《边坡稳定与挡土墙》

土力学与地基基础

整理ppt该课程是土木工程专业基础课程，系统讲述了土的性质及工程分类、地基的应力和沉降计算、土的抗剪强度、土压力以及挡土墙和土坡稳定分析；重点讨论了浅基础、桩基础的常规设计计算；简要介绍了我国目前常用的各种软土地基处理技术；并对区域性地基、地震区地基以及滑坡等进行了讨论。课程介绍整理ppt第六章、边坡稳定与挡土墙6.1概述6.2朗肯土压力理论6.3库仑土压力理论6.4挡土墙设计6.5土坡稳定整理ppt学习要求：

掌握土压力的基本概念与常用计算方法，初步具备将土压力理论应用于一般工程问题的能力。

1.掌握静止土压力、主动、被动土压力的形成条件；

2.掌握朗肯土压力理论和库仑土压力理论；

3.了解有超载、成层土、有地下水情况的土压力计算；

4.掌握土坡稳定分析的方法。整理ppt山体滑坡6.1

概述整理ppt

峨眉山体滑坡正在抢修整理ppt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。整理ppt延安宝塔面临滑坡威胁整理ppt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整理ppt挡土墙应用举例整理ppt挡土墙整理ppt挡土墙事故多瑙河码头岸墙滑动整理ppt英国伦敦铁路挡土墙滑动图整理ppt垮塌的重力式挡墙整理ppt垮塌的护坡挡墙整理ppt失稳的立交桥加筋土挡土墙整理ppt静止压力被动土压力主动土压力土压力土压力类型整理pptE0H静止土压力的分布整理pptEa基本原理

把墙后达到极限平衡的滑动土楔体视为刚体，从滑动土楔体的静力平衡条件得出土压力理论。基本假定

墙后的填土是理想的散粒体(粘聚力c=0)；滑动破坏面为一通过墙踵的平面，墙后填土沿墙背和破坏面同时下滑，形成滑动楔体；刚体滑动。土楔体处于极限平衡状态，不计本身压缩变形。静止土压力分布整理ppt6.2

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.墙后填土面水平整理ppt0zK0z弹性平衡状态时的莫尔圆自重应力竖直截面上的法向应力6.2.2朗肯土压力类型整理ppt

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）。0zK0za主动朗肯状态时的莫尔圆整理ppt

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）。0zK0zp被动朗肯状态时的莫尔圆整理ppt0zK0zap三种状态时的莫尔圆整理ppt

1.无粘性土一、土体的极限平衡状态5.2.3朗肯土压力计算整理ppt

2.粘性土整理ppt

1.无粘性土

二、主动土压力计算整理pptEaH无粘性土的主动土压力强度分布图整理ppt

2.粘性土临界深度整理pptEaH粘性土的主动土压力强度分布图adebc整理ppt

三、被动土压力计算

1.无粘性土整理pptEp无粘性土的被动土压力强度分布图H整理ppt

2.粘性土整理pptEp粘性土的被动土压力强度分布图整理ppt

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。整理pptEa填土面有均布荷载的土压力计算整理ppt

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。整理ppt一、主动土压力

按库伦理论求主动土压力WREWREACB6.3.2库仑土压力计算整理ppt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：作用在墙背上的土压力整理ppt库伦主动土压力的一般表达式：或Emax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。整理ppt

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。整理ppt二、被动土压力

按库伦理论求被动土压力WREWREACB整理ppt

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：或整理ppt

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底H/3处。

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。整理ppt

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。整理ppt

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。整理ppt5.6挡土墙设计挡土墙的设计一般从以下几个方面考虑：5.6.1挡土墙的型式1、重力式挡土墙1）原理：利用自身的重量平衡侧向的土压力2）特点：结构简单、造价低廉、体积大、工程量大。3）适用：H<=5m的低挡土墙，小型工程。4）材料：砖、块石、条石、灰土、素混凝土等整理ppt2、悬臂式挡土墙1）原理：靠墙踵处悬挑长度上的土重维持平衡2）特点：结构轻、断面尺寸小、节省混凝土、费钢材。3）适用：H>5m的重要市政工程或其它储存库工程中。4）材料：钢筋混凝土5）初步尺寸如下图：基础底宽b：前趾挑出：基础高度：基础埋深：墙身顶宽：墙身底宽：墙面斜度：

h:挡土墙总高。整理ppt3、扶壁式挡土墙1）原理：增设扶壁，以加强悬臂式挡土墙的抗弯性能。扶壁与墙踵相连，起拉结作用。2）特点：结构轻、断面尺寸小、工程量小。3）适用：H>10m的重要工程。4）材料：钢筋混凝土5）初步尺寸如下图：基础底宽b：前趾挑出：基础高度：基础埋深：墙身顶宽：墙身底宽：墙面斜度：扶臂边距：扶臂中距：h:挡土墙总高。整理ppt4、锚杆式挡土墙工作原理:利用锚固在稳定岩层中的拉杆(锚杆)维持挡土墙的稳定与平衡.包括：锚杆式和锚定板式两种。1)锚杆式挡土墙结构组成:立柱挡板锚杆如图:下部2)锚定板式挡土墙结构组成:立柱基础挡板拉杆锚定板如图:上部特点:结构轻柔性大造价低施工方便应用:铁路部门应用较多整理ppt5、加筋土挡土墙工作原理:依靠加筋和土的摩擦力来平衡土压力.作用:

加筋的主要作用在于提高土的内摩擦角.结构组成:墙面板拉筋和填土拉筋材料:扁钢金属丝网钢丝绳铝合金或钢筋混凝土拉杆.填土要求:土夹石粉土亚粘土或砂性土拉筋和面板之间用螺栓连接.整理ppt5、加筋土挡土墙整理ppt1.稳定性验算：抗倾覆稳定和抗滑稳定抗倾覆稳定验算zfEaEazEaxGaa0d抗倾覆稳定条件挡土墙在土压力作用下可能绕墙趾O点向外倾覆Ox0xfbz6.5.2挡土墙计算整理ppt抗倾覆稳定不满足时应采取的措施：1、加大W2、加大前趾长度，更稳定3、墙背做成仰斜（但施工不方便）4、在墙背上作卸荷台，形状如牛腿。整理ppt抗滑稳定验算抗滑稳定条件EaEanEatdGGnGtaa0O挡土墙在土压力作用下可能沿基础底面发生滑动m为基底摩擦系数，根据土的类别查表得到整理ppt

抗滑稳定不满足时应采取的措施：1、修改挡土墙的断面尺寸,加大W2、在墙基底面作砂石垫层，增大摩擦力3、挡土墙基底可作成逆坡，利用逆坡上的部分反力抗滑。4、加拖板来抗滑。主要是利用拖板上覆盖的土重抗滑整理ppt

2.地基承载力验算基底平均应力p≤f基底最大压应力pmax≤1.2ff为地基承载力设计值整理ppt3.墙身强度验算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进行。整理ppt1.墙背倾斜形式仰斜、直立和俯斜E1仰斜E2直立E3俯斜E1＜E2＜E36.5.3重力式挡土墙的体型与构造整理ppt2挡土墙的布置挡土墙位置的选定路堑挡土墙：设在边沟旁山坡挡土墙：基础可靠处路肩墙与路堤墙：若墙高和截面数量相近、基础相似，采用路肩墙；若路堤墙的工程量比路肩墙显著降低，且基础可靠，选用路堤墙河堤挡土墙：结合河流情况布置整理ppt2挡土墙的布置挡土墙平面位置

对于个别复杂的挡土墙，如高、长的沿河挡土墙和曲线挡土墙，除了纵、横向布置外，还应进行平面布置，绘制平面图，标明挡土墙与路线的平面位置及附近地貌和地物等情况，特别是与挡土墙有干扰的建筑物的情况。沿河挡土墙还应绘出河道及水流方向、其它防护与加固工程等。整理ppt2挡土墙的布置挡土墙纵向位置纵向位置确定挡土墙的起讫点和墙长，选择挡土墙与路基或其他结构物的衔接方式按地基或地形情况进行分段，确定伸缩缝与沉降缝的位置布置各段挡土墙的基础布置泄水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸整理ppt2挡土墙的布置挡土墙横向位置横向布置选择在墙高最大处、墙身断面或基础形式有变异处，以及其它必需桩号的横断面图上进行。根据墙型、墙高、地基及填土的物理力学指标等设计资料，进行挡土墙设计或套用标准图，确定墙身断面、基础形式和埋置深度，布置排水设施等，并绘制挡土墙横断面图。整理ppt3重力式挡土墙的构造墙身构造整理ppt3重力式挡土墙的构造基础设置在土质地基上的挡土墙，基底埋置深度应符合下列要求：①无冲刷时，一般应在天然地面下不小于1.0m；

②有冲刷时，应在冲刷线下不小于1.0m；

③受冻胀影响时，应在冰陈线以下不小于0.25m。非冰胀土层中的基础，例如岩石、卵石、砾石、中砂或粗砂等，埋置深度可不受冻深的限制。整理ppt3重力式挡土墙的构造基础挡土墙基础设置在岩石上时，应清除表面风化层；当风化层较厚难以全部清除时，可根据地基的风化程度及其相应的容许承载力将基底埋在风化层中。斜坡地面墙趾埋入的最小尺寸(m)整理ppt4墙后排水设施整理ppt

排水设施整理ppt5伸缩缝与沉降缝整理ppt

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。6.填土质量要求整理ppt6.6加筋土挡土墙整理ppt6.6.1面板面板的主要作用是防止端部土体从拉筋间挤出。1．一般规定(1)面板设计应满足坚固、美观、运输方便和易于安装等要求。(2)面板一般采用混凝土顶制件，其强度等级不应低于C18，厚度不应小于8cm。整理ppt6.6.1面板(3)面板上的筋带结点，可采用预埋钢拉环、钢板锚头或顶留穿筋孔等形式。钢拉环应采用直径不小于10mm的I级钢筋；钢板锚头应采用厚度不小于3mm的钢板。露于混凝土外部的钢拉环、钢板锚头应做防锈处理，聚丙烯土工带与钢拉环的接触面应做隔离处理。(4)面板四周应设企口和相互连接的装置。整理ppt整理ppt6.6.2筋带

1、拉筋的主要作用是与填料产生摩擦力，并承受结构内部的拉力。因此，拉筋必须具有以下特性；具有较高的强度，受力后变形小；较好的柔性与韧性：表面粗糙，能与填料产生足够的摩擦力；抗腐蚀性和耐久性好；加工、接长和与面板的连接简单。整理ppt6.6.2筋带2、筋带可以分为钢带、钢筋混凝土带和聚丙烯土工带三种。高速公路和一级公路上的加筋土工程应采用钢带或钢筋混凝土带。整理ppt6.6.2筋带整理ppt6.6.3加筋土填料

1、填料是加筋土工程的主体材料，对填料的一般要求如下：2、易压实；能与拉筋产生足够的摩擦力；满足化学和电化学标准；水稳定性好。整理ppt3、有一定级配的砾类土、砂类土，与拉筋之间的摩擦力大，是透水性能好，应优先选用；碎石土、结土、中低液限粘质土和稳定土也可采用；腐质土、冻结土等影响拉筋和面板使用寿命的应禁止采用。4、填料的设计参数包括容重r、计算内摩擦角Ψ和摩擦系数f等，应由试验或当地经验数据确定。6.6.3加筋土填料

整理ppt6.6.4加筋

土设计

计算

整理ppt6.6.4加筋土设计计算

内部整理ppt6.6.4加筋土设计计算

内部整理ppt6.6.4加筋土设计计算（1）墙高小于3.0m时，可设计为等长筋带；（2）墙高大于3.0m时，可变换筋带长度；（3）路堤挡土墙，筋带可交错排列。内部整理ppt6.6.4加筋土

设计计算整体整理ppt一、地基承载力概念建筑物荷载通过基础作用于地基，对地基提出两个方面的要求1.变形要求建筑物基础在荷载作用下产生最大沉降量或沉降差，应该在该建筑物所允许的范围内2.稳定要求建筑物的基底压力，应该在地基所允许的承载能力之内地基承载力：地基所能承受荷载的能力6.7地基破坏形式及地基承载力整理ppt二、地基变形的三个阶段0sppcrpuabcp＜pcrpcr＜p＜pup≥pua.线性变形阶段塑性变形区连续滑动面oa段，荷载小，主要产生压缩变形，荷载与沉降关系接近于直线，土中τ＜τf,地基处于弹性平衡状态b.弹塑性变形阶段ab段，荷载增加，荷载与沉降关系呈曲线，地基中局部产生剪切破坏，出现塑性变形区c.破坏阶段bc段，塑性区扩大，发展成连续滑动面，荷载增加，沉降急剧变化整理ppt三、地基的破坏形式

地基开始出现剪切破坏（即弹性变形阶段转变为弹塑性变形阶段）时，地基所承受的基地压力称为临塑荷载pcr

地基濒临破坏（即弹塑性变形阶段转变为破坏阶段）时，地基所承受的基地压力称为极限荷载pu1.整体剪切破坏a.p-s曲线上有两个明显的转折点，可区分地基变形的三个阶段b.地基内产生塑性变形区，随着荷载增加塑性变形区发展成连续的滑动面c.荷载达到极限荷载后，基础急剧下沉，并可能向一侧倾斜，基础两侧地面明显隆起整理ppt2.局部剪切破坏a.p-s曲线转折点不明显，没有明显的直线段b.塑性变形区不延伸到地面，限制在地基内部某一区域内c.荷载达到极限荷载后，基础两侧地面微微隆起3.冲剪破坏b.地基不出现明显连续滑动面c.荷载达到极限荷载后，基础两侧地面不隆起，而是下陷a.p-s曲线没有明显的转折点整理ppt6.7.2按塑性区发展范围确定地基承载力一、塑性区的发展范围

zzbdq=dpβ0△σ1△σ3根据弹性理论，地基中任意点由条形均布压力所引起的附加大、小主应力

假定在极限平衡区土的静止侧压力系数K0=1，M点土的自重应力所引起的大小主应力均为(d＋z)M点达到极限平衡状态，大、小主应力满足极限平衡条件M整理ppt塑性区边界方程塑性区最大深度zmax二、临塑荷载pcr和界限荷载当zmax＝0，地基所能承受的基底附加压力为临塑荷载塑性区开展深度在某一范围内所对应的荷载为界限荷载中心荷载偏心荷载整理ppt三、例题分析

【例】某条基，底宽b=1.5m，埋深d=2m，地基土的重度＝19kN/m3，饱和土的重度sat＝21kN/m3,抗剪强度指标为

=20°，c=20kPa,求(1)该地基承载力p1/4,(2)若地下水位上升至地表下1.5m，承载力有何变化【解答】(1)(2)地下水位上升时，地下水位以下土的重度用有效重度说明：当地下水位上升时，地基的承载力将降低整理ppt6.7.3按极限荷载确定地基承载力一、普朗特尔极限承载力理论

1920年，普朗特尔根据塑性理论，在研究刚性物体压入均匀、各向同性、较软的无重量介质时，导出达到破坏时的滑动面形状及极限承载力公式PbccddⅠⅡⅡ45o＋

/245o－

/2ⅢⅢ将无限长，底面光滑的荷载板至于无质量的土(＝0)的表面上，荷载板下土体处于塑性平衡状态时，塑性区分成五个区Ⅰ区：主动朗肯区，1竖直向，破裂面与水平面成45o＋

/2Ⅱ区：普朗特尔区，边界是对数螺线Ⅲ区：被动朗肯区，1水平向，破裂面与水平面成45o－

/2整理ppt普朗特尔理论的极限承载力理论解式中：承载力系数当基础有埋深d时式中：二、太沙基极限承载力理论

底面粗糙，基底与土之间有较大的摩擦力，能阻止基底土发生剪切位移，基底以下土不会发生破坏，处于弹性平衡状态PaabccddⅠⅡⅡⅢ45o＋

/245o－

/2ⅢⅠ区：弹性压密区(弹性核)Ⅱ区：普朗特尔区，边界是对数螺线Ⅲ区：被动朗肯区，1水平向，破裂面与水平面成45o－

/2整理ppt太沙基理论的极限承载力理论解Nr、Nq、Nc均为承载力系数，均与有关，太沙基给出关系曲线，可以根据相关曲线得到上式适用于条形基础整体剪切破坏情况，对于局部剪切破坏，将c和tan均降低1/3

方形基础局部剪切破坏时地基极限承载力Nr

、Nq

、Nc为局部剪切破坏时承载力系数，也可以根据相关曲线得到对于方形和圆形基础，太沙基提出采用经验系数修正后的公式

圆形基础整理ppt三、汉森极限承载力理论

对于均质地基、基础底面完全光滑，受中心倾斜荷载作用式中：汉森公式Sr、Sq、Sc

——基础的形状系数ir、iq、ic

——荷载倾斜系数dr、dq、dc

——深度修正系数gr、gq、gc

——地面倾斜系数br、bq、bc

——基底倾斜系数Nr、Nq、Nc

——承载力系数说明：相关系数均可以有相关公式进行计算整理ppt6.7.4按原位测试成果确定地基承载力一、载荷试验法

pup0s千斤顶荷载板平衡架拉锚由拐点得地基极限承载力pu，除以安全系数Fs得容许承载力[p]p-s曲线确定地基承载力特征值:1.p-s曲线有明确的比例界限时，取比例界限所对应的荷载值2.极限荷载能确定，且值小于对应比例界限的荷载值的2倍时，取极限荷载值的一半3.不能按上述两点确定时，取s/b=0.01～0.015对应荷载值；但值不应大于最大加载量的一半整理ppt二、静力触探试验法

探头QfQcF钻杆用静压力将装有探头的触探器压入土中，通过压力传感器及电阻应变仪测出土层对探头的贯入阻力。探头贯入阻力的大小直接反映了土的强度的大小，把贯入阻力与荷载试验所得到的地基容许承载力建立相关关系，从而即可按照实测的贯入阻力确定地基的容许承载力值。还可以把土的贯入阻力与土的变形模量及压缩模量建立相关关系，从而可以确定变形模量和压缩模量方法介绍：探头阻力Q可分为两个部分1.锥头阻力Qc

2.侧壁摩阻力Qf

比贯入阻力：探头单位截面积的阻力

整理ppt三、标准贯入试验法试验时，先行钻孔，再把上端接有钻杆的标准贯入器放至孔底，然后用质量为63.5kg的锤，以76cm的高度自由下落将贯入器先击入土中15cm，然后测继续打30cm的所需要锤击数，该击数称为标准贯入击数方法介绍：建立标准贯入击数与地基承载力之间的对应关系，可以得到相应标准贯入击数下的地基承载力整理ppt6.7.5按《地基规范》确定地基承载力一、按抗剪强度指标确定地基承载力1.抗剪强度指标标准值ck、ka.根据室内n