土力學(xué)第8章土壓力理論

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1、第八章土壓力理論學(xué)習(xí)要求：掌握土壓力的基本概念與常用計(jì)算方法，初步具備將土壓力理論應(yīng)用于一般工程問(wèn)題的能力。1.掌握靜止土壓力、主動(dòng)、被動(dòng)土壓力的形成條件；2.掌握朗肯土壓力理論和庫(kù)侖土壓力理論；3.了解有超載、成層土、有地下水情況的土壓力計(jì)算；4.掌握土坡穩(wěn)定分析的方法?；緝?nèi)容：◇概述◇靜止土壓力計(jì)算◇朗肯土壓力理論◇庫(kù)侖土壓力理論◇擋土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)◇各種穩(wěn)定分析問(wèn)題土壓力理論和土坡穩(wěn)定分析…1土壓力是指擋土墻后的填土因自重或外荷載作用對(duì)墻背產(chǎn)生的側(cè)向壓力。擋土墻(或擋土結(jié)構(gòu))是防止土體坍塌的構(gòu)筑物，在房屋建筑、水利、鐵路工程以及橋梁中得到廣泛應(yīng)用，由于土壓力是擋土墻的主要外荷載。

2、因此，設(shè)計(jì)擋土墻時(shí)首先要確定土壓力的性質(zhì)、大小、方向和作用點(diǎn)。土壓力的計(jì)算是個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題。它隨擋土墻可能位移的方向分為主動(dòng)土壓力、被動(dòng)土壓力和靜止土壓力。土壓力的大小還與墻后填土的性質(zhì)、墻背傾斜方向等因素有關(guān)。土壓力理論和土坡穩(wěn)定分析…2簡(jiǎn)圖…1簡(jiǎn)圖…2簡(jiǎn)圖…3簡(jiǎn)圖…4簡(jiǎn)圖…5擋土墻土壓力的大小及其分布規(guī)律受到墻體可能的移動(dòng)方向、墻后填土的種類(lèi)、填土面的形式、墻的截面剛度和地基的變形等一系列因素的影響。根據(jù)墻的位移情況和墻后土體所處的應(yīng)力狀態(tài)，土壓力可分為以下三種：靜止土壓力：當(dāng)擋土墻靜止不動(dòng)，土體處于彈性平衡狀態(tài)時(shí)，土對(duì)墻的壓力稱為靜止土壓力，一般用E0表示。主動(dòng)土壓力：當(dāng)擋

3、土墻向離開(kāi)土體方向偏移至土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在墻上的土壓力稱為主動(dòng)土壓力，一般用Ea表示。被動(dòng)土壓力：當(dāng)擋土墻向土體方向偏移至土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在擋土墻上的土壓力稱為被動(dòng)土壓力，用Ep表示。土壓力理論和土坡穩(wěn)定分析…3滑動(dòng)面Ea滑動(dòng)面EpE0擋土墻完全沒(méi)有側(cè)向位移、偏轉(zhuǎn)和自身彎曲變形時(shí)，作用在其上的土壓力即為靜止土壓力。1、地下室外墻通常地下室外墻，都有內(nèi)隔墻支擋，墻位移與轉(zhuǎn)角為零，按靜止土壓力計(jì)算。2、巖基上的擋土墻擋土墻與巖石地基牢固聯(lián)結(jié)，墻不可能位移與轉(zhuǎn)動(dòng)，按靜止土壓力計(jì)算。3、拱座拱座不允許產(chǎn)生位移，故亦按靜止土壓力計(jì)算。此外，水閘、船閘的邊墻，因與閘底板

4、連成整體，邊墻位移可忽略不計(jì)，也都按靜止土壓力計(jì)算。此時(shí)墻后土體處于側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)(彈性平衡狀態(tài))，與土的自重應(yīng)力狀態(tài)相同。半無(wú)限土體中z深度處一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，巳知其水平面和豎直面都是主應(yīng)力面。靜止土壓力計(jì)算…1靜止土壓力計(jì)算…2作用于該土單元上的豎直向主應(yīng)力就是自重應(yīng)力sz=gZ，則水平向自重應(yīng)力(靜止土壓力強(qiáng)度)：式中，K0—靜止土壓力系數(shù)，0≤K0≤1。作用于單位長(zhǎng)度墻上的靜止土壓力E0為：合力作用點(diǎn)位于h/3處，水平方向。z地下室外墻hE0h/3主動(dòng)土壓力(無(wú)粘性土)作用于單位長(zhǎng)度墻上的總主動(dòng)土壓力Ea為：Ka—主動(dòng)土壓力系數(shù)，Ka

5、向。墻體移動(dòng)方向(離開(kāi)土體)主動(dòng)土壓力計(jì)算zhEah/3被動(dòng)土壓力(無(wú)粘性土)作用于單位長(zhǎng)度墻上的總被動(dòng)土壓力Ep為：Kp—被動(dòng)土壓力系數(shù)，Ka

6、空間(土體向下和沿水平方向都伸展至無(wú)窮)。當(dāng)整個(gè)土體都處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，各點(diǎn)都處于彈性平衡狀態(tài)?；炯俣ㄍ馏w是具有水平表面的半無(wú)限體，墻背豎直光滑，采用這樣假定的目的是控制墻后單元體在水平和豎直方向的主應(yīng)力方向。由于為半空間，所以土體內(nèi)每一豎直面都是對(duì)稱面，因此豎直截面和水平截面上的剪應(yīng)力都等于零，因而相應(yīng)截面上的法向應(yīng)力?z和?x都是主應(yīng)力，此時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)可用莫爾圓表示。由于該點(diǎn)處于彈性平衡狀態(tài)，所以莫爾圓位于抗剪強(qiáng)度包線(破壞包線)的下方。如果使整個(gè)土體在水平方向均勻伸展(?x減小)或壓縮(?x增大)，直到土體由彈性平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)為塑性平衡狀態(tài)。1.土體在水平方向伸展上述單元體在水平

7、截面上的法向應(yīng)力?z不變，而豎直截面上的法向應(yīng)力?x卻逐漸減小，直至滿足極限平衡條件為止(稱為主動(dòng)朗肯狀態(tài))。Rankine土壓力理論…20?zK0?z此時(shí)，?x達(dá)到最低限值pa，pa是小主應(yīng)力，?z是大主應(yīng)力，莫爾圓與抗剪強(qiáng)度包線(破壞包線)相切。剪切破壞面與水平面的夾角為0?zK0?zpaRankine土壓力理論…2szszsxsxsy2.土體在水平方向壓縮上述單元體在水平截面上的法向應(yīng)力?z不變而豎直截面上的法向應(yīng)力?x卻逐漸增大，直至滿足極限平衡條件為止（稱為