土壓力和土坡(史上最全面)課件

6、土壓力和土坡穩(wěn)定6.1概述6.2朗肯土壓力理論6.3庫侖土壓力理論6.4擋土墻設(shè)計6.5土坡穩(wěn)定6、土壓力和土坡穩(wěn)定6.1概述1山體滑坡6.1

概述山體滑坡6.1概述2

峨眉山山體滑坡正在搶修

3中國重慶市武隆縣發(fā)生山體滑坡性地質(zhì)災(zāi)害的現(xiàn)場。此次滑坡產(chǎn)生土石方二萬余立方米，由于山體中發(fā)生風(fēng)化，加上大量雨水浸泡，誘發(fā)了山體一側(cè)突然發(fā)生滑坡災(zāi)害。中國重慶市武隆縣發(fā)生山體滑坡性地質(zhì)災(zāi)害的現(xiàn)場。此次滑坡產(chǎn)生土4延安寶塔面臨滑坡威脅延安寶塔面臨滑坡威脅5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。E填土面碼頭橋臺E隧道側(cè)墻E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)6擋土墻應(yīng)用舉例擋土墻應(yīng)用舉例7建成后的坡間擋土墻建成后的坡間擋土墻8擋土墻發(fā)生事故的例子多瑙河碼頭岸墻滑動擋土墻發(fā)生事故的例子多瑙河碼頭岸墻滑動9英國倫敦鐵路擋土墻滑動圖英國倫敦鐵路擋土墻滑動圖10垮塌的重力式擋墻垮塌的重力式擋墻11垮塌的護(hù)坡?lián)鯄逅淖o(hù)坡?lián)鯄?2失穩(wěn)的立交橋加筋土擋土墻失穩(wěn)的立交橋加筋土擋土墻13靜止壓力被動土壓力主動土壓力土壓力土壓力類型靜止壓力被動土壓力主動土壓力土壓力土壓力類型14E0H靜止土壓力的分布E0H靜止土壓力的分布156.2

朗肯土壓力理論6.2.1朗肯土壓力簡介土的極限平衡條件半空間的應(yīng)力狀態(tài)土壓力的計算方法朗肯土壓力理論的假設(shè)：

1.擋土墻背面豎直2.墻背光滑3.墻后填土面水平6.2朗肯土壓力理論6.2.1朗肯土壓力簡介土的極160zK0z彈性平衡狀態(tài)時的莫爾圓自重應(yīng)力豎直截面上的法向應(yīng)力6.2.2朗肯土壓力類型0zK0z彈性平衡狀態(tài)時的莫爾圓自重應(yīng)力豎直截面上的17

1.土體在水平方向伸展單元體在水平截面上的法向應(yīng)力z不變，而豎直截面上的法向應(yīng)力x卻逐漸減小，直至滿足極限平衡條件（稱為主動朗肯狀態(tài)）。0zK0za主動朗肯狀態(tài)時的莫爾圓1.土體在水平方向伸展0zK0za主動朗肯狀態(tài)時18

2.土體在水平方向壓縮

單元體在水平截面上的法向應(yīng)力z不變而豎直截面上的法向應(yīng)力x卻逐漸增大，直至滿足極限平衡條件（稱為被動朗肯狀態(tài)）。0zK0zp被動朗肯狀態(tài)時的莫爾圓2.土體在水平方向壓縮0zK0zp被動朗肯狀態(tài)時190zK0zap三種狀態(tài)時的莫爾圓0zK0zap三種狀態(tài)時的莫爾圓20

1.無粘性土一、土體的極限平衡狀態(tài)6.2.3朗肯土壓力計算1.無粘性土一、土體的極限平衡狀態(tài)6.2.3朗21

2.粘性土2.粘性土22

1.無粘性土二、主動土壓力計算1.無粘性土二、主動土壓力計算23EaH無粘性土的主動土壓力強(qiáng)度分布圖EaH無粘性土的主動土壓力強(qiáng)度分布圖24

2.粘性土臨界深度2.粘性土臨界深度25EaH粘性土的主動土壓力強(qiáng)度分布圖adebcEaH粘性土的主動土壓力強(qiáng)度分布圖adebc26三、被動土壓力計算

1.無粘性土三、被動土壓力計算1.無粘性土27Ep無粘性土的被動土壓力強(qiáng)度分布圖HEp無粘性土的被動土壓力強(qiáng)度分布圖H28

2.粘性土2.粘性土29Ep粘性土的被動土壓力強(qiáng)度分布圖Ep粘性土的被動土壓力強(qiáng)度分布圖30四、當(dāng)填土面有均布荷載時的土壓力計算

當(dāng)擋土墻后填土面有連續(xù)均布荷載作用時，土壓力的計算方法是將均布荷載換算成當(dāng)量的土重。四、當(dāng)填土面有均布荷載時的土壓力計算31Ea填土面有均布荷載的土壓力計算Ea填土面有均布荷載的土壓力計算326.3

庫侖土壓力理論

6.3.1庫侖土壓力簡介土的極限平衡狀態(tài)滑動楔體靜力平衡條件土壓力的計算方法庫倫土壓力理論的基本假設(shè)：

1.墻后的填土是理想的散粒體（粘聚力c=0）；2.滑動破壞面為一通過墻踵的平面。6.3庫侖土壓力理論6.3.1庫侖土壓力簡介33一、主動土壓力

按庫倫理論求主動土壓力WREWREACB6.3.2庫侖土壓力計算一、主動土壓力按庫倫理論求主動土壓力WREWREACB6.334作用于土楔上的力：1.土楔體的自重；2.破壞面上的反力R；3.墻背對土楔體的反力E；

由土楔體的靜力平衡條件得：作用在墻背上的土壓力作用于土楔上的力：作用在墻背上的土壓力35庫倫主動土壓力的一般表達(dá)式：或Emax所對應(yīng)的擋土墻后填土的破壞角

cr，即為真正滑動面的傾角。庫倫主動土壓力的一般表達(dá)式：或Emax所對應(yīng)的擋土墻后填土的36

庫倫主動土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，主動土壓力的作用點(diǎn)在距墻底H/3處。

當(dāng)墻背垂直、光滑，填土面水平時，庫倫主動土壓力的一般表達(dá)式與朗肯公式相同。庫倫主動土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，主動土壓力的作37二、被動土壓力

按庫倫理論求被動土壓力WREWREACB二、被動土壓力按庫倫理論求被動土壓力WREWREACB38

按求主動土壓力同樣的原理可求得被動土壓力的庫倫公式為：或按求主動土壓力同樣的原理可求得被動土壓力的庫倫公式為39

庫倫被動土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，被動土壓力的作用點(diǎn)在距墻底H/3處。

當(dāng)墻背垂直、光滑，填土面水平時，庫倫被動土壓力的一般表達(dá)式與朗肯公式相同。庫倫被動土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，被動土壓力的作40

6.4

土壓力計算方法的一些問題

——朗肯理論與庫倫理論的比較

1.朗肯土壓力理論：

（1）依據(jù)：半空間的應(yīng)力狀態(tài)和土的極限平衡條件（2）概念明確、計算簡單、使用方便

（3）理論假設(shè)條件（4）理論公式直接適用于粘性土和無粘性土（5）由于忽略了墻背與填土之間的摩擦，主動土壓力偏大，被動土壓力偏小。6.4土壓力計算方法的一些問題

——朗肯理論與庫倫理論的比41

2.庫倫土壓力理論：

（1）依據(jù)：墻后土體極限平衡狀態(tài)、楔體的靜力平衡條件

（2）理論假設(shè)條件（3）理論公式僅直接適用于無粘性土（4）考慮了墻背與土之間的摩擦力，并可用于墻背傾斜，填土面傾斜的情況。但庫倫理論假設(shè)破裂面是一平面，與按滑動面為曲面的計算結(jié)果有出入。2.庫倫土壓力理論：421.重力式擋土墻2.懸臂式擋土墻墻頂墻基墻趾墻面墻背墻趾墻踵立壁鋼筋6.5

擋土墻設(shè)計6.5.1擋土墻類型1.重力式擋土墻2.懸臂式擋土墻墻頂墻基墻趾墻面墻背墻趾墻踵433.扶壁式擋土墻4.錨定板式與錨桿式擋土墻墻趾墻踵扶壁墻板錨定板基巖錨桿3.扶壁式擋土墻4.錨定板式與錨桿式擋土墻墻趾墻踵扶壁墻板錨441.穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算zfEaEazEaxGaa0d抗傾覆穩(wěn)定條件擋土墻在土壓力作用下可能繞墻趾O點(diǎn)向外傾覆Ox0xfbz6.5.2擋土墻計算1.穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算zfEaE45抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定條件EaEanEatdGGnGtaa0O擋土墻在土壓力作用下可能沿基礎(chǔ)底面發(fā)生滑動m為基底摩擦系數(shù)，根據(jù)土的類別查表得到抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定條件EaEanEatdGGnGtaa0O462.地基承載力驗(yàn)算基底平均應(yīng)力p≤f基底最大壓應(yīng)力pmax≤1.2ff為地基承載力設(shè)計值2.地基承載力驗(yàn)算基底平均應(yīng)力p≤f基底最大壓應(yīng)力pmax≤473.墻身強(qiáng)度驗(yàn)算根據(jù)墻身材料分別按砌體結(jié)構(gòu)、素混凝土結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的有關(guān)計算方法進(jìn)行。3.墻身強(qiáng)度驗(yàn)算根據(jù)墻身材料分別按砌481.墻背傾斜形式仰斜、直立和俯斜E1仰斜E2直立E3俯斜E1＜E2＜E36.5.3重力式擋土墻的體型與構(gòu)造1.墻背傾斜形式仰斜、直立和俯斜E1仰斜E2直立E3俯斜E1492.墻后排水措施墻后填土宜選擇透水性較強(qiáng)的填料，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)。3.填土質(zhì)量要求泄水孔粘土夯實(shí)濾水層泄水孔粘土夯實(shí)粘土夯實(shí)截水溝2.墻后排水措施墻后填土宜選擇透水性較強(qiáng)的填料，若采50土坡滑動的定義土坡的失穩(wěn)的因素6.6

土坡穩(wěn)定6.6.1土坡穩(wěn)定性簡介土坡滑動的定義6.6土坡穩(wěn)定6.6.1土坡穩(wěn)定性簡介51的因素造成土坡失穩(wěn)內(nèi)在因素：土體自身抗剪強(qiáng)度的降低外在因素：剪應(yīng)力的增加的因素內(nèi)在因素：土體自身抗剪強(qiáng)度外在因素：剪應(yīng)力的增加52坡底坡腳坡面坡肩坡頂坡高簡單土坡坡角土坡的頂面和底面都是水平的，并伸至無窮遠(yuǎn)，土坡由均質(zhì)土組成。坡底坡腳坡面坡肩坡頂坡高簡單土坡坡角土坡的頂面和底面都是水平531.無粘性土坡穩(wěn)定性分析

6.6.2簡單土坡的穩(wěn)定性分析無粘性土的簡單土坡6.6.2簡單土坡的穩(wěn)定性分析無粘性土的簡單土坡54抗滑力為抗滑力與滑動力之比稱為穩(wěn)定安全系數(shù)K滑動力為一般要求K>1.25~1.30?？够榭够εc滑動力之比稱為穩(wěn)定安全系數(shù)K滑動力為一般要求55

2.粘性土的土坡穩(wěn)定分析——條分法

2.粘性土的土坡穩(wěn)定分析——條分法56β1β2ROβBA對于均質(zhì)粘性土土坡，其最危險滑動面通過坡腳

=0

圓心位置由β1，β2確定OBβ1β2βAHE2H4.5H最危險滑動面圓心的確定

β1β2ROβBA對于均質(zhì)粘性土土坡，其最危險滑動面通過坡腳57abcdiβiOCRABH各土條對滑弧圓心的抗滑力矩和滑動力矩滑動土體分為若干垂直土條土坡穩(wěn)定安全系數(shù)一般要求K=1.20~1.30abcdiβiOCRABH各土條對滑弧圓心的抗滑力矩和滑動力58演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！596、土壓力和土坡穩(wěn)定6.1概述6.2朗肯土壓力理論6.3庫侖土壓力理論6.4擋土墻設(shè)計6.5土坡穩(wěn)定6、土壓力和土坡穩(wěn)定6.1概述60山體滑坡6.1

概述山體滑坡6.1概述61

峨眉山山體滑坡正在搶修

62中國重慶市武隆縣發(fā)生山體滑坡性地質(zhì)災(zāi)害的現(xiàn)場。此次滑坡產(chǎn)生土石方二萬余立方米，由于山體中發(fā)生風(fēng)化，加上大量雨水浸泡，誘發(fā)了山體一側(cè)突然發(fā)生滑坡災(zāi)害。中國重慶市武隆縣發(fā)生山體滑坡性地質(zhì)災(zāi)害的現(xiàn)場。此次滑坡產(chǎn)生土63延安寶塔面臨滑坡威脅延安寶塔面臨滑坡威脅64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。E填土面碼頭橋臺E隧道側(cè)墻E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)65擋土墻應(yīng)用舉例擋土墻應(yīng)用舉例66建成后的坡間擋土墻建成后的坡間擋土墻67擋土墻發(fā)生事故的例子多瑙河碼頭岸墻滑動擋土墻發(fā)生事故的例子多瑙河碼頭岸墻滑動68英國倫敦鐵路擋土墻滑動圖英國倫敦鐵路擋土墻滑動圖69垮塌的重力式擋墻垮塌的重力式擋墻70垮塌的護(hù)坡?lián)鯄逅淖o(hù)坡?lián)鯄?1失穩(wěn)的立交橋加筋土擋土墻失穩(wěn)的立交橋加筋土擋土墻72靜止壓力被動土壓力主動土壓力土壓力土壓力類型靜止壓力被動土壓力主動土壓力土壓力土壓力類型73E0H靜止土壓力的分布E0H靜止土壓力的分布746.2

朗肯土壓力理論6.2.1朗肯土壓力簡介土的極限平衡條件半空間的應(yīng)力狀態(tài)土壓力的計算方法朗肯土壓力理論的假設(shè)：

1.擋土墻背面豎直2.墻背光滑3.墻后填土面水平6.2朗肯土壓力理論6.2.1朗肯土壓力簡介土的極750zK0z彈性平衡狀態(tài)時的莫爾圓自重應(yīng)力豎直截面上的法向應(yīng)力6.2.2朗肯土壓力類型0zK0z彈性平衡狀態(tài)時的莫爾圓自重應(yīng)力豎直截面上的76

1.土體在水平方向伸展單元體在水平截面上的法向應(yīng)力z不變，而豎直截面上的法向應(yīng)力x卻逐漸減小，直至滿足極限平衡條件（稱為主動朗肯狀態(tài)）。0zK0za主動朗肯狀態(tài)時的莫爾圓1.土體在水平方向伸展0zK0za主動朗肯狀態(tài)時77

2.土體在水平方向壓縮

單元體在水平截面上的法向應(yīng)力z不變而豎直截面上的法向應(yīng)力x卻逐漸增大，直至滿足極限平衡條件（稱為被動朗肯狀態(tài)）。0zK0zp被動朗肯狀態(tài)時的莫爾圓2.土體在水平方向壓縮0zK0zp被動朗肯狀態(tài)時780zK0zap三種狀態(tài)時的莫爾圓0zK0zap三種狀態(tài)時的莫爾圓79

1.無粘性土一、土體的極限平衡狀態(tài)6.2.3朗肯土壓力計算1.無粘性土一、土體的極限平衡狀態(tài)6.2.3朗80

2.粘性土2.粘性土81

1.無粘性土二、主動土壓力計算1.無粘性土二、主動土壓力計算82EaH無粘性土的主動土壓力強(qiáng)度分布圖EaH無粘性土的主動土壓力強(qiáng)度分布圖83

2.粘性土臨界深度2.粘性土臨界深度84EaH粘性土的主動土壓力強(qiáng)度分布圖adebcEaH粘性土的主動土壓力強(qiáng)度分布圖adebc85三、被動土壓力計算

1.無粘性土三、被動土壓力計算1.無粘性土86Ep無粘性土的被動土壓力強(qiáng)度分布圖HEp無粘性土的被動土壓力強(qiáng)度分布圖H87

2.粘性土2.粘性土88Ep粘性土的被動土壓力強(qiáng)度分布圖Ep粘性土的被動土壓力強(qiáng)度分布圖89四、當(dāng)填土面有均布荷載時的土壓力計算

當(dāng)擋土墻后填土面有連續(xù)均布荷載作用時，土壓力的計算方法是將均布荷載換算成當(dāng)量的土重。四、當(dāng)填土面有均布荷載時的土壓力計算90Ea填土面有均布荷載的土壓力計算Ea填土面有均布荷載的土壓力計算916.3

庫侖土壓力理論

6.3.1庫侖土壓力簡介土的極限平衡狀態(tài)滑動楔體靜力平衡條件土壓力的計算方法庫倫土壓力理論的基本假設(shè)：

1.墻后的填土是理想的散粒體（粘聚力c=0）；2.滑動破壞面為一通過墻踵的平面。6.3庫侖土壓力理論6.3.1庫侖土壓力簡介92一、主動土壓力

按庫倫理論求主動土壓力WREWREACB6.3.2庫侖土壓力計算一、主動土壓力按庫倫理論求主動土壓力WREWREACB6.393作用于土楔上的力：1.土楔體的自重；2.破壞面上的反力R；3.墻背對土楔體的反力E；

由土楔體的靜力平衡條件得：作用在墻背上的土壓力作用于土楔上的力：作用在墻背上的土壓力94庫倫主動土壓力的一般表達(dá)式：或Emax所對應(yīng)的擋土墻后填土的破壞角

cr，即為真正滑動面的傾角。庫倫主動土壓力的一般表達(dá)式：或Emax所對應(yīng)的擋土墻后填土的95

庫倫主動土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，主動土壓力的作用點(diǎn)在距墻底H/3處。

當(dāng)墻背垂直、光滑，填土面水平時，庫倫主動土壓力的一般表達(dá)式與朗肯公式相同。庫倫主動土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，主動土壓力的作96二、被動土壓力

按庫倫理論求被動土壓力WREWREACB二、被動土壓力按庫倫理論求被動土壓力WREWREACB97

按求主動土壓力同樣的原理可求得被動土壓力的庫倫公式為：或按求主動土壓力同樣的原理可求得被動土壓力的庫倫公式為98

庫倫被動土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，被動土壓力的作用點(diǎn)在距墻底H/3處。

當(dāng)墻背垂直、光滑，填土面水平時，庫倫被動土壓力的一般表達(dá)式與朗肯公式相同。庫倫被動土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，被動土壓力的作99

6.4

土壓力計算方法的一些問題

——朗肯理論與庫倫理論的比較

1.朗肯土壓力理論：

（1）依據(jù)：半空間的應(yīng)力狀態(tài)和土的極限平衡條件（2）概念明確、計算簡單、使用方便

（3）理論假設(shè)條件（4）理論公式直接適用于粘性土和無粘性土（5）由于忽略了墻背與填土之間的摩擦，主動土壓力偏大，被動土壓力偏小。6.4土壓力計算方法的一些問題

——朗肯理論與庫倫理論的比100

2.庫倫土壓力理論：

（1）依據(jù)：墻后土體極限平衡狀態(tài)、楔體的靜力平衡條件

（2）理論假設(shè)條件（3）理論公式僅直接適用于無粘性土（4）考慮了墻背與土之間的摩擦力，并可用于墻背傾斜，填土面傾斜的情況。但庫倫理論假設(shè)破裂面是一平面，與按滑動面為曲面的計算結(jié)果有出入。2.庫倫土壓力理論：1011.重力式擋土墻2.懸臂式擋土墻墻頂墻基墻趾墻面墻背墻趾墻踵立壁鋼筋6.5

擋土墻設(shè)計6.5.1擋土墻類型1.重力式擋土墻2.懸臂式擋土墻墻頂墻基墻趾墻面墻背墻趾墻踵1023.扶壁式擋土墻4.錨定板式與錨桿式擋土墻墻趾墻踵扶壁墻板錨定板基巖錨桿3.扶壁式擋土墻4.錨定板式與錨桿式擋土墻墻趾墻踵扶壁墻板錨1031.穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算zfEaEazEaxGaa0d抗傾覆穩(wěn)定條件擋土墻在土壓力作用下可能繞墻趾O點(diǎn)向外傾覆Ox0xfbz6.5.2擋土墻計算1.穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算zfEaE104抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定條件EaEanEatdGGnGtaa0O擋土墻在土壓力作用下可能沿基礎(chǔ)底面發(fā)生滑動m為基底摩擦系數(shù)，根據(jù)土的類別查表得到抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定條件EaEanEatdGGnGtaa0O1052.地基承載力驗(yàn)算基底平均應(yīng)力p≤f基底最大壓應(yīng)力pmax≤1.2ff為地基承載力設(shè)計值2.地基承載力驗(yàn)算基底平均應(yīng)力p≤f基底最大壓應(yīng)力pmax≤1063.墻身強(qiáng)度驗(yàn)算根據(jù)墻身材料分別按砌體結(jié)構(gòu)、素混凝土結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的有關(guān)計算方法進(jìn)行。3.墻身強(qiáng)度驗(yàn)算根據(jù)墻身材料分別按砌107