土力学与基础工程-土力学部分课件：土压力、地基承载力和土坡稳定

土压力、地基承载力和土坡稳定6.1概述6.2朗金土压力理论6.3库仑土压力理论6.4挡土墙设计6.5加筋土挡土墙简介1.重力式挡土墙2.悬臂式挡土墙墙顶墙基墙趾墙面墙背墙趾墙踵立壁钢筋挡土墙的类型和结构组成6.1

概述3.扶壁式挡土墙4.锚定板式和锚杆式挡土墙墙趾墙踵扶壁墙板锚定板基岩锚杆给土压力下定义：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悬臂式挡土墙重力式挡土墙加筋式挡土墙静止压力被动土压力主动土压力土压力土压力类型E0H静止土压力的分布6.2

朗金土压力理论

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0

zK0z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6.2.1朗金土压力类型

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）。0

zK0z

a主动朗肯状态时的莫尔圆

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）。0

zK0z

p被动朗肯状态时的莫尔圆0

zK0z

a

p三种状态时的莫尔圆绿色圆代表静止土压力状态蓝色圆代表主动土压力状态黑色圆代表被动土压力状态

1.无黏性土一、土体的极限平衡状态6.2.2朗金土压力计算

2.黏性土

1.无黏性土二、主动土压力计算EaH无黏性土的主动土压力强度分布图

2.黏性土临界深度EaH黏性土的主动土压力强度分布图adebc三、被动土压力计算

1.无黏性土合力：Ep无黏性土的被动土压力强度分布图H

2.黏性土合力：Ep黏性土的被动土压力强度分布图6.3

库仑土压力理论

6.3.1库仑土压力简介库仑土压力理论的基本假设：

1.墙后的填土是理想的散粒体（黏聚力c=0）；2.当墙体产生一定位移时，墙后土体将形成破裂体，并沿着墙背和破裂面滑动。3.滑动破坏面为一通过墙踵的平面。

4.当开始发生滑动时，土体处于极限平衡状态，破裂体在自重、墙背反力和破裂面反力作用下维持平衡。

5.挡土墙及破裂体均视为刚体。一、主动土压力

按库仑理论求主动土压力WREWREACB6.3.2库仑土压力计算作用于土楔上的力：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库仑主动土压力的一般表达式：或简写为：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。

库仑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，库仑主动土压力的一般表达式与朗肯公式相同。二、被动土压力

按库仑理论求被动土压力WREWREACB

按求主动土压力同样的原理可求得被动土压力的库仑公式为：或简写为：

库仑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，库仑被动土压力的一般表达式与朗肯公式相同。

土压力计算方法的一些问题

——朗肯理论与库仑理论的比较

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黏性土和无黏性土（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。为什么？

2.库仑土压力理论：

（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黏性土（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。但库仑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。

挡土墙的设计主要有：

1.挡土墙类型选择

2.倾覆稳定性的验算

3.滑动稳定性的验算

4.基承载力的验算

5.墙身材料的强度验算常用的挡土墙有重力式、悬臂式和扶臂式三种§6.4挡土墙的设计一、1.重力式挡土墙

墙面暴露于外，墙背常做成垂直或倾斜材料：块石或砼受力：倾覆力矩由墙重产生的抗倾覆力矩来平衡，因此墙身必须厚重而稳定，结构简单施工方便，便于就地取材。2.悬臂式挡土墙

一般由钢筋混凝土制造，三个悬臂板，即立臂、墙趾、悬臂、墙踵悬臂。墙的稳定依靠墙踵底板上的土重，墙体底面较小。3.扶臂式挡土墙4.锚定板及锚杆式挡土墙6.4.2挡土墙的计算当墙后填土面比较小时，为了增强悬臂式挡土墙的抗弯能力，常沿墙的纵向每隔一定距离设一道扶臂，故称扶臂式挡土墙。一、抗倾覆稳定计算挡土墙的稳定性破坏通常有两种（1）倾覆（2）滑移在倾覆验算中，倾覆力矩为抗倾覆力矩为Kt——抗倾覆安全系数三、抗滑动稳定系数

在EX的作用下，挡土墙有可能沿基础底面发生滑动而破坏。抗滑动稳定计算时，应满足

μ——摩擦系数（见书上）四、地基土承载力计算b—墙底宽度e—荷载作用于基础底面上的偏心矩当基底压力超过地基土承载力时，可设置墙趾台阶，它还有利于挡土墙的抗滑动和抗倾覆稳定性，墙趾的高宽比可取2∶1，且a不得小于20cm。五、墙身应力验算

按在土体结构设计规范规定验算任意墙身截面处的法向应力和切向应力是否超过墙身材料的允许值。

一般说来，墙身和基础接合处的强度能满足，则上面截面可不再验算，总能满足。例题（见书上）【例题6.4】若例题6.3中挡土墙墙顶、墙底宽b

1.2m(图6.18),用毛石砌筑,砌体重度

k

22.0kN/m3,基底位于粗糙岩面上,摩擦系数

＝0.65,地基承