第7章土压力及土坡稳定418

第七章土压力及土坡稳定福建工程学院土木工程学院2016年4月1第七章土压力及土坡稳定静止土压力2库伦土压力理论4概述31土坡稳定性分析6挡土墙的设计35朗金（肯）土压力理论332第七章土压力及土坡稳定7.1概述土压力:

土体作用在挡土墙上的压力。

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。3第七章土压力及土坡稳定7.1概述为什么要研究土压力？因为很有用！用事实说话！拿证据来！47.1概述河海湖等堤岸57.1概述地下洞室67.1概述坡脚挡墙77.1概述地下室侧压力地下室87.1概述图7-1（d）散粒材料的挡墙97.1概述研究土压力的什么？

土压力的性质、大小、方向和作用点。也就是土压力大小和分布规律。土压力的影响因素很多：★1、挡土墙的位移方向和位移大小；2、挡土墙的形状、结构、墙背光滑程度；3、填土性质；4、挡土墙的建筑材料。107.1概述被动土压力主动土压力静止土压力土压力

★根据挡土墙位移的方向和墙后土体所受的应力状态，将土压力分为三种：117.1概述1.静止土压力

挡土墙静止不动在压力作用下不发生任何位移墙后填土处于弹性平衡状态时此时作用在挡土墙背的土压力称为静止土压力，以E0表示。Eo图7-2（a）127.1概述2.主动土压力

在土压力作用下，挡土墙离开土体向前位移至一定数值土体中产生滑裂面，同时在此滑裂面上产生抗剪力，阻止土体下滑，因而减小了作用在墙上的土压力。当挡土墙向离开土体方向偏移至墙后土体达到极限平衡状态时，作用在墙背的土压力称为主动土压力。以

Ea表示。滑裂面Ea图7-2（b）137.1概述3.被动土压力

Ep滑裂面在外力作用下挡土墙推挤土体向后位移至一定数值土中产生滑裂面，滑裂面上的抗剪力阻止土体向上剪出，因此增大了对墙的土压力。当挡土墙向土体方向偏移至墙后土体达到极限平衡状态时，称为被动土压力。以Ep表示。图7-2（c）外力看动画~147.1概述对同一挡土墙（相同的墙高和填土条件等），不同的土压力有如下规律：

Ea

＜Eo

＜＜Ep15第七章土压力及土坡稳定7.6土坡稳定性分析7.5挡土墙的设计7.4库伦土压力理论7.3朗肯土压力7.2静止土压力167.2静止土压力7.2静止土压力177.2静止土压力静止土压力只发生在挡土墙为刚性，墙体不发生任何位移的情况。按照水平向自重应力的计算公式确定。187.2静止土压力合力的作用点位于距墙底H/3处。1/3H若墙后填土为均匀体，则单位面积上静止土压力为：单位：kN/m单位：kPa土压力合力为：静止土压力系数197.2静止土压力静止土压力计算的关键是静止侧压力系数的确定。K0可由室内的或现场的静止侧压力试验来测定。对于砂土，一般在0.34-0.45之间；对于正常固结的粘土，一般在0.5-0.7之间，也可根据有效内摩擦角来确定20对于主动土压力及被动土压力，我们经常用的计算方法有两种：第七章土压力及土坡稳定朗肯土压力21第七章土压力及土坡稳定7.3朗肯土压力227.3朗肯土压力1.挡土墙背垂直、光滑；2.填土表面水平；3.墙体为刚性体。基本假设一、无粘性土--主动土压力、被动土压力二、粘性土--主动土压力、被动土压力三、几种常见情况的土压力f=0分为几下几个方面来学习：237.3朗肯土压力一、无粘性土朗肯土压力1、无粘性土朗肯主动土压力

土压力合力作用点在距离墙底1/3H处H/3EaHKaH图7-6（b）247.3朗肯土压力2、无粘性土朗肯被动土压力土压力合力作用点在距离墙底1/3H处H/3EpHKpH图7-7（b）257.3朗肯土压力二、粘性土朗肯土压力1、粘性土主动土压力Ea(H-z0)/3Hz0根据极限平衡条件可以得到土压力分布公式为：令σa=0，则可得：图7-6（c）267.3朗肯土压力土压力合力作用点在距离墙底1/3（H-Z0）处则单位长度主动土压力合力为：Ea(H-z0)/3Hz0图7-6（c）277.3朗肯土压力2、粘性土被动土压力HEpHp同理，根据极限平衡条件可以得到土压力分布公式为：则单位长度被动土压力合力为：图7-7（c）287.3朗肯土压力HEphp土压力合力作用点通过分布图形梯形的形心，合力作用点距墙底的距离hp用下式计算：

为作用于墙背顶部的土压力的强度为作用于墙背底部的土压力的强度297.3朗肯土压力1、静止土压力2、无粘性土：3、粘性土：30例题7-2317.3朗肯土压力三、几种常见情况的土压力（以无粘性土为例）（一）填土表面有均布荷载q

H

把q看作虚构的填土层，性质与填土相同，则虚构土层厚度为：BA由均布荷载在挡墙顶部B点产生的土压力强度：qhDCB1★主动土压力★填土的重度

作用在挡墙墙背AB上的土压力为实际填土产生的土压力和由均布荷载产生的土压力之和。图7-10（a）327.3朗肯土压力墙底部A点土压力强度墙上的总土压力为：★同理可得被动土压力★HBAqhDCB1图7-10（a）337.3朗肯土压力（二）.成层填土情况ABCD1，12，23，3σaAσaB上σaB下σaC下σaC上σaD挡土墙后有几层不同类的土层，先求竖向自重应力，然后乘以该土层的主动土压力系数，得到相应的主动土压力强度；h1h2h3★★★注意：由于土的性质不同，各层土主动土压力系数不同，土压力分布在两层土的交界面处不连续，交界处土压力强度有两个数值。347.3朗肯土压力A点B点上界面B点下界面C点上界面C点下界面D点说明：合力大小为分布图形的面积，作用点位于分布图形的形心处ABCD1，12，23，3σaAσaB上σaB下σaC下σaC上h1h2h3357.3朗肯土压力（三）.墙后填土存在地下水（无粘性土）abd(h1+

h2)Kawh2挡土墙后有地下水时：作用在墙背上的土侧压力有土压力和水压力两部分；（主要适用于无粘性土）可分作两层计算，一般假设地下水位上下土层的抗剪强度指标相同；地下水位以下土层用浮重度计算。h1h2Hc367.3朗肯土压力ABD(h1+

h2)Kawh2A点B点D点土压力强度B点D点作用在墙背的总压力为土压力和水压力之和，作用点在合力分布图形的形心处h1h2H水压力强度静水压力分布377.3朗肯土压力例题7-1387.3朗肯土压力例题7-3397.3朗肯土压力例题7-440第七章土压力及土坡稳定7.5挡土墙设计417.5挡土墙设计一、挡土墙的类型1.重力式挡土墙块石或素混凝土砌筑而成，靠自身重力维持稳定，缺点：墙体抗拉、抗剪强度都较低。墙身截面尺寸大，一般用于低挡土墙。优点：结构简单，施工方便，易于就地取材。墙顶墙基墙趾墙面墙背图7-19（a）使用较广~墙踵427.5挡土墙设计2.悬臂式挡土墙钢筋混凝土建造，立臂、墙趾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稳定，墙体内拉应力由钢筋承担，墙身截面尺寸小，充分利用材料特性。墙趾墙踵立壁钢筋图7-19（b）墙比较高时；地基土质较差时；工程较重要时。应用：437.5挡土墙设计3.扶壁式挡土墙针对悬臂式挡土墙立臂受力后弯矩和挠度过大缺点，增设扶壁，扶壁间距（0.8～1.0）h，墙体稳定靠扶壁间填土重维持墙趾墙踵扶壁图7-19（c）447.5挡土墙设计4.其他形式的挡土墙锚杆式挡墙；加筋土挡土墙。457.5挡土墙设计二、挡土墙设计与验算（1）稳定性验算：抗倾覆稳定和抗滑稳定（2）地基承载力验算

（3）墙身强度验算★挡土墙计算内容通常包括：☆挡土墙设计原则：安全&经济合理☆根据经验初步拟定截面尺寸，然后进行验算，调整，直到达到设计要求467.5挡土墙设计1、抗倾覆稳定验算Ga抗倾覆力矩与倾覆力矩之比称为抗倾覆安全系数，用

Kt表示。挡土墙在土压力作用下可能绕墙趾O点向外倾覆O（1）稳定性验算：抗倾覆稳定和抗滑稳定477.5挡土墙设计GaO挡土墙在土压力作用下可能沿基础底面发生滑动2、抗滑动稳定验算抗滑力和滑动力之比称为抗滑安全系数，用

Ks表示。487.5挡土墙设计GaO挡土墙地基承载力验算与一般的偏心受压基础验算方法相同，应同时满足以下两个条件：3、地基承载力验算497.5挡土墙设计三、挡土墙的构造与要求（重力式挡墙）1.墙背倾斜形式重力式挡土墙按墙背倾斜方向分为仰斜、直立和俯斜三种形式，三种形式应根据使用要求、地形和施工情况综合确定仰斜直立俯斜507.5挡土墙设计2.墙面坡度、3.基底逆坡坡度、4.墙顶宽度等设计时根据规范及经验选取5.墙后填土的选择；尽量选择透水性较大的土，如砂土、砾石、碎石等，抗剪强度稳定，易于排水。逆坡墙趾台阶517.5挡土墙设计挡土墙后填土由于雨水入渗，抗剪强度降低，土压力增大，同时产生水压