土力學與地基基礎 課件土力學與地基基礎6.ppt

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1、第六章土壓力與土坡穩(wěn)定土力學與地基基礎目錄6.1概述6.2靜止土壓力6.3郎肯土壓力理論6.4庫侖土壓力理論6.5常見情況下土壓力的計算6.6土坡穩(wěn)定擋土墻是防止土體坍塌下滑的構筑物。土壓力是指擋土結構物背后填土因自重或外荷載作用對墻背產生的側向壓力。根據墻的位移方向和大小，作用在墻背上的土壓力可分為主動土壓力、靜止土壓力和被動土壓力三種。它們與墻身位移之間的關系如下圖所示。土壓力與墻身位移的關系一墻體變位與土壓力二墻體剛度與土壓力6.1概述三界限位移墻體變位與土壓力根據墻的移動情況和墻后土體所處的應力狀態(tài)，作用在擋土墻上的土壓力可分為以下三種。一、靜止土壓力若擋土墻靜止不動，墻后土體處于

2、彈性平衡狀態(tài)時，土對墻的壓力稱為靜止土壓力，用E0表示。靜止土壓力可能存在于某些建筑物支撐著的土層中，如地下室外墻、地下水池側壁。涵洞邊墻和船閘邊墻等都可近似視為受靜止土壓力作用。靜止土壓力可按直線變形體無側向變形理論求出。墻體變位與土壓力二、主動土壓力若擋土墻向離開土體方向偏移至墻后土體達到極限平衡狀態(tài)時，作用在墻背上的土壓力稱為主動土壓力，用Ea表示。土體內相應的應力狀態(tài)稱為主動極限平衡狀態(tài)。三、被動土壓力若擋土墻在外力作用下，向土體方向的偏移至土體達到極限平衡狀態(tài)時，作用在擋土墻上的土壓力稱為被動土壓力，用Ep表示。土體內相應的應力狀態(tài)稱為被動極限平衡狀態(tài)。一墻體變位與土壓力二墻體剛

3、度與土壓力6.1概述三界限位移墻體剛度與土壓力剛性擋墻，墻背受到的土壓力一般近似沿墻高呈上小下大的三角形直線分布。柔性擋土墻，其墻后土壓力不再是直線分布而是較復雜的曲線分布。襯板支撐擋土結構，土壓力沿支撐結構高度通常呈曲線分布。一墻體變位與土壓力二墻體剛度與土壓力6.1概述三界限位移界限位移擋土墻的位移大小決定著墻后土體的應力狀態(tài)和土壓力的性質，界限位移是指墻后土體將要出現而未出現滑動面時擋土墻位移的臨界值。產生主、被動土壓力所需位移量6.2靜止土壓力靜止土壓力是墻靜止不動,墻后土體處于彈性平衡狀態(tài)時作用于墻背的側向壓力。根據彈性半無限體的應力和變形理論，z深度處的靜止土壓力為：一般土的泊

4、松比值，砂土可取0.2～0.25，黏性土可取0.25～0.40，其相應的K0值在0.25～0.67之間。對于理想剛體，μ=0，K0＝0；對于液體，μ=0，K0=1。6.2靜止土壓力在缺乏試驗資料時，可按下式經驗公式估算K0值：式中φ'——土的有效內摩擦角；在缺乏試驗資料時，除按上式取值外，也可按下表取值。各種土的靜止土壓力系數6.2靜止土壓力由上式可知，在均質土中，靜止土壓力與計算深度呈三角形分布，對于高度為H的豎直擋墻而言，取單位墻長，則作用在墻上靜止土壓力的合力值E0為:合力E0的方向水平，作用點在距墻底H/3高度處。一基本概念二簡單情況下的土壓力計算6.3郎肯土壓力理論基本概念朗肯土

5、壓力理論是從半無限土體的極限平衡應力狀態(tài)出發(fā)，假定墻是剛性的，墻背豎直而光滑，即不考慮墻背與填土之間的摩擦力，墻后填土面為無限延伸的平面。墻背假想為這種半無限體中的一個豎直平面，現從墻后填土面以下任一深度z處M點取一單元土柱進行分析基本概念圖6-3返回基本概念簡單情況下土壓力計算一、主動土壓力圖6-4返回土壓力計算根據土的強度理論，當土體中某點處于極限平衡時，最大主應力與最小主應力之間的關系應滿足如下各式：土壓力計算土壓力計算當擋土墻向后移動或轉動，達到被動極限平衡狀態(tài)出現破裂面時，則土中的豎向應力γZ變?yōu)樽钚≈鲬Ζ?，而水平應力變?yōu)樽畲笾鲬Ζ?也就是作用在墻背上的被動土壓力強度ep，

6、根據根據第五章土的極限平衡條件，可計算出大主應力即被動土壓力強度。如圖下圖(a)所示。一、被動土壓力被動土壓力強度分布圖返回土壓力計算一、被動土壓力土壓力計算一、被動土壓力土壓力計算例題6-1：某擋土墻高H=5m，墻背光滑、豎直，填土面水平。墻后回填黏性土，其物理力學性質指標為：Υ=18.0kN／m3，c=15kPa，Φ=22°，δ=0°，試求主動、被動土壓力強度及總壓力的大小、方向、作用點位置及壓力分布圖。一基本假設二主動土壓力6.4庫侖土壓力理論三被動土壓力四部分高度范圍的土壓力及力的分解基本假設庫侖土壓力理論的基本假設是擋土墻為剛性的，墻后填土為無黏性砂土，當墻身向前或向后偏移時，墻

7、后滑動土楔體是沿著墻背和一個通過墻踵的平面發(fā)生滑動；滑動土楔體可視為剛體。朗肯土壓力理論是由應力的極限平衡來求解的，而庫侖土壓力理論是從擋土結構后填土中的滑動土楔處于極限狀態(tài)時的靜力平衡條件出發(fā)，求解主動或被動土壓力的。應用庫侖理論可以計算無黏性土在各種情況時的土壓力，如墻背傾斜，填土面也傾斜，墻背粗糙，與填土間存在摩擦角等。一基本假設二主動土壓力6.4庫侖土壓力理論三被動土壓力四部分高度范圍的土壓力及力的分解主動土壓力