土力學(xué)課件（清華大學(xué)）-5土壓力與邊坡穩(wěn)定

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1、胸趾踵背身頂土力學(xué)與地基基礎(chǔ)5土壓力與邊坡穩(wěn)定5.1概述5土壓力與邊坡穩(wěn)定5.1.1擋土墻（Earth-retainingwalls）的用途與類型●剛度：剛性擋土墻、柔性擋土墻●結(jié)構(gòu)：重力式、扶壁式、懸臂式、板樁式（1）用途（2）類型0土力學(xué)與地基基礎(chǔ)5土壓力與邊坡穩(wěn)定1土力學(xué)與地基基礎(chǔ)5土壓力與邊坡穩(wěn)定5.1.2土壓力的種類5.1.2.2土壓力種類5.1.2.1土壓力試驗(yàn)——墻處于靜止?fàn)顟B(tài)，墻及填土處于彈性平衡狀態(tài)時(shí)，作用于墻背的側(cè)向壓力稱為靜止土壓力。（1）靜止土壓力2土力學(xué)與地基基礎(chǔ)5土壓力與邊坡穩(wěn)定（2）主動(dòng)土壓力——土推墻，填土處于主動(dòng)極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用于墻背的側(cè)向土

2、壓力。3土力學(xué)與地基基礎(chǔ)5土壓力與邊坡穩(wěn)定（3）被動(dòng)土壓力——墻在外力作用下推土，填土處于被動(dòng)極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用于墻背的側(cè)向土壓力。4土力學(xué)與地基基礎(chǔ)5土壓力與邊坡穩(wěn)定5.1.3影響土壓力的因素（1）擋土墻的位移（2）擋土墻的形狀（3）擋土的性質(zhì)5.1.4擋土墻失事實(shí)例（1）多瑙河碼頭岸墻（2）倫敦鐵路擋土墻5土力學(xué)與地基基礎(chǔ)5土壓力與邊坡穩(wěn)定5.2靜止土壓力計(jì)算5.2.1產(chǎn)生條件5.2.2計(jì)算公式（1）假定——墻背光滑、垂直、填土面水平并在墻后延伸至無限遠(yuǎn)，填土屬半無限彈性體。6土力學(xué)與地基基礎(chǔ)5土壓力與邊坡穩(wěn)定（2）計(jì)算公式（5-1）式中，為靜止土壓力系數(shù)，即側(cè)壓力系數(shù)，無

3、因次，一般小于1.0，不同的土按表可查。（5-2）（3）總靜止土壓力（5-3）式中，為泊松（Possion）比，或按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，如杰基（Jaky,1944）公式式中，為填土有效內(nèi)摩擦角。作用于墻背的側(cè)向壓力即靜止土壓力強(qiáng)度為5.2.3靜止土壓力的應(yīng)用7土力學(xué)與地基基礎(chǔ)5土壓力與邊坡穩(wěn)定5.3朗肯（Rankine）土壓力理論5.3.1無粘性土的土壓力（1）主動(dòng)土壓力●主動(dòng)土壓力計(jì)算公式由上式可知，內(nèi)摩擦角越大，則Ka越小，也越小。越小，也越小。當(dāng)、不變時(shí)，則主動(dòng)土壓力強(qiáng)度與深度呈正比。假定（極限應(yīng)力法）：●墻背鉛直、墻為剛性體，無變形●墻背填土面水平●墻背光滑，即墻背與填土間無摩

4、擦引起的剪應(yīng)力，則墻背處單元土體的垂直面、水平面都是主應(yīng)力面●極限平衡條件填土為均質(zhì)各向同性的半無限線性體8土力學(xué)與地基基礎(chǔ)5土壓力與邊坡穩(wěn)定9土力學(xué)與地基基礎(chǔ)5土壓力與邊坡穩(wěn)定●主動(dòng)土壓力分布●總主動(dòng)土壓力●總主動(dòng)土壓力作用點(diǎn)（2）被動(dòng)土壓力●被動(dòng)土壓力計(jì)算公式●被動(dòng)土壓力分布●總被動(dòng)土壓力●總被動(dòng)土壓力作用點(diǎn)10土力學(xué)與地基基礎(chǔ)5土壓力與邊坡穩(wěn)定5.3.2粘性土的土壓力（1）主動(dòng)土壓力●主動(dòng)土壓力計(jì)算公式對垂直光滑墻，墻背單元土體之剪應(yīng)力為零，為大主應(yīng)力，為小主應(yīng)力，處于主動(dòng)極限平衡條件下，、間的關(guān)系式為11土力學(xué)與地基基礎(chǔ)5土壓力與邊坡穩(wěn)定式中，為主動(dòng)土壓力系數(shù)，無因次，有

5、對粘性土體，單元土體深度為z時(shí)，=γz==代入上式，得●總主動(dòng)土壓力12土力學(xué)與地基基礎(chǔ)5土壓力與邊坡穩(wěn)定（2）被動(dòng)土壓力總被動(dòng)土壓力大小為朗肯土壓力理論假定墻背豎直、光滑、填土面水平，使計(jì)算所得的主動(dòng)土壓力值偏大，被動(dòng)土壓力值偏小，因此偏于安全。13土力學(xué)與地基基礎(chǔ)5土壓力與邊坡穩(wěn)定5.4庫侖(Coulomb)土壓力理論（1）基本原理庫侖理論假定在極限平衡狀態(tài)下，由墻背平面和土體中某一平面組成的兩個(gè)滑動(dòng)面構(gòu)成一楔形土體，由于楔形土體的滑移產(chǎn)生作用于墻背的土壓力。所以庫侖土壓力理論是分析楔形土體所受外力在極限平衡狀態(tài)下來求解土壓力。所求的是總土壓力，稱滑動(dòng)土楔平衡法。（2）基本假

6、定●墻為剛性體，填土為均質(zhì)的無粘性土；●有二個(gè)滑動(dòng)面；●滑動(dòng)面為平面；●土楔不變形，并處于極限平衡狀態(tài)（為剛塑體）。14土力學(xué)與地基基礎(chǔ)5土壓力與邊坡穩(wěn)定5.4.1主動(dòng)土壓力（1）計(jì)算原理（2）計(jì)算公式（3）主動(dòng)土壓力分布15土力學(xué)與地基基礎(chǔ)5土壓力與邊坡穩(wěn)定由正弦定理得16土力學(xué)與地基基礎(chǔ)5土壓力與邊坡穩(wěn)定17土力學(xué)與地基基礎(chǔ)5土壓力與邊坡穩(wěn)定只有相應(yīng)于P最大值時(shí)的傾斜面才是真正的破裂滑動(dòng)面，相應(yīng)的Pmax才是所求的墻背主動(dòng)土壓力，故有，得總主動(dòng)土壓力注：只能代表作用在墻背鉛直投影高度上某點(diǎn)的土壓力強(qiáng)度。得主動(dòng)土壓力強(qiáng)度為18土力學(xué)與地基基礎(chǔ)5土壓力與邊坡穩(wěn)定5.4.2被動(dòng)土壓

7、力19土力學(xué)與地基基礎(chǔ)5土壓力與邊坡穩(wěn)定5.4.3粘性土土壓力的庫侖理論5.4.4擋土墻土壓力計(jì)算中幾個(gè)應(yīng)用問題（1）墻后填土為一曲面，被動(dòng)土壓力誤差較大（2）土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)（3）墻背與填土的外摩擦角20土力學(xué)與地基基礎(chǔ)5土壓力與邊坡穩(wěn)定5.5特殊情況下的土壓力計(jì)算●墻頂處的土壓力強(qiáng)度為5.5.1墻后填土表面作用有連續(xù)均布荷載0Pa●深度z處的土壓力強(qiáng)度為●總土壓力為21土力學(xué)與地基基礎(chǔ)5土壓力與邊坡穩(wěn)定5.5.2填土表面作用有局部均布荷載22土力學(xué)與地基基礎(chǔ)5土壓力與邊坡穩(wěn)定