生物学土力学土压力和挡土墙

1、2021-7-9 本章主要内容本章主要内容8.1 8.1 挡土墙上的土压力及工程应用挡土墙上的土压力及工程应用8.2 8.2 静止土压力计算静止土压力计算8.3 8.3 兰金土压力理论兰金土压力理论8.4 8.4 库伦土压力理论库伦土压力理论8.5 8.5 常见情况的土压力计算常见情况的土压力计算8.6 8.6 其他情况土压力计算其他情况土压力计算8.7 8.7 挡土墙设计挡土墙设计8.8 8.8 埋管土压力埋管土压力2021-7-9一、挡土墙上的土压力及工程应用一、挡土墙上的土压力及工程应用 挡土墙挡土墙是用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌，是用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌，以保持土体稳定性的一

2、种构筑物。以保持土体稳定性的一种构筑物。 土压力土压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作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向压力。用对墙背产生的侧向压力。 8.1 8.1 挡土墙上的土压力及工程应用挡土墙上的土压力及工程应用2021-7-9 图 挡土墙应用举例挡土墙上的土压力及工程应用挡土墙上的土压力及工程应用2021-7-9l静止土压力：静止土压力：E E 0 0l主动土压力：主动土压力：E al被动土压力：被动土压力：E E p p二、土压力的类型二、土压力的类型 图图 挡土墙的三种土压力挡土墙的三种土压力(a) 主动土压力；主动土压力；(b) 被土土动力；被土土动力；(c

3、) 静止土压力静止土压力 挡土墙上的土压力及工程应用挡土墙上的土压力及工程应用2021-7-9 E a E o H1时，p a = 1H1 + 2(z - H1)Ka2常见情况的土压力计算常见情况的土压力计算 2021-7-9二、墙后填土中有地下水二、墙后填土中有地下水 地下水位对土压力的影响表现在地下水位对土压力的影响表现在: :（1）地下水位以下填土的）地下水位以下填土的重量因受到水的浮力而减小，计算土压力时应用浮容重重量因受到水的浮力而减小，计算土压力时应用浮容重 ；（2）地下水对填土的强度指标）地下水对填土的强度指标c、 有有影响。一般认为对砂影响。一般认为对砂性土的影响可以忽略，但对

4、粘性填土，将使性土的影响可以忽略，但对粘性填土，将使c、 值减小，值减小，从而使主动土压力增大；（从而使主动土压力增大；（3）地下水本身对墙背有静水压）地下水本身对墙背有静水压力作用。力作用。 下面我们来看一看均匀无粘性土中有地下水位时土压力的计下面我们来看一看均匀无粘性土中有地下水位时土压力的计算：算：常见情况的土压力计算常见情况的土压力计算 2021-7-9图 墙后有地下水位时土压力计算作用在挡土墙上的总压力应为土压力作用在挡土墙上的总压力应为土压力Ea与水压力与水压力Ew之和。之和。 常见情况的土压力计算常见情况的土压力计算 2021-7-9三、填土表面有荷载作用三、填土表面有荷载作用

5、1. 连续均布荷载作用连续均布荷载作用（a）挡土墙墙背垂直，填土面水平且有连续均布荷载）挡土墙墙背垂直，填土面水平且有连续均布荷载q作作用（如下图）。填土是无粘性土，则：用（如下图）。填土是无粘性土，则： pa = (q + z) K a 常见情况的土压力计算常见情况的土压力计算 2021-7-9（b）若挡土墙墙背及填土面均为倾斜平面，如下）若挡土墙墙背及填土面均为倾斜平面，如下(a)图所示。可认为滑裂面位置不变，与没有均布荷载作图所示。可认为滑裂面位置不变，与没有均布荷载作用时相同，只是在计算每一滑动楔体重量用时相同，只是在计算每一滑动楔体重量W 时，应将时，应将滑动楔体范围内的均布荷载滑动

6、楔体范围内的均布荷载G = ql考虑在内，如考虑在内，如(c) )图图所示，然后即可按图解法求出总主动土压力所示，然后即可按图解法求出总主动土压力Ea。图 填土面上有连续均布荷载作用 (a) (b) (c)常见情况的土压力计算常见情况的土压力计算 2021-7-92. 局部荷载作用局部荷载作用图 填土表面有局部荷载作用 常见情况的土压力计算常见情况的土压力计算 2021-7-9请同学们注意以下几点：请同学们注意以下几点：（1）既然没有给出）既然没有给出c就说明填土为粗粒土。就说明填土为粗粒土。（2）地下水对粗粒土）地下水对粗粒土的影响可以忽略。的影响可以忽略。（3）分界面上下垂直应力是相等的，

7、只是土压）分界面上下垂直应力是相等的，只是土压 力系数不同。力系数不同。（4）地下水位以下土压力的计算要用有效重度）地下水位以下土压力的计算要用有效重度常见情况的土压力计算常见情况的土压力计算 2021-7-9四、墙背形状有变化的情况四、墙背形状有变化的情况1. 折线形墙背折线形墙背 图图 折线墙背土压力计算折线墙背土压力计算 常见情况的土压力计算常见情况的土压力计算 2021-7-92. 墙背设有卸荷平台墙背设有卸荷平台 图图 带卸荷平台的挡土墙土压力计算带卸荷平台的挡土墙土压力计算 常见情况的土压力计算常见情况的土压力计算 2021-7-9五、填土性质指标与填土材料的选择五、填土性质指标与

8、填土材料的选择 1. 填土性质指标填土性质指标 计算土压力要用计算土压力要用 ，c、 ，以及，以及 。这些。这些指标的大指标的大小应尽量通过试验确定，实在不能进行试验时，才小应尽量通过试验确定，实在不能进行试验时，才参考一些经验值；参考一些经验值；容重容重 一般为一般为1719kN/m3；粗粒；粗粒土土的的c = 0， 可以参考教材可以参考教材P232表表6-7选用；细粒选用；细粒土土的的c、 值最好用有效强度指标值最好用有效强度指标c c 、 ，但在实践，但在实践中中，对高度，对高度5m左右的一般挡土墙，可采用三轴固左右的一般挡土墙，可采用三轴固结不排水剪强度指标结不排水剪强度指标 cu，c

9、 cu或直剪固结快剪指标或直剪固结快剪指标 cq，c cq。对一些高度较大，填土速度较快的重要。对一些高度较大，填土速度较快的重要挡土墙，则宜用三轴不排水剪指标挡土墙，则宜用三轴不排水剪指标 uu，c uu。 2021-7-92. 填土材料的选择填土材料的选择 墙后填土宜选择透水性较强的无粘性土。对于高度低墙后填土宜选择透水性较强的无粘性土。对于高度低于于5-6m的挡土墙，填土往往是就地取材的，若填土采的挡土墙，填土往往是就地取材的，若填土采用粘性土料时，宜掺入适量的块石。一定要避免用成用粘性土料时，宜掺入适量的块石。一定要避免用成块的硬粘土作填料，因为这种土浸湿后，将产生很大块的硬粘土作填料

10、，因为这种土浸湿后，将产生很大的膨胀力。在季节性冻土地区，墙后填土应选用非冻的膨胀力。在季节性冻土地区，墙后填土应选用非冻胀性填料，如炉渣，碎石，粗砾等。胀性填料，如炉渣，碎石，粗砾等。 2021-7-9第八章第八章 总结总结一、牢记一、牢记1. 主动土压力、被动土压力、静止土压力等概念。主动土压力、被动土压力、静止土压力等概念。2. 兰金土压力、库伦土压力的假设条件，基本原理（推演兰金土压力、库伦土压力的假设条件，基本原理（推演方法），适用条件。方法），适用条件。二、熟练运用兰金理论对多种情况下的土压力进行计算二、熟练运用兰金理论对多种情况下的土压力进行计算三、熟悉库仑土压力计算方法三、熟悉

11、库仑土压力计算方法2021-7-9一、挡土墙上的土压力及工程应用一、挡土墙上的土压力及工程应用 挡土墙挡土墙是用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌，是用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌，以保持土体稳定性的一种构筑物。以保持土体稳定性的一种构筑物。 土压力土压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作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向压力。用对墙背产生的侧向压力。 8.1 8.1 挡土墙上的土压力及工程应用挡土墙上的土压力及工程应用2021-7-9图图 静止土压力的分布静止土压力的分布 静止土压力计算静止土压力计算 2021-7-9图图 兰金主动土压力强度分布图兰金主动土压力强度分布图 （a）

12、主动土压力的计算；）主动土压力的计算； （b）无粘性土；）无粘性土； （c）粘性土）粘性土2021-7-98.4 8.4 库伦土压力理论库伦土压力理论 基本假设是基本假设是：墙后的填土是理想的散粒体（粘聚力墙后的填土是理想的散粒体（粘聚力c = 0）；墙后有一）；墙后有一刚刚性滑动楔体，也就是不考虑楔体内性滑动楔体，也就是不考虑楔体内部的应力状态，仅考虑整体的极限平衡状态。部的应力状态，仅考虑整体的极限平衡状态。滑动破滑动破裂面裂面为一平面。为一平面。 库伦土压力理论就是从刚性楔体的静力平衡条件推出的库伦土压力理论就是从刚性楔体的静力平衡条件推出的土压力计算理论。土压力计算理论。2021-7-9假设滑动土楔为假设滑动土楔为A BD D ，则作用于土楔上的力有下图，则作用于土楔上的力有下图中的中的5个，由力矢多边形可以确定土压力个，由力矢多边形可