土力學(xué)-第八章土壓力

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1、土力學(xué)土木工程系巖土教研室第8章　土壓力8.1概述8.2擋土墻側(cè)的土壓力8.3朗肯土壓力理論8.4庫倫土壓力理論8.5朗肯理論與庫倫理論的比較第8章　土壓力8.1概述8.2擋土墻側(cè)的土壓力8.3朗肯土壓力理論8.4庫倫土壓力理論8.5朗肯理論與庫倫理論的比較8.1概述E填土面碼頭橋臺E隧道側(cè)墻EE土壓力通常是指擋土墻后的填土因自重或外荷載作用對墻背產(chǎn)生的側(cè)壓力擋土墻是防止土體坍塌的構(gòu)筑物。由于土壓力是擋土墻的主要外荷載，設(shè)計擋土墻時首先要確定土壓力的性質(zhì)、大小、方向和作用點。其中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)。土壓力隨擋土墻位移的方向分為：主動土壓力、被動土壓

2、力和靜止土壓力第8章　土壓力8.1概述8.2擋土墻側(cè)的土壓力8.3朗肯土壓力理論8.4庫倫土壓力理論8.5朗肯理論與庫倫理論的比較8.2擋土墻側(cè)的土壓力根據(jù)墻的位移情況和墻后土體所處的應(yīng)力狀態(tài)，土壓力分為：8.2.1基本概念被動土壓力主動土壓力靜止土壓力土壓力1.靜止土壓力E0擋土墻靜止不動，墻后填土處于彈性平衡狀態(tài)時，土對墻的壓力Eo8.2擋土墻側(cè)的土壓力8.2.1基本概念2.主動土壓力Ea在土壓力作用下，擋土墻離開土體方向偏移至土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)時，作用在墻背上的土壓力滑裂面Ea3.被動土壓力Ep播放動畫播放動畫Ep滑裂面在外力作用下，擋土墻向土體方向偏移至土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)

3、時，作用在墻上的土壓力8.2擋土墻側(cè)的土壓力8.2.1基本概念三種土壓力之間的關(guān)系-△+△+△-△Eo△a△pEaEoEp對同一擋土墻，在填土的物理力學(xué)性質(zhì)相同的條件下有以下規(guī)律：1.Ea＜Eo＜＜Ep2.△p＞＞△a8.2擋土墻側(cè)的土壓力8.2.2靜止土壓力作用在擋土結(jié)構(gòu)背面的靜止土壓力可視為天然土層自重應(yīng)力的水平分量K0?hh?zK0?zzh/3靜止土壓力系數(shù)靜止土壓力強度靜止土壓力系數(shù)測定方法：1.通過側(cè)限條件下的試驗測定2.采用經(jīng)驗公式K0=1-sinφ’計算3.按相關(guān)表格提供的經(jīng)驗值確定靜止土壓力分布土壓力作用點三角形分布作用點距墻底h/3第8章　土壓力8.1概述8.2擋土

4、墻側(cè)的土壓力8.3朗肯土壓力理論8.4庫倫土壓力理論8.5朗肯理論與庫倫理論的比較8.3朗肯土壓力理論8.3.1基本假設(shè)1.擋土墻背垂直、光滑2.填土表面水平3.墻體為剛性體σz=?zσx＝K0?zzf=0σa＝Ka?zσp＝Kp?z增加減小45o-?/245o＋?/2大主應(yīng)力方向主動伸展被動壓縮小主應(yīng)力方向8.3朗肯土壓力理論8.3.1基本假設(shè)σaσp?f??zK0?z?f=c+?tan?土體處于彈性平衡狀態(tài)主動極限平衡狀態(tài)被動極限平衡狀態(tài)水平方向均勻壓縮伸展壓縮主動朗肯狀態(tài)被動朗肯狀態(tài)水平方向均勻伸展處于主動朗肯狀態(tài)，σ1方向豎直，剪切破壞面與豎直面夾角為45o-?/245o-?

5、/245o＋?/2處于被動朗肯狀態(tài)，σ3方向豎直，剪切破壞面與豎直面夾角為45o＋?/28.3朗肯土壓力理論8.3.2主動土壓力45o＋?/2h擋土墻在土壓力作用下，產(chǎn)生離開土體的位移，豎向應(yīng)力保持不變，水平應(yīng)力逐漸減小，位移增大到△a，墻后土體處于朗肯主動狀態(tài)時，墻后土體出現(xiàn)一組滑裂面，它與大主應(yīng)力面夾角45o＋?/2，水平應(yīng)力降低到最低極限值?z(σ1)σa(σ3)極限平衡條件朗肯主動土壓力系數(shù)Ka朗肯主動土壓力強度z8.3朗肯土壓力理論8.3.2主動土壓力h/3Ea?hKa當(dāng)c=0,無粘性土朗肯主動土壓力強度h1.無粘性土主動土壓力強度與z成正比，沿墻高呈三角形分布2.合力大小

6、為分布圖形的面積，即三角形面積3.合力作用點在三角形形心，即作用在離墻底h/3處8.3朗肯土壓力理論8.3.2主動土壓力2c√KaEa(h-z0)/3當(dāng)c＞0,粘性土h粘性土主動土壓力強度包括兩部分1.土的自重引起的土壓力?zKa2.粘聚力c引起的負(fù)側(cè)壓力2c√Ka說明：負(fù)側(cè)壓力是一種拉力，由于土與結(jié)構(gòu)之間抗拉強度很低，受拉極易開裂，在計算中不考慮負(fù)側(cè)壓力深度為臨界深度z01.粘性土主動土壓力強度存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)（計算中不考慮）2.合力大小為分布圖形的面積（不計負(fù)側(cè)壓力部分）3.合力作用點在三角形形心，即作用在離墻底(h-z0)/3處z0?hKa-2c√Ka8.3朗肯土壓力理論【例】有

7、一擋土墻，高6米，墻背直立、光滑，墻后填土面水平。填土為粘性土，其重度、內(nèi)摩擦角、粘聚力如下圖所示，求主動土壓力及其作用點，并繪出主動土壓力分布圖h=6m?=17kN/m3c=8kPa?=20o8.3朗肯土壓力理論【解答】主動土壓力系數(shù)墻底處土壓力強度臨界深度主動土壓力主動土壓力作用點距墻底的距離2c√Kaz0Ea(h-z0)/36m?hKa-2c√Ka8.3朗肯土壓力理論8.3.3被動土壓力極限平衡條件朗肯被動土壓力系數(shù)Kp朗肯被動土壓力強度?z(σ3)