土压力学习课件

第五章土压力5.1概述土压力——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。挡土墙的几种类型:E地下室地下室侧墙E填土重力式挡土墙E桥面拱桥桥台5.1概述3.被动土压力（Passiveearthpressure)1.静止土压力（Earthpressureatrest)2.主动土压力（Activeearthpressure)岩石拱桥桥台5.1概述墙体位移与土压力类型墙体位移与土压力类型5.1概述3.被动土压力（Passiveearthpressure)1.静止土压力（Earthpressureatrest)2.主动土压力（Activeearthpressure)土压力分类：（1）主动土压力（2）被动土压力（3）静止土压力主动土压力被动土压力静止土压力实验研究表明：在相同条件下，土压力有如下关系：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。5.2挡土墙侧的土压力静止土压力计算：取单位墙长，总静止土压力：——静止土压力系数，可近似按计算。5.2挡土墙侧的土压力朗肯主动极限平衡应力状态

自重应力作用下，半无限土体内各点的应力从弹性平衡状态发展为极限平衡状态的情况。az=zK0zs1s345+f/25.3朗肯土压力理论朗肯土压力理论是根据半空间的应力状态和土的极限平衡条件得出的土压力计算方法。pz=zK0z被动极限平衡应力状态s1s3s3s145-f/25.3朗肯土压力理论条件墙背光滑（剪应力为0）墙背垂直填土表面水平假设墙后各点均处于极限平衡状态朗肯土压力理论基本条件和假定5.3朗肯土压力理论5.3朗肯土压力理论一、主动土压力计算由土的强度理论可知，当土体中某点处于极限平衡状态时，大小主应力之间应满足以下关系：粘性土：无粘性土：一、主动土压力计算5.3朗肯土压力理论当挡墙偏离土体时，逐渐减小到时达到朗肯主动极限平衡状态，主动土压力强度为：az=zK0z5.3朗肯土压力理论粘性土：无粘性土：主动区5.3朗肯土压力理论主动土压力合力（取单位墙长计算）：无粘性土粘性土无粘性土：粘性土：令得pz=zK0z二、朗肯被动土压力计算5.3朗肯土压力理论45－/290+当挡墙向填土方向移动时，逐渐增大到时达到朗肯被动极限平衡状态，被动土压力强度为：5.3朗肯土压力理论无粘性土：粘性土：5.3朗肯土压力理论无粘性土：粘性土：5.3朗肯土压力理论例题1已知一挡土墙H＝5米，墙背垂直、光滑，填土面水平。填土的物理性质指标为：试求主动土压力及被动土压力的分布、合力及其作用点位置。解：先写出计算公式：H=5m121.59m3.41m1.14mEa=51.4kN/m主动土压力分布图30.1kPa5.3朗肯土压力理论墙底处主动土压力：5.3朗肯土压力理论主动土压力合力：主动土压力作用在距离墙底的距离：1.59m3.41m1.14mEa=51.4kN/m主动土压力分布图5.3朗肯土压力理论三、特殊情况下的土压力计算（一）填土面有均布荷载无粘性土:Hz情况1情况2情况35.3朗肯土压力理论1(二)成层土(三)墙后填土有地下水下层应为,可近似认为5.3朗肯土压力理论5.3朗肯土压力理论5.3朗肯土压力理论5.3朗肯土压力理论5.3朗肯土压力理论5.3朗肯土压力理论例题8-1已知挡土墙直立、光滑、填土面水平，墙顶表面处作用有均布荷载q=20kPa，填土为两层，墙后有地下水位，具体资料见下图，试求挡土墙后主动土压力及总侧推力。5.3朗肯土压力理论5.3朗肯土压力理论5.3朗肯土压力理论(3)水压力5.3朗肯土压力理论8.4库伦土压力理论墙背倾斜、粗糙、填土倾斜时？库仑土压力理论库仑C.A.Coulomb(1736-1806)墙背倾斜，具有倾角墙背粗糙，与填土摩擦角为填土表面有倾角出发点：平面滑裂面假设：滑裂面为平面、墙后填土c=0假设条件：刚体滑动假设：破坏土楔为刚体，滑动楔体整体处于极限平衡状态8.4库伦土压力理论

8.4库伦土压力理论ACHB1.无粘性土的主动土压力WER－WRE-=90--

、E8.4库伦土压力理论EEa－库仑主动土压力系数Ea特例：===0，即墙背垂直光滑，填土表面水平时，与朗肯理论等价

土压力分布：三角形分布8.4库伦土压力理论ABCH2.无粘性土的被动土压力WRE+=90+-

、EWEREEp－库仑被动土压力系数土压力分布：三角形分布8.4库伦土压力理论8.4库伦土压力理论W中包括BCDE粘性填土的土压力«建筑地基基础设计规范»推荐的公式

该规范（GB50007-2002）推荐的公式采用与楔体试算法相似的平面滑裂面假定，得到主动土压力为：——主动土压力系数。8.4库伦土压力理论

两种土压力理论的比较1分析方法E朗肯理论库仑理论土体内各点均处于极限平衡状态：极限应力法刚性楔体，滑面上处于极限平衡状态：滑动楔体法先求土压力强度p先求总土压力E极限平衡状态8.5朗肯理论与库伦理论的比较2应用条件E朗肯理论库仑理论

墙背光滑竖直填土水平

墙背、填土无限制粘性土一般用图解法

坦墙

坦墙

墙背垂直，填土倾斜8.5朗肯理论与库伦理论的比较

两种土压力理论的比较8.5朗肯理论与库伦理论的比较3计算误差——朗肯土压力理论

WREa'Ea实际0WREpEp'

主动土压力偏大

被动土压力偏小

两种土压力理论的比较3计算误差——库仑土压力理论

实际滑裂面不一定是平面

主动土压力偏小

被动土压力偏大滑动面滑动面主动土压力搜索得到的不一定是最大值被动土压力搜索得到的不一定是最小值8.5朗肯理论与库伦理论的比较

两种土压力理论的比较计算误差——与精确解的比较

主动土压力系数Ka(==0)=0=/2=204020402040Sokolovsky(精确解)0.490.220.450.200.440.22Rankine0.490.2170.490.2170.490.217Conlomb0.490.220.450.200.430.218.5朗肯理论与库伦理论的比较

两种土压力理论的比较计算误差——与精确解的比较

被动土压力系数Kp(==0)=0=/2=204020402040Sokolovsky(精确)2.044.602.559.693.0418.2Rankine2.044.602.044.602.044.60Conlomb2.044.602.6311.83.5292.68.5朗肯理论与库伦理论的比较

两种土压力理论的比较计算误差——结论

如果=0，滑裂面是直线，三种理论计算Ka,Kp相同如果0Ka

朗肯偏大10%左右，工程偏安全 库仑偏小一些（可忽略)；