳定的坡高，求稳定的坡高H H 已知坡高已知坡高H H及土的指标及土的指标c c、 、 ，求稳定的坡角，求稳定的坡角 已知坡角已知坡角 、坡高、坡高H H及土的指标及土的指标c c、 、 ，求稳定安全系数，求稳定安全系数F F s第52页/共57页 在稳定坡角时的