边坡工程土压力与边坡稳定培训讲义

第五章边坡工程§5.1作用于挡土墙上的土压力§5.2静止土压力计算§5.3朗肯土压力理论主要内容§5.1作用于挡土墙上的土压力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EE挡土墙应用举例垮塌的重力式挡墙垮塌的护坡挡墙失稳的立交桥加筋土挡土墙研究土压力的目的

1．设计挡土构筑物，如挡土墙，地下室侧墙，桥台和贮仓等；2．地下构筑物和基础的施工、地基处理方面；3．地基承载力的计算，岩石力学和埋管工程等领域。被动土压力主动土压力静止土压力土压力1.静止土压力

挡土墙在压力作用下不发生任何变形和位移，墙后填土处于弹性平衡状态时，作用在挡土墙背的土压力Eo2.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，墙后土体达到主动极限平衡状态时，作用在墙背的土压力滑裂面Ea3.被动土压力

播放动画播放动画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，墙后土体达到被动极限平衡状态时，作用在墙上的土压力4.三种土压力之间的关系

-△+△+△-△Eo△a△pEaEoEp对同一挡土墙，在填土的物理力学性质相同的条件下有以下规律：1.Ea

＜Eo

＜＜Ep2.

△p

＞＞△a作用在挡土结构背面的静止土压力可视为天然土层自重应力的水平分量

K0h

hzK0zzh/3静止土压力系数静止土压力强度

静止土压力系数测定方法：

1.通过侧限条件下的试验测定2.采用经验公式K0

=1-sinφ'

计算3.按相关表格提供的经验值确定静止土压力分布

土压力作用点三角形分布

作用点距墙底h/3

§5.2静止土压力计算§5.3朗肯土压力理论一、朗肯土压力基本理论1.挡土墙背垂直、光滑2.填土表面水平3.墙体为刚性体σz=zσx＝K0zzpa＝Kazpp＝Kpz增加减小45o-/245o＋/2大主应力方向主动伸展被动压缩小主应力方向沿墙背方向不存在剪应力，根据剪应力互等定理，水平和竖直方向的剪应力均为零，则竖直和水平方向的压应力分别为大小主应力pappfzK0zf=c+tan土体处于弹性平衡状态主动极限平衡状态被动极限平衡状态水平方向均匀压缩伸展压缩主动朗肯状态被动朗肯状态水平方向均匀伸展处于主动朗肯状态，σ1方向竖直，剪切破坏面与竖直面夹角为45o-/245o-/245o＋/2处于被动朗肯状态，σ3方向竖直，剪切破坏面与竖直面夹角为45o＋/2二、主动土压力45o＋/2h挡土墙在土压力作用下，产生离开土体的位移，竖向应力保持不变，水平应力逐渐减小，位移增大到△a，墙后土体处于朗肯主动状态时，墙后土体出现一组滑裂面，它与大主应力面夹角45o＋/2，水平应力降低到最低极限值z(σ1)pa(σ3)极限平衡条件朗肯主动土压力系数朗肯主动土压力强度zh/3EahKa讨论：当c＝0,属无粘性土朗肯主动土压力强度h1.无粘性土主动土压力强度与z成正比，沿墙高呈三角形分布2.合力大小为分布图形的面积，即三角形面积3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h/3处2c√KaEa(h-z0)/3当c＞0,属粘性土h粘性土主动土压力强度包括两部分1.土的自重引起的土压力zKa2.粘聚力c引起的负侧压力2c√Ka说明：负侧压力是一种拉力，由于土与结构之间抗拉强度很低，受拉极易开裂，在计算中不考虑z0hKa-2c√Ka负侧压力深度为临界深度z01.粘性土主动土压力强度存在负侧压力区（计算中不考虑）2.合力大小为分布图形的面积（不计负侧压力部分）3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底(h-z0)/3处2c√KaEa(h-z0)/3hz0hKa-2c√Ka令得三、被动土压力极限平衡条件朗肯被动土压力系数朗肯被动土压力强度z(σ3)pp(σ1)45o－/2hz挡土墙在外力作用下，挤压墙背后土体，产生位移，竖向应力保持不变，水平应力逐渐增大，位移增大到△p，墙后土体处于朗肯被动状态时，墙后土体出现一组滑裂面，它与小主应力面夹角45o－/2，水平应力增大到最大极限值讨论：当c＝0,属无粘性土朗肯被动土压力强度2.合力大小为分布图形的面积，即三角形面积3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h/3处hhKph/3Ep1.无粘性土被动土压力强度与z成正比，沿墙高呈三角形分布当c＞0遇,属粘性萄土粘性土或主动土俊压力强战度包括黄两部分1.我土带的自讽重引响起的嫂土压兼力zKp2.粘聚瓣力c引起的屠侧压力2c√Kp说明：侧压力服是一种闷正压力烧，在计猫算中应附考虑hEp2c√KphKp＋2c√Kphp1.眼粘性晃土被胳动土故压力哲强度巾不存此在负速侧压姿力区2.合力红大小应为分延布图稍形的帖面积歉，即西梯形用分布殊图形里面积3.其合力花作用桂点在鸦梯形馒形心土压力跪合力hEp2c√KphKp＋2c√Kphp四、例线题分析【例】有一挡称土墙，愁高6米巨，墙背支直立、核光滑，刺墙后填货土面水吴平。填狂土为粘戴性土，喷其重度郊、内摩敌擦角、南粘聚力救如下图夜所示，求主脑动土投压力亚及其胆作用住点，历并绘蛛出主防动土魂压力趣分布事图h=6m=17kN/m3c=8kPa=20o【解答】主动土肝压力系晋数墙底处站土压力纷强度临界深舒度主动土滤压力主动土益压力作会用点距胆墙底的由距离2c√Kaz0Ea(h-z0)/36mhKa-2c√Ka五、扰几种脑常见短情况耳下土摩压力乘计算1.填洒土表面望有均布遥荷载（以无想粘性土鸽为例）z＋qh填土表醋面深度z处竖售向应粪力为(q+z)AB相应站主动饥土压沟力强挠度A点土帜压力昼强度B点土压臭力强度若填鹿土为袄粘性标土，c＞0临界弯深度z0z0＞0说明存古在负侧病压力区弦，计算胡中应不书考虑负嫁压力区抽土压力z0≤0说明尤不存范在负桥侧压桨力区尽，按听三角透形或南梯形声分布壤计算zq2.成统层填土垃情况（以笼无粘浅性土他为例仿）ABCD1，12，23，3paApaB上paB下paC下paC上paD挡土墙炭后有几尺层不同践类的土固层，先红求竖向石自重应梅力，然珠后乘以该土层的主蹦动土织压力靠系数餐，得生到相梁应的鸣主动糕土压悠力强推度h1h2h3A点B点上界倡面B点下础界面C点上岔界面C点下界正面D点说明桨：合力大锯小为分皆布图形抽的面积从，作用阅点位于寨分布图漫形的形仪心处3.墙骑后填土崖存在地调下水（以无止粘性土鹿为例）ABC(h1+

h2)Kawh2挡土墙昆后有地才下水时题，作用或在墙背芹上的土套侧压力斤有土压圈力和水压力两部分虫，可分介作两层嫌计算，毅一般假购设地下刷水位上辱下土层煤的抗剪欣强度指新标相同粒，地下优水位培以下厉土层朱用浮模重度津计算A点B点C点土压力偿强度水压虎力强矮度B点C点作用窃在墙袖背的径总压摩力为雾土压籍力和亦水压拦力之窃和，蚊作用题点在剃合力庄分布恋图形窜的形蹄心处h1h2h六、兄例题论分析【例1】挡土墙迹高5m，墙背缎直立往、光盾滑，裹墙后病填土遗面水平，共填分两层出。各层狠的物理逐力学性玻质指标手如图所广示，试求主瞧动土汉压力Ea希，并绘出厘土压力蛋分布图h=5m1=17kN/m3c1=01=34o2=19kN/m3c2=10kPa2=16oh1

=2mh2

=3mABCKa1＝0任.3挽07Ka2＝0桌.5扭68【解答】ABCh=5mh1=2mh2=3mA点B点上界榨面B点下应界面C点主动土饮压力合漠力10.俘4kP锁a4.佩2k惰Pa36.仆6kP残a【例2】挡土晕墙高6m，填河土的开物理尚力学挥性质恩指标鞠如图闸示。艳墙背承竖直踢光滑化，填肠土面乔水平胜并有久均布或荷载q＝10墓kN险/m2，试求泼挡土墙桐的主动折土压力Ea，并杏绘出鞠土压歪力分超布图邀。h=6m=19kN/m3c=0=34o解：将担地面的率均布荷箩载换算喘成填年土的用当量予土层厚度墙底窜处总主动次土压力在填土白面处的征土压力挂强度：2.8手3KP稀a35.火1KP豪a【例2】某挡强土墙呀高7m，墙背性竖直光驾滑，填细土面水平平，并拼作用均骨布荷载q＝20迎kN荐/m2，填土跑分两层们，上层r1＝18.蚀0kN六/m3，=20o，c1＝12.缓0kP厨a，下隶层位拜于地厚下水框位以插下，rsat＝19荒.2溉kN烂/m3，=26o，c2＝6.0栗kPa，试求丛墙背总电侧压力傻及作用饶点位置肯，并绘不侧压力是分布图示。解：3m4m0.794r1=18kN/m3c1=12kParsat=19.2kN/m3c2=6.035.7240.0

Z0填土表筹面：第一层蒜分界：第二鸦层底涉部：设临界婚深度为z0，则有印：即总侧旱压力E为：（作用急位置）解得已知盈某挡卡土墙战高5.0乌m，墙背眨竖直光装滑，填辩土面水群平，填莲土的物揉理力学魄性质指单标为c＝12喂.0睛kP齿a，r＝18亦.0日kN劳/m3，φ＝20o，试计垃算该兽挡土纽奉墙主渗动土足压力华及其季作用缴点位叠置，减并绘圣上土沸压力抚强度旅分布岂图。解：饭墙背课竖直侨光滑串，填恭土面住水平揉，满杜足朗樱肯条照件。故地面庙处5mc＝12.胆0kP惭a，r＝18.晃0kN植/m3，φ＝20o故地面宵处临界悠