土压力和土坡稳定PPT课件

1、山体滑坡6.1 概述第1页/共58页 峨眉山山体滑坡正在抢修第2页/共58页中国重庆市武隆县发生山体滑坡性地质灾害的现场。此次滑坡产生土石方二万余立方米，由于山体中发生风化，加上大量雨水浸泡，诱发了山体一侧突然发生滑坡灾害。第3页/共58页延安宝塔面临滑坡威胁第4页/共58页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。E填土面码头桥台E隧道侧墙E第5页/共58页挡土墙应用举例第6页/共58页建成后的坡间挡土墙第7页/共58页 挡土墙发生事故的例子 多瑙河码头岸墙滑动第8页/共58页 英国伦敦铁路挡土墙滑动图第9页/共58页第10页/共58页第11页/共58页第12页/共5

2、8页静止压力被动土压力主动土压力土压力土压力类型第13页/共58页E0H3H静止土压力的分布第14页/共58页6.2 朗肯土压力理论6.2.1 朗肯土压力简介土的极限平衡条件半空间的应力状态土压力的计算方法 朗肯土压力理论的假设： 1.挡土墙背面竖直 2.墙背光滑 3.墙后填土面水平第15页/共58页 0 zK0 z tgcf 弹性平衡状态时的莫尔圆自重应力zz 竖直截面上的法向应力zKx 0 6.2.2 朗肯土压力类型第16页/共58页 1.土体在水平方向伸展 单元体在水平截面上的法向应力z不变，而竖直截面上的法向应力x却逐渐减小，直至满足极限平衡条件（称为主动朗肯状态）。 0 zK0 za

3、 tgcf 主动朗肯状态时的莫尔圆第17页/共58页 2.土体在水平方向压缩 单元体在水平截面上的法向应力z不变而竖直截面上的法向应力x却逐渐增大，直至满足极限平衡条件（称为被动朗肯状态）。 0 zK0 zp tgcf 被动朗肯状态时的莫尔圆第18页/共58页 0 zK0 zap tgcf 三种状态时的莫尔圆第19页/共58页 1.无粘性土 sin )245( )245( 3131213231 或或或或tgtg一、土体的极限平衡状态6.2.3 朗肯土压力计算第20页/共58页 2.粘性土)245(2)245( )245(2)245( 213231 tgctgtgctg或或第21页/共58页 a

4、aazKztg 或或)245(2 1.无粘性土二、主动土压力计算aaaKHEtgHE22221)245(21 或或第22页/共58页EaH3H无粘性土的主动土压力强度分布图aHK 第23页/共58页 2. 粘性土aaaaKczKtgcztg2)245(2)245(2 或或 2202221)2)(21cKcHKHKcHKzHEaaaaa aKcz 20 临界深度第24页/共58页EaH30zH 粘性土的主动土压力强度分布图aHK adebc0z第25页/共58页三、被动土压力计算 1. 无粘性土pppzKztg 或或)245(2ppKHE221 第26页/共58页Ep无粘性土的被动土压力强度分布

5、图pHK 3HH第27页/共58页 2. 粘性土ppppKczKtgcztg2)245(2)245(2 或或pppKcHKHE2212 第28页/共58页EpppKcHK2 pKc2粘性土的被动土压力强度分布图第29页/共58页 四、当填土面有均布荷载时的土压力计算 当挡土墙后填土面有连续均布荷载作用时，土压力的计算方法是将均布荷载换算成当量的土重。 qh 第30页/共58页Ea填土面有均布荷载的土压力计算aKHh)( H qh q第31页/共58页6.3 库仑土压力理论 6.3.1 库仑土压力简介土的极限平衡状态滑动楔体静力平衡条件土压力的计算方法库伦土压力理论的基本假设： 1.墙后的填土是

6、理想的散粒体（粘聚力c=0）； 2.滑动破坏面为一通过墙踵的平面。第32页/共58页一、主动土压力 按库伦理论求主动土压力WREWREACB 6.3.2 库仑土压力计算第33页/共58页 作用于土楔上的力：1.土楔体的自重 ； 2.破坏面上的反力R；3.墙背对土楔体的反力E； 由土楔体的静力平衡条件得： ABCW)sin()sin( WE)sin()sin(cos)sin()cos()cos(2122 HE作用在墙背上的土压力第34页/共58页库伦主动土压力的一般表达式：2222)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos)(cos21 HEa或aaKHE221 0 ddEEma

7、x所对应的挡土墙后填土的破坏角 cr，即为真正滑动面的倾角。第35页/共58页 库伦主动土压力强度沿墙高呈三角形分布，主动土压力的作用点在距墙底H/3处。 当墙背垂直、光滑，填土面水平时，库伦主动土压力的一般表达式与朗肯公式相同。)245(2122 tgHEa第36页/共58页二、被动土压力 按库伦理论求被动土压力WREWREACB 第37页/共58页 按求主动土压力同样的原理可求得被动土压力的库伦公式为：2222)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos)(cos21 HEp或ppKHE221 第38页/共58页 库伦被动土压力强度沿墙高呈三角形分布，被动土压力的作用点在距墙

8、底H/3处。 )245(2122 tgHEp 当墙背垂直、光滑，填土面水平时，库伦被动土压力的一般表达式与朗肯公式相同。第39页/共58页 6.4 土压力计算方法的一些问题朗肯理论与库伦理论的比较 1.朗肯土压力理论： （1）依据：半空间的应力状态和土的极限平衡条件 （2）概念明确、计算简单、使用方便 （3）理论假设条件 （4）理论公式直接适用于粘性土和无粘性土 （5）由于忽略了墙背与填土之间的摩擦，主动土压 力偏大，被动土压力偏小。第40页/共58页 2.库伦土压力理论： （1）依据：墙后土体极限平衡状态、楔体的静力平 衡条件 （2）理论假设条件 （3）理论公式仅直接适用于无粘性土 （4）考

9、虑了墙背与土之间的摩擦力，并可用于墙背 倾斜，填土面倾斜的情况。但库伦理论假设破 裂面是一平面，与按滑动面为曲面的计算结果 有出入。第41页/共58页1.重力式挡土墙2.悬臂式挡土墙墙顶墙基墙趾墙面墙背墙趾墙踵立壁钢筋6.5 挡土墙设计6.5.1 挡土墙类型第42页/共58页3.扶壁式挡土墙4.锚定板式与锚杆式挡土墙墙趾墙踵扶壁墙板锚定板基岩锚杆第43页/共58页1.稳定性验算：抗倾覆稳定和抗滑稳定抗倾覆稳定验算zfEaEazEaxG06 . 10faxfaztzExEGxK抗倾覆稳定条件)cos(aazEE)sin(aaxEEcotzbxf0tanbzzf挡土墙在土压力作用下可能绕墙趾O点向

10、外倾覆Ox0 xfbz6.5.2 挡土墙计算第44页/共58页抗滑稳定验算3 . 1)(tatannsGEEGK抗滑稳定条件0cosGGn)cos(0aanEEEaEanEatGGnGt0O挡土墙在土压力作用下可能沿基础底面发生滑动0sinGGt)sin(0aatEE为基底摩擦系数，根据土的类别查表得到第45页/共58页2.2.地基承载力验算地基承载力验算基底平均应力pf基底最大压应力pmax1.2ff为地基承载力设计值第46页/共58页3.3.墙身强度验算墙身强度验算 根据墙身材料分别按砌体结构、素混根据墙身材料分别按砌体结构、素混凝土结构或钢筋混凝土结构的有关计算方法凝土结构或钢筋混凝土结

11、构的有关计算方法进行。进行。第47页/共58页1.1.墙背倾斜形式墙背倾斜形式仰斜、直立和俯斜E1仰斜E2直立E3俯斜E1E2E36.5.3 重力式挡土墙的体型与构造第48页/共58页2.墙后排水措施 墙后填土宜选择透水性较强的填料，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。3.填土质量要求泄水孔粘土夯实滤水层泄水孔粘土夯实粘土夯实 截水沟第49页/共58页土坡滑动的定义土坡的失稳的因素6.6 土坡稳定6.6.1 土坡稳定性简介第50页/共58页的因素造成土坡失稳内在因素：土体自身抗剪强度 的降低外在因素：剪应力的增加第51页/共58页坡底坡脚坡面坡肩坡顶坡高简单土坡坡角土坡的顶面和底面都是水平的，并伸至无穷远，土坡由均质土组成。第52页/共58页1.无粘性土坡稳定性分析 6.6.2 简单土坡的稳定性分析无粘性土的简单土坡第53页/共58页抗滑力为tgcosWTf抗滑力与滑动力之比称为稳定安全系数K滑动力为 sinWT 一般要求K1.251.30。tantansintancosfGGTTK第54页/共58页 2.粘性土的土坡