第十一章挡土墙土压力无标题.pptx

锚定板挡土墙锚定板挡土墙锚定板挡土墙锚定板挡土墙(d)(d)、及板桩墙、及板桩墙、及板桩墙、及板桩墙(e)(e)。二、土压力的种类二、土压力的种类 a.a.静止土压力静止土压力静止土压力静止土压力 b.b.主动土压力主动土压力主动土压力主动土压力 c.c.被动土压力被动土压力被动土压力被动土压力（一）静止土压力挡土墙的刚度很大，在土压（一）静止土压力挡土墙的刚度很大，在土压（一）静止土压力挡土墙的刚度很大，在土压（一）静止土压力挡土墙的刚度很大，在土压力作用下墙处于静止不动的状态，即位移为零，力作用下墙处于静止不动的状态，即位移为零，力作用下墙处于静止不动的状态，即位移为零，力作用下墙处于静止不动的状态，即位移为零，墙后土体处于弹性平衡状态。墙后土体处于弹性平衡状态。墙后土体处于弹性平衡状态。墙后土体处于弹性平衡状态。（二）主动土压力（二）主动土压力（二）主动土压力（二）主动土压力土推、墙移（或绕墙跟转动）墙后土体处于被土推、墙移（或绕墙跟转动）墙后土体处于被土推、墙移（或绕墙跟转动）墙后土体处于被土推、墙移（或绕墙跟转动）墙后土体处于被动极限平衡状态动极限平衡状态动极限平衡状态动极限平衡状态（三）被动土压力（三）被动土压力（三）被动土压力（三）被动土压力墙推土移，墙后土体处于被动极限平衡状态墙推土移，墙后土体处于被动极限平衡状态墙推土移，墙后土体处于被动极限平衡状态墙推土移，墙后土体处于被动极限平衡状态 试验研究表明：在相同条件试验研究表明：在相同条件下，静止土压力大于主动土压力下，静止土压力大于主动土压力而小于被动土压力，即有而小于被动土压力，即有EaE0Ep 在相同条件下，产生被动土压力时所需在相同条件下，产生被动土压力时所需的位移量远远大于产生主动土压力时所需的的位移量远远大于产生主动土压力时所需的位移量。位移量。三、静止土压力计算三、静止土压力计算三、静止土压力计算三、静止土压力计算计算公式：计算公式：计算公式：计算公式：P P P P0 0 0 0=K=K=K=K0 0 0 0 zzzzP P P P0 0 0 0=1/2H=1/2H=1/2H=1/2H2 2 2 2K K K K0 0 0 0（总压力）（总压力）（总压力）（总压力）注：注：注：注：K K K K0 0 0 0为土的侧压力系数；合力的作用点在距为土的侧压力系数；合力的作用点在距为土的侧压力系数；合力的作用点在距为土的侧压力系数；合力的作用点在距离墙底离墙底离墙底离墙底H/3H/3H/3H/3处。处。处。处。E0H静止土压力的分布静止土压力的分布5.3 朗肯土压力理论朗肯土压力理论适用条件：适用条件：1.挡土墙的墙背垂直；挡土墙的墙背垂直；2.挡土墙的墙后填土表面水平；挡土墙的墙后填土表面水平；3.挡土墙的强背光滑，墙和填土之间没有挡土墙的强背光滑，墙和填土之间没有摩擦力，剪应力为零。摩擦力，剪应力为零。1.无粘性土无粘性土一、主动土压力一、主动土压力 2.粘性土粘性土 当挡土墙偏离土体时，由当挡土墙偏离土体时，由于墙后土体中离地表深度于墙后土体中离地表深度z处处的竖向应力（大主应力）的竖向应力（大主应力）不变，而水不变，而水平应力平应力 x却逐渐减小直至进入却逐渐减小直至进入主动朗肯状态主动朗肯状态，此时此时 x为小主应力为小主应力 a，由极限平衡条件公式，由极限平衡条件公式可得可得 1.无粘性土无粘性土 2.粘性土粘性土 由以上公式可知：由以上公式可知：1.无粘性土的主动土压力无粘性土的主动土压力强度与强度与z成正比，沿墙高的压力呈三角形分布。成正比，沿墙高的压力呈三角形分布。如取单位墙长，则主动土压力为：如取单位墙长，则主动土压力为：EaH无粘性土的主动土压力强度分布图无粘性土的主动土压力强度分布图 2.粘性土的主动土压力粘性土的主动土压力强度包括两部分：一部分是强度包括两部分：一部分是由自重引起的土压力强度由自重引起的土压力强度 ，另一部分是，另一部分是由粘聚力引起的负侧压力强度由粘聚力引起的负侧压力强度 ，这，这两部分土压力叠加的结果如下图所示。两部分土压力叠加的结果如下图所示。EaH粘性土的主动土压力强度分布图粘性土的主动土压力强度分布图adebc 其中其中ade部分是负侧压力，部分是负侧压力，对墙背而言是对墙背而言是拉力拉力，但实际上，但实际上墙与土在很小的拉力作用下就会分离，从而墙与土在很小的拉力作用下就会分离，从而造成土压力为零。所以粘性土的土压力分布造成土压力为零。所以粘性土的土压力分布仅是仅是abc部分。部分。a点离填土面的的深度点离填土面的的深度z0称为称为临界深度临界深度，在填土面无荷载的条件下，可令在填土面无荷载的条件下，可令 a=0求得求得z0的值，可得的值，可得如取单位墙长计算，主动土压力如取单位墙长计算，主动土压力Ea为：为：二、被动土压力二、被动土压力 当墙受到外力作用而推向当墙受到外力作用而推向土体时，填土中任意一点的竖向应力土体时，填土中任意一点的竖向应力 仍不变，而水平向应力仍不变，而水平向应力 x却逐渐增大，直至却逐渐增大，直至出现出现被动朗肯状态被动朗肯状态。此时，。此时，x达最大限值达最大限值 p，因此，因此 p是大主应力，也就是被动土压力强是大主应力，也就是被动土压力强度，而度，而 z则是小主应力。由极限平衡条件公则是小主应力。由极限平衡条件公式可得式可得 1.无粘性土无粘性土 2.粘性土粘性土 从以上公式可知：无粘性土从以上公式可知：无粘性土的被动土压力强度呈的被动土压力强度呈三角形分布三角形分布；粘性土的被动土压力强度呈粘性土的被动土压力强度呈梯形分布梯形分布。如取。如取单位墙长计算，则被动土压力可由下式计算：单位墙长计算，则被动土压力可由下式计算：1.无粘性土无粘性土 2.粘性土粘性土Ep无粘性土的被动土压力强度分布图无粘性土的被动土压力强度分布图HEp粘性土的被动土压力强度分布图粘性土的被动土压力强度分布图第三节第三节 库仑土压力理论库仑土压力理论适用条件：适用条件：1.墙背俯斜、倾角为墙背俯斜、倾角为；2.墙后填土为松散的散粒体，因此库仑墙后填土为松散的散粒体，因此库仑土压力理论只适用于无粘性土；土压力理论只适用于无粘性土；3.填土表面倾斜与填土表面倾斜与 水平成水平成角；角；4.墙背粗糙、有摩擦力，墙与土之间的墙背粗糙、有摩擦力，墙与土之间的摩擦角为摩擦角为；一、主动土压力一、主动土压力 一般挡土墙的计算属于一般挡土墙的计算属于平面问题平面问题，故可沿墙的长度方向取，故可沿墙的长度方向取1m进行分进行分析。当墙向前移动或转动而使墙后土体沿某析。当墙向前移动或转动而使墙后土体沿某一破坏面破坏时，土楔向下滑动而处于主动一破坏面破坏时，土楔向下滑动而处于主动极限平衡状态。极限平衡状态。按库伦理论求主动土压力按库伦理论求主动土压力WREWREACB库伦主动土压力的一般表达式库伦主动土压力的一般表达式或或 库伦主动土压力强度沿墙高库伦主动土压力强度沿墙高呈呈三角形分布三角形分布，主动土压力的作，主动土压力的作用点在用点在距墙底距墙底H/3处处。当墙背垂直、光滑，填土面水平时，库当墙背垂直、光滑，填土面水平时，库伦主动土压力的一般表达式成为伦主动土压力的一般表达式成为 可见，在上述条件下，库伦主动土压力可见，在上述条件下，库伦主动土压力公式和朗肯公式相同。公式和朗肯公式相同。二、被动土压力二、被动土压力 当挡土墙受外力作用推向当挡土墙受外力作用推向填土，直至土体沿某一破裂面填土，直至土体沿某一破裂面BC破坏时，土破坏时，土楔楔ABC向上滑动，并处于向上滑动，并处于被动极限平衡状态被动极限平衡状态。按库伦理论求被动土压力按库伦理论求被动土压力WREWREACB 按求主动土压力同样的原理按求主动土压力同样的原理可求得被动土压力的库伦公式为：可求得被动土压力的库伦公式为：或或 库伦被动土压力强度沿墙高库伦被动土压力强度沿墙高呈呈三角形分布三角形分布，被动土压力的作，被动土压力的作用点在用点在距墙底距墙底H/3处处。被动土压力强度可按下式计算：被动土压力强度可按下式计算：当墙背垂直、光滑，填土面水平时，库当墙背垂直、光滑，填土面水平时，库伦被动土压力的一般表达式成为伦被动土压力的一般表达式成为第四节第四节 各种具体情况的各种具体情况的 主动土压力计算主动土压力计算一、墙后填土分层一、墙后填土分层二、填土中有地下水二、填土中有地下水 三、填土表面有均部荷载三、填土表面有均部荷载（见书上（见书上227页）页）一、墙后填土分层一、墙后填土分层1 1、当上下层的、当上下层的、当上下层的、当上下层的 值相同而值相同而值相同而值相同而 值不同时，土重值不同时，土重值不同时，土重值不同时，土重 在深度在深度在深度在深度 外的变化是连续的。但三角形的坡度不同。外的变化是连续的。但三角形的坡度不同。外的变化是连续的。但三角形的坡度不同。外的变化是连续的。但三角形的坡度不同。2 2、当上下层的、当上下层的、当上下层的、当上下层的 值相同而值相同而值相同而值相同而 值不同时，土重值不同时，土重值不同时，土重值不同时，土重 在深度在深度在深度在深度 外的变化有突变。外的变化有突变。外的变化有突变。外的变化有突变。二、填土中有地下水二、填土中有地下水1 1、地下水以下的填土容重减轻为浮容重、地下水以下的填土容重减轻为浮容重、地下水以下的填土容重减轻为浮容重、地下水以下的填土容重减轻为浮容重2 2、地下水对挡土墙产生静水压压力、地下水对挡土墙产生静水压压力、地下水对挡土墙产生静水压压力、地下水对挡土墙产生静水压压力三、填土表面有均部荷载三、填土表面有均部荷载当填土面有均布荷载时的当填土面有均布荷载时的土压力计算：土压力计算：当挡土墙后填土面有连续均布荷载作用时，当挡土墙后填土面有连续均布荷载作用时，土压力的计算方法是土压力的计算方法是将均布荷载换算成当量的土将均布荷载换算成当量的土重重。当填土面水平时，当量的土层厚度为。当填土面水平时，当量的土层厚度为Ea填土面有均布荷载的土压力计算填土面有均布荷载的土压力计算