土力學(xué)與基」こem6-擋土墻設(shè)計(jì)

1、第六章第六章 土壓力和土坡穩(wěn)定土壓力和土坡穩(wěn)定 6.1 概述 6.2 朗肯土壓力理論 6.3 庫(kù)侖土壓力理論 6.4 擋土墻設(shè)計(jì) 6.5 土坡和地基穩(wěn)定分析 土壓力理論最初分別由CA和W.J.M. 提出，其目的主要解決與工程建設(shè)有關(guān)問(wèn)題。 l773年，法國(guó)的C.A.庫(kù)倫(Coulomb)根據(jù)試驗(yàn)創(chuàng)立了著名的砂土抗剪 強(qiáng)度公式，提出了計(jì)算擋土墻土壓力計(jì)算的滑楔理論。 Charles Augustin de Coulomb (1736 - 1806) 土壓力理論土壓力理論 William John Maquorn Rankine (1820 - 1872) 90余年后， 1869年，英國(guó)的W.J.

2、M. 又從另一途徑 提出了擋土墻土壓力理論。這些古典的理論和方法，直到今天。仍不 失其理論和實(shí)用的價(jià)值，在工程設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用。 土壓力理論土壓力理論 是指為保持墻的兩側(cè)地面有一定高差而設(shè)計(jì)的構(gòu)筑物，以防是指為保持墻的兩側(cè)地面有一定高差而設(shè)計(jì)的構(gòu)筑物，以防 止土體坍塌。在房屋建筑、水利、鐵路以及橋梁工程中得到廣泛應(yīng)用。止土體坍塌。在房屋建筑、水利、鐵路以及橋梁工程中得到廣泛應(yīng)用。 擋土墻的類型 (a)支撐土坡的擋土墻 (b)堤岸擋土墻 (c)地下室側(cè)墻 (d)拱橋橋臺(tái) 6.1 土壓力概述 路堤擋土墻路堤擋土墻 新建公路 邊邊 坡坡 擋擋 土土 墻墻 地地 下下 室室 側(cè)側(cè) 墻墻 橋橋 臺(tái)臺(tái) 擋擋

3、 土土 墻墻 基基 坑坑 支支 護(hù)護(hù) 擋擋 土土 墻墻 駁駁 岸岸 擋擋 土土 墻墻 互嵌式景觀擋土墻互嵌式景觀擋土墻 自嵌式景觀擋土墻自嵌式景觀擋土墻 綠化加筋擋土墻綠化加筋擋土墻 錨索樁板墻處治錨索樁板墻處治 巖石邊坡噴射植生混凝土防護(hù)巖石邊坡噴射植生混凝土防護(hù) 巖石邊坡噴射植生混凝土防護(hù)巖石邊坡噴射植生混凝土防護(hù) 噴錨支護(hù)掛網(wǎng)噴錨支護(hù)掛網(wǎng) 上海路抗滑樁工程上海路抗滑樁工程 6.1 土壓力概述 土壓力土壓力擋土墻后的填土因自重或外荷載作用對(duì)墻背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)壓力產(chǎn)生的側(cè)壓力 E 填土面填土面 碼頭碼頭 橋臺(tái)橋臺(tái) E 隧道側(cè)墻隧道側(cè)墻 EE 擋土墻目的擋土墻

4、目的支擋墻后土體，防止產(chǎn)生坍滑支擋墻后土體，防止產(chǎn)生坍滑 墻頂墻頂 墻底墻底 墻趾墻趾 墻面墻面 墻背墻背 墻鍾墻鍾 重力式擋土墻重力式擋土墻 一、一、土壓力類型土壓力類型 被動(dòng)土壓力被動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力靜止土壓力靜止土壓力 土壓力土壓力 n1.1.靜止土壓力靜止土壓力 擋土墻在壓力作用下不發(fā)擋土墻在壓力作用下不發(fā) 生任何變形和位移，墻后生任何變形和位移，墻后 填土處于彈性平衡狀態(tài)時(shí)，填土處于彈性平衡狀態(tài)時(shí)， 作用在擋土墻背的土壓力作用在擋土墻背的土壓力 Eo o n2.2.主動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力 在土壓力作用下，擋土墻在土壓力作用下，擋土墻 離開土體向前位移至一定離開土體向前位移至一

5、定 數(shù)值，墻后土體達(dá)到主動(dòng)數(shù)值，墻后土體達(dá)到主動(dòng) 極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在 墻背的土壓力墻背的土壓力 滑裂面滑裂面 Ea n3.3.被動(dòng)土壓力被動(dòng)土壓力 Ep 滑裂面滑裂面 在外力作用下，擋土墻在外力作用下，擋土墻 推擠土體向后位移至一推擠土體向后位移至一 定數(shù)值，墻后土體達(dá)到定數(shù)值，墻后土體達(dá)到 被動(dòng)極限平衡狀態(tài)時(shí)，被動(dòng)極限平衡狀態(tài)時(shí)， 作用在墻上的土壓力作用在墻上的土壓力 p 15% n4.4.三種土壓力之間的關(guān)系三種土壓力之間的關(guān)系 - -+ + + + - - E o Ea Eo o Ep 對(duì)同一擋土墻，在填土對(duì)同一擋土墻，在填土 的物理力學(xué)性質(zhì)相同的的物理力學(xué)性質(zhì)

6、相同的 條件下條件下有以下規(guī)律：有以下規(guī)律： n1. 1. Ea E o Ep n2. 2. p a a 15 oo KhE 2 2 1 二、靜止土壓力計(jì)算二、靜止土壓力計(jì)算 K0h h z K0z z h/3 靜止土壓力靜止土壓力 系數(shù)系數(shù) zKp oo 靜止土壓力強(qiáng)度靜止土壓力強(qiáng)度 靜止土壓力分布靜止土壓力分布 土壓力作用點(diǎn)土壓力作用點(diǎn) 三角形分布三角形分布 作用點(diǎn)距墻底作用點(diǎn)距墻底h/ /3 f zK0z f =c+ tan 6.2 朗肯土壓力理論 一、朗肯土壓力基本理論一、朗肯土壓力基本理論 n1.1.擋土墻背垂直、光滑擋土墻背垂直、光滑 n2.2.填土表面水平填土表面水平 n3.3.

7、墻體為剛性體墻體為剛性體 f=0=0 理論出發(fā)點(diǎn)：理論出發(fā)點(diǎn)：半無(wú)限大土體中一點(diǎn)的極半無(wú)限大土體中一點(diǎn)的極 限平衡狀態(tài)限平衡狀態(tài) z=z xK0z z p paKaz p ppKpz 增加增加 減小減小 f zK0z f =c+ tan 伸展伸展壓縮壓縮 4545o o- - /2/24545o o /2/2 p pa p pp 土體處于彈土體處于彈 性平衡狀態(tài)性平衡狀態(tài) 主動(dòng)極限平主動(dòng)極限平 衡狀態(tài)衡狀態(tài) 被動(dòng)極限平被動(dòng)極限平 衡狀態(tài)衡狀態(tài) 水平方向均勻壓縮水平方向均勻壓縮 主動(dòng)朗肯主動(dòng)朗肯 狀態(tài)狀態(tài) 被動(dòng)朗肯被動(dòng)朗肯 狀態(tài)狀態(tài) 水平方向均勻伸展水平方向均勻伸展 二、主動(dòng)土壓力二、主動(dòng)土壓力

8、 4545o o /2/2 h z(1 1) pa a(3 3) 極限平衡條件極限平衡條件 2 452 2 45 2 13 oo ctgtg 朗肯主動(dòng)土壓朗肯主動(dòng)土壓 力系數(shù)力系數(shù) aaa KczKp2 朗肯主動(dòng)土朗肯主動(dòng)土 壓力強(qiáng)度壓力強(qiáng)度 z z h/3 Ea hKa 討論：討論： 當(dāng)當(dāng)c=0=0, ,無(wú)粘性土無(wú)粘性土 aaa KczKp2 朗肯主動(dòng)土朗肯主動(dòng)土 壓力強(qiáng)度壓力強(qiáng)度 aa zKp h n1.1.無(wú)粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度與無(wú)粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度與z成正比，沿墻高呈三角形分布成正比，沿墻高呈三角形分布 n2.2.合力大小為分布圖形的面積，即三角形面積合力大小為分布圖形的面積，即三角

9、形面積 n3.3.合力作用點(diǎn)在三角形形心，即作用在離墻底合力作用點(diǎn)在三角形形心，即作用在離墻底h/3處處 a Kh 2 )2/1 ( 2cKa Ea (h-z0)/3 當(dāng)當(dāng)c0 0, , 粘性土粘性土 h 說(shuō)明：說(shuō)明：負(fù)側(cè)壓力是一種拉力，由于土與負(fù)側(cè)壓力是一種拉力，由于土與 結(jié)構(gòu)之間抗拉強(qiáng)度很低，受拉極易開裂，結(jié)構(gòu)之間抗拉強(qiáng)度很低，受拉極易開裂， 在計(jì)算中不考慮在計(jì)算中不考慮 負(fù)側(cè)壓力深度為臨界深度負(fù)側(cè)壓力深度為臨界深度z0 02 0 aaa KcKzp )K/(cz a 2 0 n1.1.粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度存在負(fù)粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度存在負(fù) 側(cè)壓力區(qū)側(cè)壓力區(qū)（計(jì)算中不考慮）（計(jì)算中不考慮）

10、n2.2.合力大小為分布圖形的面積合力大小為分布圖形的面積 （不計(jì)負(fù)側(cè)壓力部分）（不計(jì)負(fù)側(cè)壓力部分） n3.3.合力作用點(diǎn)在三角形形心，即合力作用點(diǎn)在三角形形心，即 作用在離墻底作用在離墻底( (h- -z0) )/3處處 22 0 /)KchK)(zh(E aaa aaa KczKp2 z0 hKa-2cKa n1. 1. 土的自重引起的土壓力土的自重引起的土壓力zKa n2. 2. 粘聚力粘聚力c引起的負(fù)側(cè)壓力引起的負(fù)側(cè)壓力2cKa 三、被動(dòng)土壓力三、被動(dòng)土壓力 極限平衡條件極限平衡條件 2 452 2 45 2 31 oo ctgtg 朗肯被動(dòng)土壓朗肯被動(dòng)土壓 力系數(shù)力系數(shù) ppp Kc

11、zKp2 朗肯被動(dòng)土壓力強(qiáng)度朗肯被動(dòng)土壓力強(qiáng)度 z(3 3) pp p(1 1) 4545o o /2/2 h z z 討論：討論： 當(dāng)當(dāng)c=0=0, ,無(wú)粘性土無(wú)粘性土 ppp KczKp2 朗肯被動(dòng)土壓力強(qiáng)度朗肯被動(dòng)土壓力強(qiáng)度 pp zKp n1.1.無(wú)粘性土被動(dòng)土壓力強(qiáng)度與無(wú)粘性土被動(dòng)土壓力強(qiáng)度與z成正比，沿墻高呈三角形分布成正比，沿墻高呈三角形分布 n2.2.合力大小為分布圖形的面積，即三角形面積合力大小為分布圖形的面積，即三角形面積 n3.3.合力作用點(diǎn)在三角形形心，即作用在離墻底合力作用點(diǎn)在三角形形心，即作用在離墻底h/3處處 h hKp h/3 Ep p Kh)/( 2 21 當(dāng)

12、當(dāng)c0 0, , 粘性土粘性土 說(shuō)明：說(shuō)明：側(cè)壓力是一種正壓力，在計(jì)算側(cè)壓力是一種正壓力，在計(jì)算 中應(yīng)考慮中應(yīng)考慮 ppp KchKhE2 2 1 2 n1.1.粘性土被動(dòng)土壓力強(qiáng)度不存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)粘性土被動(dòng)土壓力強(qiáng)度不存在負(fù)側(cè)壓力區(qū) n2.2.合力大小為分布圖形的面積，即梯形分布圖形面積合力大小為分布圖形的面積，即梯形分布圖形面積 n3.3.合力作用點(diǎn)在梯形形心合力作用點(diǎn)在梯形形心 土壓力合力土壓力合力 h Ep 2cKp hKp 2cKp hp ppp KczKp2 n1. 1. 土的自重引起的土壓力土的自重引起的土壓力zKp n2. 2. 粘聚力粘聚力c引起的側(cè)壓力引起的側(cè)壓力2cKp

13、四、例題分析四、例題分析 【例】有一擋土墻，高有一擋土墻，高6 6米，墻背直立、光滑，墻后填土面米，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、粘聚力如下圖水平。填土為粘性土，其重度、內(nèi)摩擦角、粘聚力如下圖 所示所示 ，求主動(dòng)土壓力及其作用點(diǎn)，并繪出主動(dòng)土壓力分，求主動(dòng)土壓力及其作用點(diǎn)，并繪出主動(dòng)土壓力分 布圖布圖 h=6m =17kN/m=17kN/m3 c=8kPa=8kPa =20=20o o 【解答解答】 主動(dòng)土壓力系數(shù)主動(dòng)土壓力系數(shù) 49. 0 2 45 2 o a tgK 墻底處土壓力強(qiáng)度墻底處土壓力強(qiáng)度 kPaKchKp aaa 8.382 臨界深度臨界深度

14、 mKcz a 34.1)/(2 0 主動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力 mkNKchKzhE aaa /4 .902/ )2)( 0 主動(dòng)土壓力作用點(diǎn)主動(dòng)土壓力作用點(diǎn) 距墻底的距離距墻底的距離 mzh55. 1)(3/1 ( 0 2cKa z0 Ea (h-z0)/3 6m6m hKa-2cKa =17kN/m=17kN/m3 c=8kPa=8kPa =20=20o o 【例】有一擋土墻，高有一擋土墻，高6 6米，墻背直立、光滑，墻后填土面米，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、粘聚力如下圖水平。填土為粘性土，其重度、內(nèi)摩擦角、粘聚力如下圖 所示所示 ，求主動(dòng)土壓力及其作用點(diǎn)

15、，并繪出主動(dòng)土壓力分，求主動(dòng)土壓力及其作用點(diǎn)，并繪出主動(dòng)土壓力分 布圖布圖 6.3 庫(kù)侖土壓力理論 一、庫(kù)侖土壓力基本假定一、庫(kù)侖土壓力基本假定 n1.1.墻后的填土為均勻的墻后的填土為均勻的 各向同性的理想散粒體各向同性的理想散粒體 n2.2.土體滑動(dòng)破壞面為通土體滑動(dòng)破壞面為通 過(guò)墻踵的平面過(guò)墻踵的平面 n3.3.墻背與滑裂面間的滑墻背與滑裂面間的滑 動(dòng)土楔為一剛性體，本身動(dòng)土楔為一剛性體，本身 無(wú)變形無(wú)變形 h C A B q q 理論出發(fā)點(diǎn)：理論出發(fā)點(diǎn)：楔形土體的靜力平衡條件楔形土體的靜力平衡條件 n二、庫(kù)侖主動(dòng)土壓力二、庫(kù)侖主動(dòng)土壓力 G h C A B q q 墻向前移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，

16、墻后土體墻向前移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，墻后土體 沿某一破壞面沿某一破壞面BC破壞，土楔破壞，土楔ABC 處于主動(dòng)極限平衡狀態(tài)處于主動(dòng)極限平衡狀態(tài) 土楔受力情況：土楔受力情況： n3.3.墻背對(duì)土楔的反力墻背對(duì)土楔的反力E, ,大小未知，大小未知，方方 向與墻背法線夾角為向與墻背法線夾角為 ER n1.1.土楔自重土楔自重G= = ABC, ,方向豎直向下方向豎直向下 n2. 2. 破壞面為破壞面為BC上的反力上的反力R, ,大小未知，大小未知， 方向與破壞面法線夾角為方向與破壞面法線夾角為 土楔在三力作用下，靜力平衡土楔在三力作用下，靜力平衡 G h A C B q q ER )cos()sin(cos

17、 )sin()cos()cos( 2 1 2 2 qq qq hE 滑裂面是任意給定的，不同滑裂面得滑裂面是任意給定的，不同滑裂面得 到一系列土壓力到一系列土壓力E，E是是q q的函數(shù)的函數(shù)，E 的最大值的最大值Emax，即為墻背的主動(dòng)土壓，即為墻背的主動(dòng)土壓 力力Ea，所對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)面即是最危險(xiǎn)滑，所對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)面即是最危險(xiǎn)滑 動(dòng)面動(dòng)面 2 2 2 2 )cos()cos( )sin()sin( 1)cos(cos )(cos 2 1 hEa aa KhE 2 2 1 庫(kù)侖主動(dòng)土壓庫(kù)侖主動(dòng)土壓 力系數(shù)，查表力系數(shù)，查表4- 2確定確定 土對(duì)擋土墻背的摩擦土對(duì)擋土墻背的摩擦 角，根據(jù)墻背光滑，角，

18、根據(jù)墻背光滑， 排水情況查表排水情況查表4-1確確 定定 0 q qd dE aa a a zKKz dz d dz dE p 2 2 1 主動(dòng)土壓力強(qiáng)度主動(dòng)土壓力強(qiáng)度 主動(dòng)土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，合力作用點(diǎn)在離墻主動(dòng)土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，合力作用點(diǎn)在離墻 底底h/3處，方向與墻背法線成處，方向與墻背法線成，與水平面成，與水平面成（） h hKa h A C B Ea h/3 aa KhE 2 2 1 主動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力 Ea n三、庫(kù)侖被動(dòng)土壓力三、庫(kù)侖被動(dòng)土壓力 G h C A B q q 墻向填土移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，墻后土墻向填土移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，墻后土 體沿某一破壞面體沿某一破壞

19、面BC破壞，土楔破壞，土楔 ABC處于處于被動(dòng)極限平衡狀態(tài)動(dòng)極限平衡狀態(tài) 土楔受力情況：土楔受力情況： n3.3.墻背對(duì)土楔的反力墻背對(duì)土楔的反力E, ,大小未知，大小未知，方方 向與墻背法線夾角為向與墻背法線夾角為 n1.1.土楔自重土楔自重G= = ABC, ,方向豎直向下方向豎直向下 n2. 2. 破壞面為破壞面為BC上的反力上的反力R, ,大小未知，大小未知， 方向與破壞面法線夾角為方向與破壞面法線夾角為 R E 土楔在三力作用下，靜力平衡土楔在三力作用下，靜力平衡 )cos()sin(cos )sin()cos()cos( 2 1 2 2 qq qq hE 滑裂面是任意給定的，不同滑

20、裂面得滑裂面是任意給定的，不同滑裂面得 到一系列土壓力到一系列土壓力E，E是是q q的函數(shù)的函數(shù)，E 的的最大值最大值Emax，即為墻背的，即為墻背的被動(dòng)土壓動(dòng)土壓 力力Ep，所對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)面即是最危險(xiǎn)滑，所對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)面即是最危險(xiǎn)滑 動(dòng)面動(dòng)面 2 2 2 2 )cos()cos( )sin()sin( 1)cos(cos )(cos 2 1 hEp pp KhE 2 2 1 庫(kù)侖被動(dòng)土壓庫(kù)侖被動(dòng)土壓 力系數(shù)力系數(shù) 土對(duì)擋土墻背的摩擦土對(duì)擋土墻背的摩擦 角，根據(jù)墻背光滑，角，根據(jù)墻背光滑， 排水情況查表排水情況查表4-1確確 定定 0 q qd dE h A C B Ep h/ 3 pp p p

21、zKKz dz d dz dE p 2 2 1 被動(dòng)土壓力強(qiáng)度被動(dòng)土壓力強(qiáng)度 被動(dòng)土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，合力作用點(diǎn)在離被動(dòng)土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，合力作用點(diǎn)在離 墻底墻底h/3處，方向與墻背法線成處，方向與墻背法線成，與水平面成（，與水平面成（-） h hKp h A C B Ep h/3 pp KhE 2 2 1 被動(dòng)土壓力被動(dòng)土壓力 Ep 四、例題分析四、例題分析 【例】擋土墻高擋土墻高4.5m4.5m，墻背俯斜，填土為砂土，墻背俯斜，填土為砂土， =17.5kN/m=17.5kN/m3 ， =30=30o o ，填土坡角、填土與墻背摩擦角等 ，填土坡角、填土與墻背摩擦角等

22、指標(biāo)如圖所示，試按庫(kù)侖理論求主動(dòng)土壓力指標(biāo)如圖所示，試按庫(kù)侖理論求主動(dòng)土壓力Ea及作用點(diǎn)及作用點(diǎn) =10=10o o =15=15o o =20=20o o 4.5m A B =10=10o o Ea h/3 【解答解答】 由由 =10=10o o， =15=15o o， =30=30o o， =20=20o o 505.0 a K mkNKhE aa /8 .89 2 1 2 土壓力作用點(diǎn)在距墻底土壓力作用點(diǎn)在距墻底h/3=1.5m處處 2 2 2 )cos()cos( )sin()sin( 1)cos(cos )(cos a K n朗肯土壓力理論基于朗肯土壓力理論基于土單元體的應(yīng)力極限平衡

23、條件土單元體的應(yīng)力極限平衡條件建立建立 的，采用的，采用墻背豎直、光滑、填土表面水平墻背豎直、光滑、填土表面水平的假定，與實(shí)際的假定，與實(shí)際 情況存在誤差，情況存在誤差，主動(dòng)土壓力偏大，被動(dòng)土壓力偏小主動(dòng)土壓力偏大，被動(dòng)土壓力偏小 n庫(kù)侖土壓力理論基于庫(kù)侖土壓力理論基于滑動(dòng)塊體的靜力平衡條件滑動(dòng)塊體的靜力平衡條件建立的，建立的， 采用采用破壞面為平面破壞面為平面的假定，與實(shí)際情況存在一定差距（尤的假定，與實(shí)際情況存在一定差距（尤 其是當(dāng)墻背與填土間摩擦角較大時(shí)）其是當(dāng)墻背與填土間摩擦角較大時(shí)） n墻背與填土之間的摩擦角與墻背與填土之間的摩擦角與墻背粗糙度、填土性質(zhì)、填墻背粗糙度、填土性質(zhì)、填

24、土表面傾斜程度、墻后排水條件等因素有關(guān)。土表面傾斜程度、墻后排水條件等因素有關(guān)。 n為保證擋土墻的安全，對(duì)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)予以為保證擋土墻的安全，對(duì)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)予以折減。折減。 五、土壓力計(jì)算方法討論五、土壓力計(jì)算方法討論 六、幾種常見(jiàn)情況下土壓力計(jì)算六、幾種常見(jiàn)情況下土壓力計(jì)算 n1.1.填土表面有均布荷載填土表面有均布荷載（以無(wú)粘性土為例）（以無(wú)粘性土為例） zq h A B z z q 將均布荷載換算成作用在地面上的當(dāng)量土重將均布荷載換算成作用在地面上的當(dāng)量土重 hq 填土表面深度填土表面深度z z處豎向應(yīng)力為處豎向應(yīng)力為(q+(q+z) ) 相應(yīng)主動(dòng)土壓力強(qiáng)度相應(yīng)主動(dòng)土壓力強(qiáng)度 a

25、a Kqzp)( A A點(diǎn)土壓力強(qiáng)度點(diǎn)土壓力強(qiáng)度 aaaA qKK q p B B點(diǎn)土壓力強(qiáng)度點(diǎn)土壓力強(qiáng)度 aaB Kqhp)( ， 2 45 2 o a tgK 六、幾種常見(jiàn)情況下土壓力計(jì)算六、幾種常見(jiàn)情況下土壓力計(jì)算 n1.1.填土表面有均布荷載填土表面有均布荷載（以無(wú)粘性土為例）（以無(wú)粘性土為例） 若填土為粘性土，若填土為粘性土，c0 0 臨界深度臨界深度z0 /q)K/(cz a 2 0 z0 0 0說(shuō)明存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)，計(jì)說(shuō)明存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)，計(jì) 算中應(yīng)不考慮負(fù)壓力區(qū)土壓力算中應(yīng)不考慮負(fù)壓力區(qū)土壓力 z0 00說(shuō)明不存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)，說(shuō)明不存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)， 按三角形或梯形分布計(jì)算按三角形或

26、梯形分布計(jì)算 zq h A B z z q將均布荷載換算成作用在地面上的當(dāng)量土重將均布荷載換算成作用在地面上的當(dāng)量土重 第六章第六章 土壓力和土坡穩(wěn)定土壓力和土坡穩(wěn)定 6.1 概述 6.2 朗肯土壓力理論 6.3 庫(kù)侖土壓力理論 6.4 擋土墻設(shè)計(jì) 6.5 土坡和地基穩(wěn)定分析 z=z xK0z z p paKaz p ppKpz 增加增加 減小減小 f zK0z f =c+ tan 伸展伸展壓縮壓縮 p pa p pp 土體處于彈土體處于彈 性平衡狀態(tài)性平衡狀態(tài) 主動(dòng)極限平主動(dòng)極限平 衡狀態(tài)衡狀態(tài) 被動(dòng)極限平被動(dòng)極限平 衡狀態(tài)衡狀態(tài) 水平方向均勻壓縮水平方向均勻壓縮 主動(dòng)朗肯主動(dòng)朗肯 狀態(tài)狀態(tài)

27、 被動(dòng)朗肯被動(dòng)朗肯 狀態(tài)狀態(tài) 水平方向均勻伸展水平方向均勻伸展 六、幾種常見(jiàn)情況下土壓力計(jì)算六、幾種常見(jiàn)情況下土壓力計(jì)算 n1.1.填土表面有均布荷載填土表面有均布荷載（以無(wú)粘性土為例）（以無(wú)粘性土為例） h A B q 將均布荷載換算成作用在地面上的當(dāng)量土重將均布荷載換算成作用在地面上的當(dāng)量土重 hq A A點(diǎn)土壓力強(qiáng)度點(diǎn)土壓力強(qiáng)度 aaaA qKK q p B B點(diǎn)土壓力強(qiáng)度點(diǎn)土壓力強(qiáng)度 aaB Kqhp)( ， 2 45 2 o a tgK 六、幾種常見(jiàn)情況下土壓力計(jì)算六、幾種常見(jiàn)情況下土壓力計(jì)算 n1.1.填土表面有均布荷載填土表面有均布荷載（以粘性土為例）（以粘性土為例） 若填土為粘

28、性土，若填土為粘性土，c0 0 臨界深度臨界深度z0 /q)K/(cz a 2 0 z0 0 0說(shuō)明存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)，計(jì)說(shuō)明存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)，計(jì) 算中應(yīng)不考慮負(fù)壓力區(qū)土壓力算中應(yīng)不考慮負(fù)壓力區(qū)土壓力 zq h A B z z q 將均布荷載換算成作用在地面上的當(dāng)量土重將均布荷載換算成作用在地面上的當(dāng)量土重 填土表面深度填土表面深度z z處豎向應(yīng)力為處豎向應(yīng)力為(q+(q+z) ) A A點(diǎn)土壓力強(qiáng)度點(diǎn)土壓力強(qiáng)度 aaaaaA KcqKKcK q p22 02 00 aaa KcKzqp 六、幾種常見(jiàn)情況下土壓力計(jì)算六、幾種常見(jiàn)情況下土壓力計(jì)算 n1.1.填土表面有均布荷載填土表面有均布荷載（以粘性

29、土為例）（以粘性土為例） z0 00說(shuō)明不存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)，說(shuō)明不存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)， 按三角形或梯形分布計(jì)算按三角形或梯形分布計(jì)算 zq h A B z z q 若填土為粘性土，若填土為粘性土，c0 0 將均布荷載換算成作用在地面上的當(dāng)量土重將均布荷載換算成作用在地面上的當(dāng)量土重 填土表面深度填土表面深度z z處豎向應(yīng)力為處豎向應(yīng)力為(q+(q+z) ) A A點(diǎn)土壓力強(qiáng)度點(diǎn)土壓力強(qiáng)度 aaaaaA KcqKKcK q p22 02 00 aaa KcKzqp 臨界深度臨界深度z0 /q)K/(cz a 2 0 n2.2.成層填土情況成層填土情況（無(wú)粘性土）（無(wú)粘性土） A B C D 1 1，

30、1 1 2 2， 2 2 3 3， 3 3 paA aA paB aB上上 paB aB下下 paC aC下下 paC aC上上 paD aD 擋土墻后有幾層不同類的土擋土墻后有幾層不同類的土 層，將上層土視為作用在下層，將上層土視為作用在下 層土上的層土上的均布超載均布超載，換算成，換算成 下層土的性質(zhì)指標(biāo)的當(dāng)量土下層土的性質(zhì)指標(biāo)的當(dāng)量土 層，按下層土的指標(biāo)計(jì)算層，按下層土的指標(biāo)計(jì)算 h1h2h3 0 aA p 111aaB Khp 上上 A點(diǎn)點(diǎn) B點(diǎn)上界面點(diǎn)上界面 B點(diǎn)下界面點(diǎn)下界面 2112 11 aaaB KhK h p 2 2 下下 C點(diǎn)上界面點(diǎn)上界面 C點(diǎn)下界面點(diǎn)下界面 22211

31、 )( aaC Khhp 上上 3221133 3 2211 aaaC K)hh(K )hh( p 下下 D點(diǎn)點(diǎn)3332211 )( aaD Khhhp 說(shuō)明：說(shuō)明：合力大小為分合力大小為分 布圖形的面積，作用布圖形的面積，作用 點(diǎn)位于分布圖形的形點(diǎn)位于分布圖形的形 心處心處 n2.2.成層填土情況成層填土情況（粘性土）（粘性土） A B C D c1， 1 1， 1 1 c2， 2 2， 2 2 c3， 3 3， 3 3 paA aA paB aB上上 paB aB下下 paC aC下下 paC aC上上 paD aD h1h2h3 11 2 aaA Kcp 11111 2 aaaB KcK

32、hp 上上 A點(diǎn)點(diǎn) B點(diǎn)上界面點(diǎn)上界面 B點(diǎn)下界面點(diǎn)下界面 22211 2 aaaB KcKhp 下下 C點(diǎn)上界面點(diǎn)上界面 C點(diǎn)下界面點(diǎn)下界面 2222211 2 aaaC KcK)hh(p 上上 3332211 2 aaaC KcK)hh(p 下下 D點(diǎn)點(diǎn) 333332211 2 aaaD KcK)hhh(p n3.3.墻后填土存在地下水墻后填土存在地下水（以無(wú)粘性土為例）（以無(wú)粘性土為例） A B C (h1+ h2)Ka wh2 擋土墻后有地下水時(shí)，作用擋土墻后有地下水時(shí)，作用 在墻背上的土側(cè)壓力有在墻背上的土側(cè)壓力有土壓土壓 力力和和水壓力水壓力兩部分，可分作兩部分，可分作 兩層計(jì)算，

33、一般假設(shè)地下水兩層計(jì)算，一般假設(shè)地下水 位上下土層的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)位上下土層的抗剪強(qiáng)度指標(biāo) 相同，相同，地下水位以下土層用地下水位以下土層用 浮重度計(jì)算浮重度計(jì)算 0 aA p A點(diǎn)點(diǎn) B點(diǎn)點(diǎn) aaB Khp 1 C點(diǎn)點(diǎn) aaaC KhKhp 21 土壓力強(qiáng)度土壓力強(qiáng)度: 水壓力強(qiáng)度水壓力強(qiáng)度: B點(diǎn)點(diǎn)0 wB p C點(diǎn)點(diǎn)2 hp wwC 作用在墻背的總壓力作用在墻背的總壓力 為土壓力和水壓力之為土壓力和水壓力之 和，作用點(diǎn)在合力分和，作用點(diǎn)在合力分 布圖形的形心處布圖形的形心處 h1h2 h 七、例題分析七、例題分析 【例1】擋土墻高擋土墻高5m5m，墻背直立、光滑，墻后填土面水平，墻背直立、

34、光滑，墻后填土面水平， 共分兩層。各層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如圖所示，試求主共分兩層。各層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如圖所示，試求主 動(dòng)土壓力動(dòng)土壓力Ea，并繪出土壓力分布圖。，并繪出土壓力分布圖。 h=5m 1 1=17kN/m=17kN/m3 c1 1=0=0 1 1=34=34o o 2 2=19kN/m=19kN/m3 c2 2=10kPa=10kPa 2 2=16=16o o h1 =2mh2 =3m A B C Ka1 10.3070.307 Ka2 20.5680.568 【解答解答】 A B C h=5m h1=2mh2=3m A點(diǎn)點(diǎn)0 11 aaA zKp B點(diǎn)上界面點(diǎn)上界面 kPaKh

35、p aaB 4 .10 111 上上 B點(diǎn)下界面點(diǎn)下界面 kPaKcKhp aaaB 2 .42 22211 下下 C點(diǎn)點(diǎn) kPaKcKhhp aaaC 6 .362)( 2222211 主動(dòng)土壓力合力主動(dòng)土壓力合力mkNEa/6 .712/3)6 .362 . 4(2/24 .10 10.4kPa10.4kPa 4.2kPa4.2kPa 36.6kPa36.6kPa 1 1=17kN/m=17kN/m3 c1 1=0=0 1 1=34=34o o 2 2=19kN/m=19kN/m3 c2 2=10kPa=10kPa 2 2=16=16o o Ka1 10.3070.307 Ka2 20.5

36、680.568 七、例題分析七、例題分析 【例2】垂直光滑擋土墻，墻高垂直光滑擋土墻，墻高5m5m，墻后填土表面水平，墻后填土表面水平， 填土為砂，地下水位在填土表面以下填土為砂，地下水位在填土表面以下2m2m，地下水位以，地下水位以 上填土上填土 ，地下水位以下填土，地下水位以下填土 ，墻后填土表面有超載，墻后填土表面有超載 。 u試求主動(dòng)土壓力試求主動(dòng)土壓力Ea及水壓力，并繪出壓力分布圖。及水壓力，并繪出壓力分布圖。 35,/17 3 mKN Ka1 10.270.27 Ka2 20.2950.295 33,/20 3 mKN sat 2 50m/KNq h=5m 1 1=17kN/m=1

37、7kN/m3 =35=35o o 2 2=20kN/m=20kN/m3 =33=33o o h1 =2mh2 =3m A B C q A B C h=5m h1=2mh2=3m 22.67kPa22.67kPa 24.8kPa24.8kPa 33.65kPa33.65kPa 13.5kPa13.5kPa 30kPa30kPa 2m 3m 第六章第六章 土壓力、地基承載力、土壓力、地基承載力、 土坡穩(wěn)定土坡穩(wěn)定 6.1 概述 6.2 朗肯土壓力理論 6.3 庫(kù)侖土壓力理論 6.4 擋土墻設(shè)計(jì) 6.5 土坡和地基穩(wěn)定分析 一、擋土墻的設(shè)計(jì)步驟一、擋土墻的設(shè)計(jì)步驟 n1.1.選擇擋土墻類型，初步擬定

38、墻身斷面尺寸選擇擋土墻類型，初步擬定墻身斷面尺寸 n2.2.計(jì)算土應(yīng)力、水壓力、基底應(yīng)力計(jì)算土應(yīng)力、水壓力、基底應(yīng)力 n3.3.墻身材料強(qiáng)度驗(yàn)算墻身材料強(qiáng)度驗(yàn)算 n4.4.地基穩(wěn)定性驗(yàn)算地基穩(wěn)定性驗(yàn)算 n5.5.擋土墻抗傾覆、抗滑移驗(yàn)算擋土墻抗傾覆、抗滑移驗(yàn)算 n6.6.變形驗(yàn)算變形驗(yàn)算 6.4 擋土墻設(shè)計(jì) 6.4 擋土墻設(shè)計(jì) 二、擋土墻類型二、擋土墻類型 n1.1.重力式擋土墻重力式擋土墻 塊石、磚或素混凝土砌筑而成，塊石、磚或素混凝土砌筑而成， 靠自身重力維持穩(wěn)定，墻體抗靠自身重力維持穩(wěn)定，墻體抗 拉、抗剪強(qiáng)度都較低。墻身截拉、抗剪強(qiáng)度都較低。墻身截 面尺寸大，一般用于墻高面尺寸大，一般用

39、于墻高H8 米的低擋土墻。米的低擋土墻。 墻頂墻頂 墻基墻基 墻趾墻趾 墻面墻面 墻背墻背 E1 1 仰斜仰斜 E2 2 直立直立 E3 3 俯斜俯斜 E1 1E2 2E3 3 重重 力力 式式 擋擋 墻墻 n2.2.懸臂式擋土墻懸臂式擋土墻 鋼筋混凝土建造，立臂、墻趾懸臂和墻踵懸臂三塊懸臂板鋼筋混凝土建造，立臂、墻趾懸臂和墻踵懸臂三塊懸臂板 組成，靠墻踵懸臂上的土重維持穩(wěn)定，墻體內(nèi)拉應(yīng)力由鋼組成，靠墻踵懸臂上的土重維持穩(wěn)定，墻體內(nèi)拉應(yīng)力由鋼 筋承擔(dān)，墻身截面尺寸小，充分利用材料特性，市政工程筋承擔(dān)，墻身截面尺寸小，充分利用材料特性，市政工程 中常用，適用于墻高中常用，適用于墻高H5米。米。

40、墻趾墻趾墻踵墻踵 立壁立壁 鋼筋鋼筋 n3.3.扶壁式擋土墻扶壁式擋土墻 針對(duì)懸臂式擋土墻立臂受力后針對(duì)懸臂式擋土墻立臂受力后 彎矩和撓度過(guò)大缺點(diǎn)，增設(shè)扶彎矩和撓度過(guò)大缺點(diǎn)，增設(shè)扶 壁，扶壁間距（壁，扶壁間距（0.30.6）h， 墻體穩(wěn)定靠扶壁間填土重維持，墻體穩(wěn)定靠扶壁間填土重維持， 適用于墻高適用于墻高H10米。米。 墻趾墻趾 墻踵墻踵 扶壁扶壁 n4.4.錨定板式與錨桿式擋土墻錨定板式與錨桿式擋土墻 預(yù)制鋼筋混凝土面板、立柱、鋼拉桿和埋在土中錨預(yù)制鋼筋混凝土面板、立柱、鋼拉桿和埋在土中錨 定板組成，穩(wěn)定由拉桿和錨定板來(lái)維持定板組成，穩(wěn)定由拉桿和錨定板來(lái)維持 墻板墻板 錨定板錨定板 基巖基

41、巖 錨桿錨桿 預(yù)制鋼筋混凝土面板、土工合預(yù)制鋼筋混凝土面板、土工合 成材料制成拉筋承受土體中拉力成材料制成拉筋承受土體中拉力 是一種新型的擋土結(jié)構(gòu)。這種是一種新型的擋土結(jié)構(gòu)。這種 結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)輕、柔性大、節(jié)約結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)輕、柔性大、節(jié)約 材料、工程造價(jià)低、抗震性能好、材料、工程造價(jià)低、抗震性能好、 適用于承載力較低的地基等特點(diǎn)，適用于承載力較低的地基等特點(diǎn)， 因此目前在鐵路、公路建設(shè)等方因此目前在鐵路、公路建設(shè)等方 面應(yīng)用很多。面應(yīng)用很多。 拉筋拉筋 面板面板 n5.5. 加筋土擋土結(jié)構(gòu)加筋土擋土結(jié)構(gòu) 加筋土擋土墻綠化 土工格柵加筋建成56.5m 高的加筋擋土墻 采用樁基礎(chǔ)，打入地基一定深采用

42、樁基礎(chǔ)，打入地基一定深 度，形成板樁墻，用做擋土結(jié)度，形成板樁墻，用做擋土結(jié) 構(gòu)，基坑工程中應(yīng)用較廣構(gòu)，基坑工程中應(yīng)用較廣 支護(hù)樁支護(hù)樁 n6.6. 樁撐擋土結(jié)構(gòu)樁撐擋土結(jié)構(gòu) 三、擋土墻驗(yàn)算三、擋土墻驗(yàn)算 n1.1.穩(wěn)定性驗(yàn)算：穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定 n2.2.地基承載力驗(yàn)算地基承載力驗(yàn)算 n3.3.墻身強(qiáng)度驗(yàn)算墻身強(qiáng)度驗(yàn)算 n4.4.變形驗(yàn)算變形驗(yàn)算 zf Ea Eaz Eax G 0 6 . 1 0 fax faz t zE xEGx K 抗傾覆穩(wěn)定條件：抗傾覆穩(wěn)定條件： )cos( aaz EE )sin( aax EE cotzbx f 0 tanbzz

43、f 擋土墻在土壓力作用下可能繞墻趾擋土墻在土壓力作用下可能繞墻趾O點(diǎn)向外傾覆點(diǎn)向外傾覆 O x0 xf b z n1.1.穩(wěn)定性驗(yàn)算：穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算 zf Ea Eaz Eax G 0 6 . 1 0 fax faz t zE xEGx K 抗傾覆穩(wěn)定條件：抗傾覆穩(wěn)定條件： 擋土墻在土壓力作用下可能繞墻趾擋土墻在土壓力作用下可能繞墻趾O點(diǎn)向外傾覆點(diǎn)向外傾覆 O x0 xf b z 不滿足時(shí)應(yīng)采取的措施不滿足時(shí)應(yīng)采取的措施： u擴(kuò)大墻斷面尺寸，增加墻身重量擴(kuò)大墻斷面尺寸，增加墻身重量 u墻趾伸長(zhǎng)墻趾伸長(zhǎng) u修改墻背形狀修改墻背形狀 u在擋土墻垂直墻背上做卸荷臺(tái)在擋土墻垂

44、直墻背上做卸荷臺(tái) n1.1.穩(wěn)定性驗(yàn)算：穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算 3 . 1 )( tat ann s GE EG K 抗滑穩(wěn)定條件：抗滑穩(wěn)定條件： Ea Ean Eat G Gn Gt 0 O 擋土墻在土壓力作用下可能沿基礎(chǔ)底面發(fā)生滑動(dòng)擋土墻在土壓力作用下可能沿基礎(chǔ)底面發(fā)生滑動(dòng) 0 cosGGn )cos( 0 aan EE 0 sinGGt )sin( 0 aat EE 為為基底摩擦基底摩擦 系數(shù)，根據(jù)系數(shù)，根據(jù) 土的類別查土的類別查 表表4-3得到得到 n1.1.穩(wěn)定性驗(yàn)算：穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算 3 . 1 )( tat ann s GE EG K 抗滑穩(wěn)

45、定條件：抗滑穩(wěn)定條件： Ea Ean Eat G Gn Gt 0 O 擋土墻在土壓力作用下可能沿基礎(chǔ)底面發(fā)生滑動(dòng)擋土墻在土壓力作用下可能沿基礎(chǔ)底面發(fā)生滑動(dòng) 不滿足時(shí)應(yīng)采取的措施不滿足時(shí)應(yīng)采取的措施： u擴(kuò)大墻斷面尺寸，增加墻身重量擴(kuò)大墻斷面尺寸，增加墻身重量 u擋土墻底面作砂、石墊層擋土墻底面作砂、石墊層 u擋土墻底作逆坡?lián)跬翂Φ鬃髂嫫?u在墻趾處加阻滑短樁或在墻踵后在墻趾處加阻滑短樁或在墻踵后 加拖板加拖板 n1.1.穩(wěn)定性驗(yàn)算：穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算 n2.2.地基承載力驗(yàn)算地基承載力驗(yàn)算 n3.3.墻身強(qiáng)度驗(yàn)算墻身強(qiáng)度驗(yàn)算 fAN AfV v0 四、重力式擋土墻的體型與構(gòu)造

46、四、重力式擋土墻的體型與構(gòu)造 n1.1.墻背傾斜形式墻背傾斜形式 重力式擋土墻按墻背傾斜方向分為重力式擋土墻按墻背傾斜方向分為仰斜、直立和俯斜仰斜、直立和俯斜三三 種形式，三種形式應(yīng)根據(jù)使用要求、地形和施工情況綜種形式，三種形式應(yīng)根據(jù)使用要求、地形和施工情況綜 合確定合確定 E1 1 仰斜仰斜 E2 2 直立直立 E3 3 俯斜俯斜 E1 1E2 2E3 3 n2.2.擋土墻截面尺寸擋土墻截面尺寸 u砌石擋土墻頂寬不小于砌石擋土墻頂寬不小于0.5m0.5m， 混凝土墻可縮小為混凝土墻可縮小為0.20m0.20m0.40m0.40m， 重力式擋土墻基礎(chǔ)底寬約為墻高重力式擋土墻基礎(chǔ)底寬約為墻高 的

47、的1/21/21/31/3 u為了增加擋土墻的抗滑穩(wěn)定性，為了增加擋土墻的抗滑穩(wěn)定性， 將基底做成逆坡將基底做成逆坡 u當(dāng)墻高較大，基底壓力超過(guò)地當(dāng)墻高較大，基底壓力超過(guò)地 基承載力時(shí)，可加設(shè)墻趾臺(tái)階基承載力時(shí)，可加設(shè)墻趾臺(tái)階 逆坡逆坡 墻趾臺(tái)階墻趾臺(tái)階 u擋土墻基底埋深一般應(yīng)不小于擋土墻基底埋深一般應(yīng)不小于0.5m0.5m n3.3.墻后排水措施墻后排水措施 擋土墻后填土由于雨擋土墻后填土由于雨 水入滲，抗剪強(qiáng)度降水入滲，抗剪強(qiáng)度降 低，土壓力增大，同低，土壓力增大，同 時(shí)產(chǎn)生水壓力，對(duì)擋時(shí)產(chǎn)生水壓力，對(duì)擋 土墻穩(wěn)定不利，因此土墻穩(wěn)定不利，因此 擋土墻應(yīng)設(shè)置很好的擋土墻應(yīng)設(shè)置很好的 排水措施

48、，增加其穩(wěn)排水措施，增加其穩(wěn) 定性定性 墻后填土宜選擇透水性較強(qiáng)的填料，例如砂土、礫石、碎墻后填土宜選擇透水性較強(qiáng)的填料，例如砂土、礫石、碎 石等，若采用粘土，應(yīng)混入一定量的塊石，增大透水性和石等，若采用粘土，應(yīng)混入一定量的塊石，增大透水性和 抗剪強(qiáng)度，墻后填土應(yīng)分層夯實(shí)抗剪強(qiáng)度，墻后填土應(yīng)分層夯實(shí) n4.4.填土質(zhì)量要求填土質(zhì)量要求 泄水孔泄水孔 粘土夯實(shí)粘土夯實(shí) 濾水層濾水層 泄水孔泄水孔 粘土夯實(shí)粘土夯實(shí) 粘土夯實(shí)粘土夯實(shí) 截水溝截水溝 【例1】一擋土墻（重度一擋土墻（重度22KN/m22KN/m3 3）墻高）墻高5m5m，頂寬，頂寬2m2m，底寬，底寬 3m3m，墻面傾斜，墻背垂直光滑

49、，填土表面水平，墻面傾斜，墻背垂直光滑，填土表面水平，填土為填土為 砂，地下水位在填土表面以下砂，地下水位在填土表面以下2m2m，地下水位以上填土，地下水位以上填土 ，地下水位以下填土，地下水位以下填土 ， 墻后填土表面有超載墻后填土表面有超載 。墻底摩擦系數(shù)為墻底摩擦系數(shù)為0.640.64。 試驗(yàn)算擋土墻抗滑及抗傾覆安全系數(shù)是否滿足要求。試驗(yàn)算擋土墻抗滑及抗傾覆安全系數(shù)是否滿足要求。 3517 3 ,m/KN Ka1 10.270.27 Ka2 20.2950.295 3320 3 ,m/KN sat 2 50m/KNq h=5m 1 1=17kN/m=17kN/m3 =35=35o o 2

50、 2=20kN/m=20kN/m3 =33=33o o h1 =2mh2 =3m A B C q 2m 3m 五、例題分析五、例題分析 【例1】一擋土墻（重度一擋土墻（重度22KN/m22KN/m3 3）墻高）墻高5m5m，頂寬，頂寬2m2m，底寬，底寬 3m3m，墻面傾斜，墻背垂直光滑，填土表面水平，墻面傾斜，墻背垂直光滑，填土表面水平，填土為填土為 砂，地下水位在填土表面以下砂，地下水位在填土表面以下2m2m，地下水位以上填土，地下水位以上填土 ，地下水位以下填土，地下水位以下填土 ， 墻后填土表面有超載墻后填土表面有超載 。墻底摩擦系數(shù)為墻底摩擦系數(shù)為0.640.64。 試驗(yàn)算擋土墻抗滑

51、及抗傾覆安全系數(shù)是否滿足要求。試驗(yàn)算擋土墻抗滑及抗傾覆安全系數(shù)是否滿足要求。 3517 3 ,m/KN 3320 3 ,m/KN sat 2 50m/KNq A B C h=5m h1=2mh2=3m 22.67kPa22.67kPa 24.8kPa24.8kPa 33.65kPa33.65kPa 13.5kPa13.5kPa 30kPa30kPa 2m 3m 五、例題分析五、例題分析 【例2】設(shè)計(jì)一漿砌塊石擋土墻（重度設(shè)計(jì)一漿砌塊石擋土墻（重度23KN/m23KN/m3 3），墻高），墻高 5.5m5.5m，墻背垂直光滑，填土表面水平，填土為砂土，墻背垂直光滑，填土表面水平，填土為砂土， =

52、18kN/m=18kN/m3 ， =35=35o o ，墻底摩擦系數(shù)為 ，墻底摩擦系數(shù)為0.60.6，墻底地基承，墻底地基承 載力為載力為200KPa200KPa。試設(shè)計(jì)擋土墻的斷面尺寸，使之滿足抗。試設(shè)計(jì)擋土墻的斷面尺寸，使之滿足抗 傾覆、抗滑移穩(wěn)定要求。傾覆、抗滑移穩(wěn)定要求。 h=5.5m =18kN/m=18kN/m3 =35=35o o 第六章第六章 土壓力、地基承載力、土壓力、地基承載力、 土坡穩(wěn)定土坡穩(wěn)定 6.1 概述 6.2 朗肯土壓力理論 6.3 庫(kù)侖土壓力理論 6.4 擋土墻設(shè)計(jì) 6.5 土坡和地基穩(wěn)定分析 6.5 土坡穩(wěn)定分析 無(wú)粘性土土坡穩(wěn)定分析 粘性土土坡穩(wěn)定分析 學(xué)習(xí)

53、要求：學(xué)習(xí)要求： 掌握土坡滑動(dòng)失穩(wěn)的機(jī)理，砂土土坡、粘土土坡掌握土坡滑動(dòng)失穩(wěn)的機(jī)理，砂土土坡、粘土土坡 的整體穩(wěn)定分析方法和了解成層土土坡穩(wěn)定分析條分的整體穩(wěn)定分析方法和了解成層土土坡穩(wěn)定分析條分 法。法。 一、土坡穩(wěn)定概述 天然土坡天然土坡 人工土坡人工土坡 由于地質(zhì)作用而由于地質(zhì)作用而 自然形成的土坡自然形成的土坡 在天然土體中開挖在天然土體中開挖 或填筑而成的土坡或填筑而成的土坡 山坡、江河山坡、江河 湖海岸坡湖海岸坡 基坑、基槽基坑、基槽、 路基、堤壩路基、堤壩 坡底坡底坡腳坡腳坡角坡角 坡頂坡頂 坡高坡高 土坡穩(wěn)定分析問(wèn)題土坡穩(wěn)定分析問(wèn)題 一、土坡穩(wěn)定概述 土坡失穩(wěn)含義：土坡失穩(wěn)含義

54、： 填方或挖方土坡由于坡角過(guò)陡、坡頂荷重過(guò)填方或挖方土坡由于坡角過(guò)陡、坡頂荷重過(guò) 大、振動(dòng)以及地下水自坡面溢出等因素導(dǎo)致土坡大、振動(dòng)以及地下水自坡面溢出等因素導(dǎo)致土坡 滑動(dòng)、喪失穩(wěn)定滑動(dòng)、喪失穩(wěn)定 土坡失穩(wěn)原因：土坡失穩(wěn)原因： 1 1、外界力的作用破壞了土體內(nèi)原來(lái)的應(yīng)力平衡狀態(tài)、外界力的作用破壞了土體內(nèi)原來(lái)的應(yīng)力平衡狀態(tài), , 土坡內(nèi)剪應(yīng)力增加土坡內(nèi)剪應(yīng)力增加 2 2、土的抗剪強(qiáng)度由于受到外界各種因素的影響而降、土的抗剪強(qiáng)度由于受到外界各種因素的影響而降 低，促使土坡失穩(wěn)破壞。低，促使土坡失穩(wěn)破壞。 u1.土坡坡度：土坡坡度： u2.土坡高度：土坡高度： u3.土的性質(zhì)：土的性質(zhì)： u4.氣象

55、條件：氣象條件： u5.地下水的滲透：地下水的滲透： u6.強(qiáng)烈地震：強(qiáng)烈地震： 影響土坡穩(wěn)定的因素影響土坡穩(wěn)定的因素 穩(wěn)定分析方法：穩(wěn)定分析方法： 采用極限平衡理論，假定滑動(dòng)面形狀，用庫(kù)采用極限平衡理論，假定滑動(dòng)面形狀，用庫(kù) 侖定律，計(jì)算穩(wěn)定安全系數(shù)侖定律，計(jì)算穩(wěn)定安全系數(shù)K K 坡底坡底坡腳坡腳坡角坡角 坡頂坡頂 坡高坡高 坡面坡面 坡肩坡肩 基本假設(shè)基本假設(shè) 根據(jù)實(shí)際觀測(cè)，由均質(zhì)砂性土構(gòu)成的土坡，破壞時(shí)滑動(dòng)根據(jù)實(shí)際觀測(cè)，由均質(zhì)砂性土構(gòu)成的土坡，破壞時(shí)滑動(dòng) 面大多近似于平面，成層的非均質(zhì)的砂類土構(gòu)成的土坡，破面大多近似于平面，成層的非均質(zhì)的砂類土構(gòu)成的土坡，破 壞時(shí)的滑動(dòng)面也往往近于一個(gè)平

56、面，因此在分析砂性土的土壞時(shí)的滑動(dòng)面也往往近于一個(gè)平面，因此在分析砂性土的土 坡穩(wěn)定時(shí)，一般均坡穩(wěn)定時(shí)，一般均假定滑動(dòng)面是平面假定滑動(dòng)面是平面。 二、無(wú)粘性土坡穩(wěn)定分析 簡(jiǎn)單土坡簡(jiǎn)單土坡 二、無(wú)粘性土坡穩(wěn)定分析 二、無(wú)粘性土坡穩(wěn)定分析 T T 均質(zhì)的無(wú)粘性土土坡，均質(zhì)的無(wú)粘性土土坡， 在干燥或完全浸水條在干燥或完全浸水條 件下，土粒間無(wú)粘結(jié)件下，土粒間無(wú)粘結(jié) 力力 只要位于坡面上的土單只要位于坡面上的土單 元體能夠保持穩(wěn)定，則元體能夠保持穩(wěn)定，則 整個(gè)坡面就是穩(wěn)定的整個(gè)坡面就是穩(wěn)定的 單元體單元體 穩(wěn)定穩(wěn)定 TT 土坡整土坡整 體穩(wěn)定體穩(wěn)定 N W W T T N 穩(wěn)定條件：穩(wěn)定條件：TT s

57、inWT cosWN tan NT 砂土的內(nèi)砂土的內(nèi) 摩擦角摩擦角 tancos WT 抗滑力與滑抗滑力與滑 動(dòng)力的比值動(dòng)力的比值 穩(wěn)定性系數(shù)，取穩(wěn)定性系數(shù)，取1.11.5 tan tan sin tancos W W T T Ks 自然休止角自然休止角（安息角）（安息角） 砂性土坡所形成的最大坡角就是砂土的內(nèi)摩砂性土坡所形成的最大坡角就是砂土的內(nèi)摩 擦角擦角 根據(jù)這一原理，工程上可以通過(guò)根據(jù)這一原理，工程上可以通過(guò)堆砂錐體法堆砂錐體法 確定砂土內(nèi)摩擦角確定砂土內(nèi)摩擦角 【例】某砂土場(chǎng)地需開挖基坑，已知砂土的自然休止角某砂土場(chǎng)地需開挖基坑，已知砂土的自然休止角 為為3232 。 。 求：求：1

58、 1、放坡時(shí)的極限坡角；、放坡時(shí)的極限坡角； 2 2、若取安全系數(shù)為、若取安全系數(shù)為1.31.3，穩(wěn)定坡角為多少；，穩(wěn)定坡角為多少； 3 3、若取坡角為、若取坡角為2323 ，穩(wěn)定安全系數(shù)為多少。 ，穩(wěn)定安全系數(shù)為多少。 例題分析例題分析 321cr、 7 .25 2 k tg arctg tg tg k 、 47. 13 tg tg k、 均質(zhì)粘性土土坡在失穩(wěn)破壞時(shí)，其滑動(dòng)面常常是一曲面，均質(zhì)粘性土土坡在失穩(wěn)破壞時(shí)，其滑動(dòng)面常常是一曲面， 通常近似于圓柱面，在橫斷面上則呈現(xiàn)圓弧形。實(shí)際土坡在滑通常近似于圓柱面，在橫斷面上則呈現(xiàn)圓弧形。實(shí)際土坡在滑 動(dòng)時(shí)形成的滑動(dòng)面與坡角動(dòng)時(shí)形成的滑動(dòng)面與坡角

59、b b、地基土強(qiáng)度以及土層硬層的位置等、地基土強(qiáng)度以及土層硬層的位置等 有關(guān)，一般可形成如下三種形式：有關(guān)，一般可形成如下三種形式： 1.1.坡腳圓（坡腳圓（a a）；）；2.2.坡面圓（坡面圓（b b）；）；3.3.中點(diǎn)圓（中點(diǎn)圓（c c） 三、粘性土土坡穩(wěn)定分析 三、粘性土土坡穩(wěn)定分析 1 1、瑞典圓弧滑動(dòng)法、瑞典圓弧滑動(dòng)法 2 2、條分法、條分法 3 3、泰勒穩(wěn)定因素法、泰勒穩(wěn)定因素法 三、粘性土土坡穩(wěn)定分析 1 1、瑞典圓弧滑動(dòng)法、瑞典圓弧滑動(dòng)法 N f W R O B d 假定滑動(dòng)面為圓柱面，假定滑動(dòng)面為圓柱面， 截面為圓弧，利用土截面為圓弧，利用土 體極限平衡條件下的體極限平衡條件

60、下的 受力情況：受力情況： 滑動(dòng)面上的最大抗滑動(dòng)面上的最大抗 滑力矩與滑動(dòng)力矩滑力矩與滑動(dòng)力矩 之比之比, ,取取1.11.11.51.5 Wd RL M M K f S R s C A Ks是任意假定某個(gè)滑動(dòng)面是任意假定某個(gè)滑動(dòng)面 的抗滑安全系數(shù)，實(shí)際要的抗滑安全系數(shù)，實(shí)際要 求的是與最危險(xiǎn)滑動(dòng)面相求的是與最危險(xiǎn)滑動(dòng)面相 對(duì)應(yīng)的最小安全系數(shù)對(duì)應(yīng)的最小安全系數(shù) 假定若干假定若干 滑動(dòng)面滑動(dòng)面 最小安全最小安全 系數(shù)系數(shù) N f W R O B d C A 最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心的確定最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心的確定 1 2 R O B A 對(duì)于均質(zhì)粘性土對(duì)于均質(zhì)粘性土 土坡，其最危險(xiǎn)土坡，其最危險(xiǎn) 滑動(dòng)面通過(guò)