第五章 土坡稳定和土压力理论课件

第五章土坡稳定和土压力理论第五章土坡稳定和土压力理论1972年7月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米残积土从山坡上下滑，巨大滑动体正好冲过一幢高层住宅--宝城大厦，顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。死亡６7人。

原因：山坡上残积土本身强度较低，加之雨水入渗使其强度进一步大大降低，使得土体滑动力超过土的强度，于是山坡土体发生滑动。1972年7月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米残积土从山21966年发生在美国加州的LaConchita滑坡，因居民提前得到滑坡警报，均已撤离，未造成人员伤亡。1966年发生在美国加州的LaConchita滑坡，因居民3

香港深湾路滑坡实景照片

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4航拍四川汶川山体滑坡

航拍四川汶川山体滑坡

5滑坡在土体内部某个面剪应力=抗剪强度使土坡稳定平衡遭到破坏滑坡在土体内部某个面剪应力=抗剪强度使土坡稳定平衡遭到破坏6第五章土坡稳定和土压力理论课件7第五章土坡稳定和土压力理论课件8第五章土坡稳定和土压力理论课件9第五章土坡稳定和土压力理论课件10第五章土坡稳定和土压力理论课件11第一节概述

一、挡土墙：是指支挡其墙后土体不发生倒塌的结构。广泛用于房屋建筑、水利、以及道路和桥梁工程。二、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。第一节概述一、挡土墙：是指支挡其墙后土体不发生倒塌的结三、影响土压力的因素

1、挡土墙的高度、结构型式、墙背形状和光滑程度。2、挡土墙的位移方向和位移量大小。3、墙后填土表面的形状及荷载作用情况。4、填土的物理力学性质，包括、、、c等。三、影响土压力的因素桥台桥台14第五章土坡稳定和土压力理论课件15第五章土坡稳定和土压力理论课件16第五章土坡稳定和土压力理论课件17第五章土坡稳定和土压力理论课件18第五章土坡稳定和土压力理论课件19挡土墙的土压力是指挡土墙后填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力。其计算十分复杂，它与填料的性质、挡土墙的形状和位移方向以及地基土质等因素有关，目前大多采用古典的朗金(Rankine，1857)和库仑(1773)土压力理论。尽管这些理论都基于各种不同的假定和简化，但计算简便，且国内外大量挡土墙模型试验、原位观测及理论研究结果均表明，其计算方法实用可靠。随着现代计算技术的提高，楔体试算法、“广义库仑理论”以及应用塑性理论的土压力解答等均得到了迅速发展，加筋土挡墙设计理论亦日臻完善。挡土墙的土压力是指挡土墙后填土因自重或20第二节土坡的稳定分析第二节土坡的稳定分析一、基本概念

1．天然土坡：由长期自然地质营力作用形成的土坡，称为天然土坡。2．人工土坡：人工挖方或填方形成的土坡，称为人工土坡。3．滑坡：土坡中一部分土体对另一部分土体产生相对位移,以至丧失原有稳定性的现象。一、基本概念1．天然土坡：由长期自然地质营力作用形成的土坡221．天然土坡

江、河、湖、海岸坡1．天然土坡江、河、湖、海岸坡232．人工土坡¤挖方：沟、渠、坑、池露天矿2．人工土坡¤挖方：沟、渠、坑、池露天矿243.滑坡

3.滑坡25土坡失稳原因分析

（1）斜坡的土质：各种土质的抗剪强度、抗水能力是不一样的，如钙质或石膏质胶结的土、湿陷性黄土等，遇水后软化，使原来的强度降低很多。（2）斜坡的土层结构：如在斜坡上堆有较厚的土层，特别是当下伏土层(或岩层)不透水时，容易在交界面上发生滑动。（3）斜坡的外形：突肚形的斜坡由于重力作用，比上陡下缓的凹形坡易于下滑；由于粘性土有粘聚力，当土坡不高时尚可直立，但随时间和气候的变化，也会逐渐塌落。内部因素土坡失稳原因分析（1）斜坡的土质：各种土质的抗剪强度、抗水土坡失稳原因分析（1）降水或地下水的作用：持续的降雨或地下水渗入土层中，使土中含水量增高，土中易溶盐溶解，土质变软，强度降低；以及孔隙水压力的产生，使土体作用有动、静水压力，促使土体失稳。（2）振动的作用：如施工打桩、爆破以及在地震的反复作用下，砂土极易发生液化，粘性土的结构也会遭到破坏，从而降低土的抗剪强度。（3）人为影响：因人类不合理开挖，特别是开挖坡脚；或开挖基坑、沟渠、道路边坡时将弃土堆在坡顶附近；在斜坡上建房或堆放重物时，都可引起斜坡变形破坏。外部因素土坡失稳原因分析（1）降水或地下水的作用：持续的降雨或地下水土坡失稳的原因根据以上分析，可知：引起滑坡的根本原因在于土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度，稳定平衡遭到破坏。剪应力达到抗剪强度的起因有二：1.剪应力的增加2.土体本身抗剪强度的减小土坡失稳的原因根据以上分析，可知：引起滑坡的根本原因在于土体1.无粘性土坡稳定性分析WTTN稳定条件：T>T砂土的内摩擦角抗滑力与滑动力的比值

安全系数1.无粘性土坡稳定性分析WTTN稳定条件：T>T砂土2.粘性土坡稳定性分析(2)条分法abcdiβiOCRABH对于外形复杂、

>0的粘性土土坡，土体分层情况时，要确定滑动土体的重量及其重心位置比较困难，而且抗剪强度的分布不同，一般采用条分法分析

各土条对滑弧圆心的抗滑力矩和滑动力矩

滑动土体分为若干垂直土条土坡稳定安全系数

2.粘性土坡稳定性分析(2)条分法abcdiβiOCRAB2.粘性土坡稳定性分析(2)条分法条分法分析步骤IabcdiβiOCRABH1.按比例绘出土坡剖面

2.任选一圆心O，确定滑动面，将滑动面以上土体分成几个等宽或不等宽土条

3.每个土条的受力分析

cdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTiWi静力平衡假设两组合力(Pi，Xi)＝(Pi＋1，Xi＋1)2.粘性土坡稳定性分析(2)条分法条分法分析步骤Iabcd2.粘性土坡稳定性分析(2)条分法条分法分析步骤Ⅱ4.滑动面的总滑动力矩

5.滑动面的总抗滑力矩

6.确定安全系数

abcdiβiOCRABHcdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTi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计算，求最小的安全系数2.粘性土坡稳定性分析(2)条分法条分法分析步骤Ⅱ4.滑动第三节挡土墙上的土压力第三节挡土墙上的土压力土压力按位移方向可分为：静止土压力、主动土压力和被动土压力（见下图）。

土压力的分类1.

静止土压力——当挡土结构静止不动，土体处于弹性平衡状态时，则作用在结构上的土压力称为静止土压力；

静止土压力土压力按位移方向可分为：静止土压力

静止土压力——当挡土结构静止不动，土体处于弹性平衡状态时，则作用在结构上的土压力称为静止土压力。

一般所说的静止土压力是指作用在每沿米挡土结构上静止土压力的合力，用E0表示，量纲为kN/m

。

静止土压力强度——静止土压力沿深度的分布，用p0表示，量纲为kPa。

静止土压力——当挡土结构静止不动，土体处于弹性平衡状假定土体是半无限弹性体（见下图），墙静止不动，土体无侧向位移，此时土体表面下任意深度z处的静止土压力强度p0，可按半无限体在无侧向位移条件下水平向自重应力的计算公式计算，即：静止土压力状态静止土压力强度p0的计算式中，——静止土压力系数（也称侧压力系数）。

假定土体是半无限弹性体（见由式（8.2.1）可见，静止土压力强度p0沿深度呈直线分布，如下图所示。作用在每延米挡土墙上的静止土压力合力E0为：

均匀土静止土压力的分布（无地下水）静止土压力E0的计算

基本公式由式（8.2.1）可见，静止土压力2.主动土压力——挡土结构在填土压力作用下，背离填土方向移动，这时作用在结构上的土压力逐渐减小，当其后土体达到极限平衡，出现连续滑动面使土体下滑，滑动面上的剪应力等于土的抗剪强度，这时土压力达到极小值，称为主动土压力；

主动土压力2.主动土压力——挡土结构在填土压力作用3.被动土压力——挡土结构在外力作用下，向填土方向移动或转动，这时作用在结构上的土压力将由静止土压力逐渐增大，一直到土体达到极限平衡，并出现连续滑动面，滑动面上的剪应力等于土的抗剪强度，这时土压力增至最大值，称为被动土压力。被动土压力3.被动土压力——挡土结构在外力作用下，向一般来讲，在挡土墙高度和填土等其它条件相同的情况下，，并且产生被动土压力所需的位移量大大超过产生主动土压力所需的位移量。

土压力与墙身位移关系图一般来讲，在挡土墙高度和填土等其第五章土坡稳定和土压力理论第五章土坡稳定和土压力理论1972年7月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米残积土从山坡上下滑，巨大滑动体正好冲过一幢高层住宅--宝城大厦，顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。死亡６7人。

原因：山坡上残积土本身强度较低，加之雨水入渗使其强度进一步大大降低，使得土体滑动力超过土的强度，于是山坡土体发生滑动。1972年7月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米残积土从山421966年发生在美国加州的LaConchita滑坡，因居民提前得到滑坡警报，均已撤离，未造成人员伤亡。1966年发生在美国加州的LaConchita滑坡，因居民43

香港深湾路滑坡实景照片

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44航拍四川汶川山体滑坡

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45滑坡在土体内部某个面剪应力=抗剪强度使土坡稳定平衡遭到破坏滑坡在土体内部某个面剪应力=抗剪强度使土坡稳定平衡遭到破坏46第五章土坡稳定和土压力理论课件47第五章土坡稳定和土压力理论课件48第五章土坡稳定和土压力理论课件49第五章土坡稳定和土压力理论课件50第五章土坡稳定和土压力理论课件51第一节概述

一、挡土墙：是指支挡其墙后土体不发生倒塌的结构。广泛用于房屋建筑、水利、以及道路和桥梁工程。二、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。第一节概述一、挡土墙：是指支挡其墙后土体不发生倒塌的结三、影响土压力的因素

1、挡土墙的高度、结构型式、墙背形状和光滑程度。2、挡土墙的位移方向和位移量大小。3、墙后填土表面的形状及荷载作用情况。4、填土的物理力学性质，包括、、、c等。三、影响土压力的因素桥台桥台54第五章土坡稳定和土压力理论课件55第五章土坡稳定和土压力理论课件56第五章土坡稳定和土压力理论课件57第五章土坡稳定和土压力理论课件58第五章土坡稳定和土压力理论课件59挡土墙的土压力是指挡土墙后填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力。其计算十分复杂，它与填料的性质、挡土墙的形状和位移方向以及地基土质等因素有关，目前大多采用古典的朗金(Rankine，1857)和库仑(1773)土压力理论。尽管这些理论都基于各种不同的假定和简化，但计算简便，且国内外大量挡土墙模型试验、原位观测及理论研究结果均表明，其计算方法实用可靠。随着现代计算技术的提高，楔体试算法、“广义库仑理论”以及应用塑性理论的土压力解答等均得到了迅速发展，加筋土挡墙设计理论亦日臻完善。挡土墙的土压力是指挡土墙后填土因自重或60第二节土坡的稳定分析第二节土坡的稳定分析一、基本概念

1．天然土坡：由长期自然地质营力作用形成的土坡，称为天然土坡。2．人工土坡：人工挖方或填方形成的土坡，称为人工土坡。3．滑坡：土坡中一部分土体对另一部分土体产生相对位移,以至丧失原有稳定性的现象。一、基本概念1．天然土坡：由长期自然地质营力作用形成的土坡621．天然土坡

江、河、湖、海岸坡1．天然土坡江、河、湖、海岸坡632．人工土坡¤挖方：沟、渠、坑、池露天矿2．人工土坡¤挖方：沟、渠、坑、池露天矿643.滑坡

3.滑坡65土坡失稳原因分析

（1）斜坡的土质：各种土质的抗剪强度、抗水能力是不一样的，如钙质或石膏质胶结的土、湿陷性黄土等，遇水后软化，使原来的强度降低很多。（2）斜坡的土层结构：如在斜坡上堆有较厚的土层，特别是当下伏土层(或岩层)不透水时，容易在交界面上发生滑动。（3）斜坡的外形：突肚形的斜坡由于重力作用，比上陡下缓的凹形坡易于下滑；由于粘性土有粘聚力，当土坡不高时尚可直立，但随时间和气候的变化，也会逐渐塌落。内部因素土坡失稳原因分析（1）斜坡的土质：各种土质的抗剪强度、抗水土坡失稳原因分析（1）降水或地下水的作用：持续的降雨或地下水渗入土层中，使土中含水量增高，土中易溶盐溶解，土质变软，强度降低；以及孔隙水压力的产生，使土体作用有动、静水压力，促使土体失稳。（2）振动的作用：如施工打桩、爆破以及在地震的反复作用下，砂土极易发生液化，粘性土的结构也会遭到破坏，从而降低土的抗剪强度。（3）人为影响：因人类不合理开挖，特别是开挖坡脚；或开挖基坑、沟渠、道路边坡时将弃土堆在坡顶附近；在斜坡上建房或堆放重物时，都可引起斜坡变形破坏。外部因素土坡失稳原因分析（1）降水或地下水的作用：持续的降雨或地下水土坡失稳的原因根据以上分析，可知：引起滑坡的根本原因在于土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度，稳定平衡遭到破坏。剪应力达到抗剪强度的起因有二：1.剪应力的增加2.土体本身抗剪强度的减小土坡失稳的原因根据以上分析，可知：引起滑坡的根本原因在于土体1.无粘性土坡稳定性分析WTTN稳定条件：T>T砂土的内摩擦角抗滑力与滑动力的比值

安全系数1.无粘性土坡稳定性分析WTTN稳定条件：T>T砂土2.粘性土坡稳定性分析(2)条分法abcdiβiOCRABH对于外形复杂、

>0的粘性土土坡，土体分层情况时，要确定滑动土体的重量及其重心位置比较困难，而且抗剪强度的分布不同，一般采用条分法分析

各土条对滑弧圆心的抗滑力矩和滑动力矩

滑动土体分为若干垂直土条土坡稳定安全系数

2.粘性土坡稳定性分析(2)条分法abcdiβiOCRAB2.粘性土坡稳定性分析(2)条分法条分法分析步骤IabcdiβiOCRABH1.按比例绘出土坡剖面

2.任选一圆心O，确定滑动面，将滑动面以上土体分成几个等宽或不等宽土条

3.每个土条的受力分析

cdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTiWi静力平衡假设两组合力(Pi，Xi)＝(Pi＋1，Xi＋1)2.粘性土坡稳定性分析(2)条分法条分法分析步骤Iabcd2.粘性土坡稳定性分析(2)条分法条分法分析步骤Ⅱ4.滑动面的总滑动力矩

5.滑动面的总抗滑力矩

6.确定安全系数

abcdiβiOCRABHcdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTi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计算，求最小的安全系数2.粘性土坡稳定性分析(2)条分法条分法分析步骤Ⅱ4.滑动第三节挡土墙上的土压力第三节挡土墙上的土压力土压力按位移方向可分为：静止土压力、主动土压力和被动土压力（见下图）。

土压力的分类1.

静止土压力——当挡土结构静止不动，土体处于弹性平衡状态时，则作用在结构上的土压力称为静止土压力；

静止土压力土压力按位移方向可分为：静止土压力

静止土压力——当挡土结构静止不动，土体处于弹性平衡状态时，则作用在结构上的土压力称为静止土压力。

一般所说的静止土压力是指作用在每沿米挡土结构上静止土压力的合力，用E0表示，量纲为kN/m

。

静止土压力强度——静止土压力沿深度的分布，用p0表示，量纲为kPa。

静止土压力——当挡土结构静止不动，土体处于弹性平衡状假定土体是半无限弹性体（见下图），墙静止不动，土体无侧向位移，此时土体表面下任意深度z