土壓力與土坡穩(wěn)定性

土壓力與土坡穩(wěn)定性第1頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月6.1

概述擋土結(jié)構(gòu)物(擋土墻)

用來支撐天然或人工斜坡不致坍塌以保持土體穩(wěn)定性，或使部分側(cè)向荷載傳遞分散到填土上的一種結(jié)構(gòu)物。擋土結(jié)構(gòu)物上的土壓力

由于土體自重、土上荷載或結(jié)構(gòu)物的側(cè)向擠壓作用，擋土結(jié)構(gòu)物所承受的來自墻后填土的側(cè)向壓力。第2頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月剛性擋土墻本身變形極小，只能發(fā)生整體位移重力式懸臂式扶壁式

錨拉式（錨碇式）第3頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月剛性擋土墻的位移及土壓力分布第4頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月垮塌的重力式擋墻第5頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月垮塌的護(hù)坡?lián)鯄Φ?頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月失穩(wěn)的立交橋加筋土擋土墻第7頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月懸臂式擋土墻第8頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月重力式擋土墻第9頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月加筋式擋土墻第10頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月柔性擋土墻本身會(huì)發(fā)生變形，墻上土壓力分布形式復(fù)雜錨桿板樁板樁變形板樁上土壓力實(shí)測(cè)計(jì)算第11頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月臨時(shí)支撐系統(tǒng)的位移及土壓力分布臨時(shí)支撐土壓力分布受施工過程和變位條件的影響第12頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月剛性擋土墻土壓力計(jì)算比較簡(jiǎn)單，其它類型的土壓力計(jì)算大都以剛性墻為依據(jù)本章要討論的中心問題

剛性擋土墻上的土壓力性質(zhì)及土壓力計(jì)算，包括土壓力的大小、方向、分布及合力作用點(diǎn)

第13頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月?lián)跬两Y(jié)構(gòu)物及其土壓力支撐天然斜坡E地下室側(cè)墻E填土E填土堤岸擋土墻拱橋橋臺(tái)E第14頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月靜止壓力被動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力土壓力土壓力類型作用在擋土墻上的土壓力第15頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月墻體位移與土壓力類型第16頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月土壓力的類型靜止土壓力E0：堅(jiān)硬地基上，斷面較大主動(dòng)土壓力Ea：一般擋土墻被動(dòng)土壓力Ep:橋臺(tái)擋土墻所受土壓力的大小并不是一個(gè)常數(shù)，而是隨位移量的變化而變化。E橋面拱橋橋臺(tái)第17頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2

靜止土壓力計(jì)算靜止土壓力墻體不發(fā)生任何位移=0相當(dāng)于天然地基土的應(yīng)力狀態(tài)（側(cè)限狀態(tài)）

——k0應(yīng)力狀態(tài)嵌巖的擋土墻地下室第18頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)于側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)，理論上：K0=μ/(1-μ)

svsvshp0=shzK0:靜止土壓力系數(shù)

對(duì)于砂土、正常固結(jié)粘土由于土的μ

很難確定，K0常用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算第19頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月靜止土壓力計(jì)算HzE0總靜止土壓力作用位置？第20頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月6.3

朗肯土壓力理論

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.墻后填土面水平朗肯土壓力理論是英國(guó)學(xué)者朗肯1857年根據(jù)均質(zhì)的半無限土體的應(yīng)力狀態(tài)和土處于平衡狀態(tài)的應(yīng)力條件提出的。第21頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月朗肯極限平衡應(yīng)力狀態(tài)

自重應(yīng)力作用下，半無限土體內(nèi)各點(diǎn)的應(yīng)力從彈性平衡狀態(tài)發(fā)展為極限平衡狀態(tài)的情況。3fv=zK0v主動(dòng)極限平衡應(yīng)力狀態(tài)s1s345+f/2第22頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月1fv=zK0v被動(dòng)極限平衡應(yīng)力狀態(tài)s1s3s3s145-f/2第23頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月無粘性土土體的極限平衡狀態(tài)粘性土第24頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月一、朗肯主動(dòng)土壓力計(jì)算－填土為粘性土豎向應(yīng)力為大主應(yīng)力水平向應(yīng)力為小主應(yīng)力粘性土的極限平衡條件于是：主動(dòng)土壓力強(qiáng)度pa=3fv=zK0v第25頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月朗肯主動(dòng)土壓力計(jì)算－填土為粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度－朗肯主動(dòng)土壓力系數(shù)負(fù)號(hào)45+f/2z0－z0z>z0

z<z0

第26頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月HEa總主動(dòng)土壓力－z0朗肯主動(dòng)土壓力計(jì)算－填土為粘性土第27頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月朗肯主動(dòng)土壓力計(jì)算－填土為無粘性土（砂土）s145+f/2豎向應(yīng)力為大主應(yīng)力水平向應(yīng)力為小主應(yīng)力無粘性土的極限平衡條件z于是：主動(dòng)土壓力強(qiáng)度pa=3fv=zK0vpa=s3第28頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月朗肯主動(dòng)土壓力計(jì)算－填土為無粘性土（砂土）s145+f/2pa=s3z主動(dòng)土壓力強(qiáng)度－朗肯主動(dòng)土壓力系數(shù)總主動(dòng)土壓力第29頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月例5-2某擋土墻，高度為5m，墻背垂直光滑，填土面水平。填土為黏性土，其物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如下：c=8kpa，f=18°，γ=18kN/m3。試計(jì)算該擋土墻主動(dòng)土壓力及其作用點(diǎn)位置，并繪制主動(dòng)土壓力強(qiáng)度分布圖。第30頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月二、朗肯被動(dòng)土壓力計(jì)算－填土為粘性土豎向應(yīng)力為小主應(yīng)力水平向應(yīng)力為大主應(yīng)力粘性土的極限平衡條件于是：被動(dòng)土壓力強(qiáng)度pp=1fv=zK0v第31頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月朗肯被動(dòng)土壓力計(jì)算－填土為粘性土被動(dòng)土壓力強(qiáng)度－朗肯被動(dòng)土壓力系數(shù)正號(hào)EpH總被動(dòng)土壓力第32頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月朗肯被動(dòng)土壓力計(jì)算－填土為無粘性土（砂土）豎向應(yīng)力為小主應(yīng)力水平向應(yīng)力為大主應(yīng)力45-f/2無粘性土的極限平衡條件于是：被動(dòng)土壓力強(qiáng)度pp=1fv=zK0vpp=s1s3z第33頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月朗肯被動(dòng)土壓力計(jì)算－填土為無粘性土（砂土）45-f/2pp=s1s3z被動(dòng)土壓力強(qiáng)度－朗肯被動(dòng)土壓力系數(shù)總被動(dòng)土壓力第34頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)：朗肯土壓力理論墻背垂直光滑主動(dòng)和被動(dòng)極限平衡條件砂土和粘性土1fv=zK0vs1s345-f/245+f/23fs1s3第35頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月粘性土的主動(dòng)土壓力HEa不支護(hù)直立開挖的最大深度－z0第36頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月例5-2某擋土墻，高度為5m，墻背垂直光滑，填土面水平。填土為黏性土，其物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如下：c=8kpa，f=18°，γ=18kN/m3。試計(jì)算該擋土墻被動(dòng)土壓力及其作用點(diǎn)位置，并繪制被動(dòng)土壓力強(qiáng)度分布圖。第37頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月三、幾種常見情況下的主動(dòng)土壓力計(jì)算1填土上有荷載s145+f/2pa=3fv=z+qK0vzpa=s3q朗肯土壓力理論第38頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月三、幾種常見情況下的主動(dòng)土壓力計(jì)算1填土上有荷載s145+f/2zpa=s3q朗肯土壓力理論作用位置怎么算？？？第39頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月2、成層填土情況g1

f1c1g2

f2c2H1H2第40頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月f2

<

f1f2

>

f1c1=c2=0時(shí)g2

f2

H1H2g1

f1

f1

=

f2

時(shí)g2

>

g1g2

<

g1g1

=

g2

時(shí)第41頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月成層填土：

強(qiáng)度指標(biāo)不同，土層分界面上土壓力分布有突變。第42頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月H1H23填土中有水水下部分用浮容重土壓力土壓力水壓力靜水情況水壓力第43頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月例題7-4擋土墻高度H=10m，填土為砂土，墻后有地下水位。計(jì)算:主動(dòng)土壓力及水壓力的分布及其合力。[解]主動(dòng)土壓力系數(shù)第44頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月各點(diǎn)主動(dòng)土壓力:a點(diǎn)：pal=1zKa=0b點(diǎn)：pa2=1h1Ka=1860.333=36kPac點(diǎn)：pa3=(1h1+h2)Ka=(186+94)0.333=48kPa合力:Ea=0.5366+364+0.5(48-36)4=108+144+24=276kN/m第45頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月作用點(diǎn)距墻底距離:c點(diǎn)水壓力:pw=wh2=9.814=39.2kPa水壓力合力:Pw=39.24/2=78.4kN/m作用點(diǎn)：h2/3=4/3=1.33m處。第46頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月6.3

庫侖土壓力理論

墻背傾斜、粗糙、填土傾斜時(shí)？庫侖土壓力理論庫侖C.A.Coulomb(1736-1806)第47頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月

墻背傾斜，具有傾角墻背粗糙，與填土摩擦角為填土表面有傾角出發(fā)點(diǎn)：平面滑裂面假設(shè)：滑裂面為平面假設(shè)條件：剛體滑動(dòng)假設(shè)：破壞土楔為剛體，滑動(dòng)楔體整體處于極限平衡狀態(tài)第48頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月ACHB無粘性土的主動(dòng)土壓力WER－WRE-=90--

、E第49頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月T1和N1的合力T2和N2的合力內(nèi)摩擦角

當(dāng)=

時(shí)，則Q=0

“極大值Qmax即為所求的主動(dòng)土壓力Ea”

當(dāng)在(/2+)和之間變化，Q存在一個(gè)極大值。第50頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月EEa－庫侖主動(dòng)土壓力系數(shù)Ea特例：===0，即墻背垂直光滑，填土表面水平時(shí)，與朗肯理論等價(jià)

土壓力沿墻高為線性分布。第51頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月基本原理和假定

擋土墻背離土體移動(dòng)或推向土體,達(dá)到極限平衡狀態(tài)假定滑動(dòng)土楔ABC是剛體

假定為砂性土分析土楔ABC的靜力平衡條件

主動(dòng)狀態(tài)被動(dòng)狀態(tài)第52頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月ABCH無粘性土的被動(dòng)土壓力WRE+=90+-

、EWER第53頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月Q值隨滑動(dòng)面傾角變化最危險(xiǎn)滑動(dòng)面上的抵抗力是其中的最小值（被動(dòng)土壓力）第54頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月EEp－庫侖被動(dòng)土壓力系數(shù)土壓力分布：三角形分布第55頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月第56頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月

6.4

土壓力計(jì)算方法的一些問題

——朗肯理論與庫倫理論的比較假設(shè)墻背直立、光滑；墻后填土水平；應(yīng)用范圍受到限制。朗肯理論：從土中一點(diǎn)極限平衡應(yīng)力狀態(tài)出發(fā)。第57頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月

考慮了墻背與土體之間的摩擦力；可用于墻背傾斜、填土面傾斜的復(fù)雜情況。但僅適用于砂土庫侖理論：從滑動(dòng)土楔的整體靜力平衡條件出發(fā)。第58頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月

兩種土壓力理論的比較分析方法E朗肯理論庫侖理論土體內(nèi)各點(diǎn)均處于極限平衡狀態(tài)：極限應(yīng)力法剛性楔體，滑面上處于極限平衡狀態(tài)：滑動(dòng)楔體法先求土壓力強(qiáng)度p先求總土壓力E極限平衡狀態(tài)第59頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月

應(yīng)用條件E朗肯理論庫侖理論

墻背光滑豎直填土水平

墻背、填土無限制粘性土一般用圖解法

坦墻

坦墻

墻背垂直，填土傾斜兩種土壓力理論的比較第60頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月

計(jì)算誤差——朗肯土壓力理論

WREa'Ea實(shí)際0WREpEp'

主動(dòng)土壓力偏大

被動(dòng)土壓力偏小第61頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月

計(jì)算誤差——庫侖土壓力理論

實(shí)際滑裂面不一定是平面

主動(dòng)土壓力偏小

被動(dòng)土壓力偏大滑動(dòng)面滑動(dòng)面主動(dòng)土壓力搜索得到的不一定是最大值被動(dòng)土壓力搜索得到的不一定是最小值第62頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月

計(jì)算誤差——結(jié)論

如果=0，滑裂面是直線，;兩種理論計(jì)算Ka,Kp相同如果0Ka

朗肯偏大10%左右，工程偏安全 庫侖偏小一些（可忽略)；

Kp

朗肯偏小可達(dá)幾倍； 庫侖偏大可達(dá)幾倍;在實(shí)際工程問題中，土壓力計(jì)算是比較復(fù)雜的。工程中使用被動(dòng)土壓力較少。因?yàn)樗柘鄬?duì)位移太大第63頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月6.5

擋土墻設(shè)計(jì)6.5.1概述6.5.2擋土墻的構(gòu)造與布置6.5.3擋土墻土壓力計(jì)算6.5.4擋土墻設(shè)計(jì)總則6.5.6重力式擋土墻設(shè)計(jì)第64頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月6.5.1

概述1.擋土墻的含義用來支擋天然邊坡或人工填土邊坡以保持土體穩(wěn)定的建筑物。為防止土體滑塌而修筑的，主要承受側(cè)向土壓力的墻式建筑物。2.擋土墻的作用1）防止路基邊坡或基底滑動(dòng)；2）收縮坡腳，減少占地面積，保護(hù)重要建筑物；3）防止水流沖刷和浸蝕，防止壓縮河床等作用；4）支擋滑坍，縮短涵洞長(zhǎng)度，保護(hù)橋臺(tái)及連接路堤等作用。一、擋土墻(RetainingWall)的用途第65頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用：支撐路堤、路塹、隧道洞口、橋梁兩端及河岸等。第66頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月3.

擋土墻的使用場(chǎng)合1)路塹擋墻

用于陡峭山坡的路塹底部，降低邊坡高度、減少開挖或者邊坡防止地質(zhì)不良地段的滑坡。第67頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月2)路堤擋墻

收縮坡腳，減少填方量；防止邊坡或基底(對(duì)于陡坡路堤)滑動(dòng)，保證沿河路堤不受水流沖刷。第68頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月3)路肩擋墻

用于支擋陡坡路堤下滑；抬高公路路基高程；收縮坡腳，減少占地，減少填方量。第69頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月4)山坡?lián)鯄τ糜谥跎狡赂采w層或滑坡下滑。第70頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月用作支承橋梁上部建筑及保證橋頭填土穩(wěn)定。5)橋頭擋墻第71頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月二、擋土墻的類型按擋土墻位置分:路塹擋墻，路堤擋墻，路肩擋墻和山坡?lián)鯄Φ?。按擋土墻的墻體材料分:石砌擋墻，混凝土擋墻，鋼筋混凝土擋墻，磚砌擋墻，木質(zhì)擋墻和鋼板墻等。按擋土墻的結(jié)構(gòu)形式分:重力式，半重力式，衡重式，懸臂式，扶壁式，錨桿式，拱式，錨定板式，板樁式和垛式等。第72頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月重力式擋土墻(Gravityretainingwall)1.依靠墻身自重承受土側(cè)壓力2.一般用漿砌片石砌筑，在缺乏石料地區(qū)或墻身較高時(shí)也用混凝土灌注3.形式簡(jiǎn)單、取材容易、施工簡(jiǎn)便，但對(duì)地基的承載能力要求較高第73頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月懸臂式擋土墻(Cantileverretainingwall)1.采用鋼筋混凝土材料、由立臂、墻趾板、墻踵板三部分組成，墻的斷面尺寸較小2.墻高時(shí)立臂下部的彎矩較大，需設(shè)置較多鋼筋3.宜在石料缺乏、地基承載力較低的填方地段位用4.墻高不宜大于7m第74頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月扶壁式擋土墻(Counterfortretainingwall)1.當(dāng)懸臂式擋墻的立臂較高時(shí)，沿墻長(zhǎng)方向每隔一定距離加一道扶壁把墻面板和墻踵板連接起來，以減小立臂下部的彎矩2.扶壁式擋墻宜在石料缺乏、地基承載力較低的地段使用，墻高不宜大于10m。第75頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月錨定板擋土墻(Anchoredbulkheadretainingwall)

錨定板擋土墻是由鋼筋混凝土墻面板和錨桿及錨定板共同組成，靠固定在穩(wěn)定區(qū)的錨定板提供的抗拔力來維持墻體的穩(wěn)定。第76頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月加筋土擋土墻(Reinforcedearthretainingwall)1.由墻板、拉筋和填料共同組成的擋土結(jié)構(gòu)，由拉筋和填土間的摩阻力來抵抗側(cè)向土壓力；2.加筋土擋土墻適用于石料缺乏地區(qū)，由于其為柔性結(jié)構(gòu)，對(duì)地基承載力的要求不高，能適應(yīng)地基輕微的變形，一般對(duì)墻高沒有限制。第77頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月第78頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月6.5.2擋土墻的構(gòu)造與布置一、擋土墻的構(gòu)造擋土墻的組成示意圖（一）墻身

第79頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月1.墻背石砌擋土墻斷面形式圖a)仰斜；b)垂直；c)俯斜；d)凸形折線式；e)衡重式2.

墻面考慮墻趾處地面的橫坡度。第80頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月3.

墻頂石砌擋土墻墻頂?shù)淖钚挾?，漿砌的不小于50cm，干砌的不小于60cm。為保證交通安全，在地形險(xiǎn)峻地段，或過高過長(zhǎng)的路肩墻的墻頂應(yīng)設(shè)置護(hù)欄。4.護(hù)欄墻頂墻面墻背傾角α護(hù)欄第81頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）基礎(chǔ)1.

基礎(chǔ)形式的選擇擋土墻通常采用淺基礎(chǔ)，只有在特殊情況下，才使用樁基。絕大多數(shù)擋土墻的基礎(chǔ)直接設(shè)置在天然地基上。當(dāng)?shù)鼗浫酰瑝ι磔^高時(shí)，為減少基底壓應(yīng)力，增加穩(wěn)定性，墻趾可做成臺(tái)階，以拓寬基底。地基為較弱土層時(shí)，可用砂礫、碎石、礦渣或石灰土等質(zhì)量較好的材料換填，以提高地基承載力。第82頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月a）擴(kuò)大基礎(chǔ)；b)鋼筋混凝土底板；c)臺(tái)階形基礎(chǔ)；d)拱形基礎(chǔ)（縱斷面）第83頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月2.

基礎(chǔ)埋置深度的確定考慮沖刷線及凍結(jié)深度。（三）排水設(shè)施1.

排水設(shè)施的作用2.

排水設(shè)施包括地面排水和墻身排水兩部分第84頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月泄水孔第85頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）沉降縫與伸縮縫為防止因地基不均勻沉陷而引起墻身開裂，應(yīng)根據(jù)地基地質(zhì)條件及墻高墻身斷面的變化情況，設(shè)置沉降縫；為了減少圬工砌體因硬化收縮和溫度變化作用而產(chǎn)生的裂縫，須設(shè)置伸縮縫。第86頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月沉降縫與伸縮縫第87頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月二、擋土墻的布置（一）擋土墻的橫向布置主要是在路基橫斷面圖上進(jìn)行擋土墻位置的選定，確定出是路塹墻、路肩墻、路堤墻或浸水擋墻，并確定斷面形式及初步尺寸。確定擋土墻的起訖點(diǎn)和墻長(zhǎng)，選擇擋土墻與路基或其他結(jié)構(gòu)物的銜接方式。按地基及地形情況進(jìn)行分段，確定伸縮縫與沉降縫的位置。布置各段擋土墻的基礎(chǔ)。布置泄水孔的位置，包括數(shù)量、間隔和尺寸等。（二）擋土墻的縱向布置第88頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月6.5.3擋土墻土壓力計(jì)算一、作用在擋土墻上的力系主要力系：擋土墻自重及位于墻上的衡載；墻后土體的主動(dòng)土壓力（包括超載）；基底的支撐力與摩阻力；墻前土體的被動(dòng)土壓力；浸水墻的常水位靜水壓力及浮力。附加力：季節(jié)性或規(guī)律性作用于墻的各種力，如波浪沖擊、洪水。特殊力：偶然出現(xiàn)的力，如地震力、水面物撞擊力等。作用在擋土墻上的力系第89頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月在一般地區(qū)，擋土墻設(shè)計(jì)僅考慮主要力系，在浸水地區(qū)還應(yīng)考慮附加力，而在地震區(qū)應(yīng)考慮地震對(duì)擋土墻的影響。各種力的取舍，應(yīng)根據(jù)擋土墻所處的具體工作條件，按最不利的組合作為設(shè)計(jì)的依據(jù)。第90頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月二、一般條件下庫侖(Coulomb)主動(dòng)土壓力計(jì)算主動(dòng)土壓力(Activeearthstress)被動(dòng)土壓力(Passiveearthstress)靜止土壓力(Staticearthstress)三種不同性質(zhì)的土壓力第91頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月路基擋土墻的土壓力考慮：路基擋土墻一般都有可能有向外的位移或傾覆，因此，在設(shè)計(jì)中按墻背土體達(dá)到主動(dòng)極限平衡狀態(tài)考慮，且取一定的安全系數(shù)以保證墻背土體的穩(wěn)定。墻趾前土體的被動(dòng)土壓力一般不計(jì)。庫倫理論的基本假定：(1)

假設(shè)墻背填料為均質(zhì)的散粒體，粒間僅有摩阻力而無粘結(jié)力存在。擋土墻和土楔是無壓縮或拉伸變形的剛體。第92頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)當(dāng)墻后土體開始破裂時(shí)，土體處于極限平衡狀態(tài)，破裂棱體在其自重G、墻背反力E和破裂面上反力R的作用下維持靜力平衡。(4)

通過墻踵假擬若干個(gè)破裂面；而其中使主動(dòng)土壓力值達(dá)到最大的那個(gè)破裂面，即為最大危險(xiǎn)的破裂面。(2)

當(dāng)墻身向外移動(dòng)或繞墻趾外傾時(shí)，墻背填料內(nèi)會(huì)出現(xiàn)一通過墻踵的破裂面。將具有和對(duì)數(shù)螺旋線相似的實(shí)際破裂面以一平面代替。(5)

假定土壓應(yīng)力沿墻高呈直線分布，土壓力作用在墻高的下三分點(diǎn)處（土楔上無荷載作用時(shí)），與墻背的法線夾角為δ。第93頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月1.破裂面交于內(nèi)邊坡由正弦定理：第94頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月將破裂棱體自重G轉(zhuǎn)換為擋土墻高H的函數(shù)，得:式中：γ—墻后填土的重度（kN/m3）

φ—填土的內(nèi)摩擦角(°)δ—墻背與填土間的摩擦角(°)β—墻后填土表面的傾斜角(°)，

α—墻背傾斜角(°)，俯斜墻背α為正，仰斜墻背α為負(fù)；

H—擋土墻高度(m)第95頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月最大主動(dòng)土壓力——最危險(xiǎn)破裂面的確定當(dāng)參數(shù)ψ、、δ、α、β固定時(shí)，Ea隨破裂面的位置而變化，即Ea是破裂角θ的函數(shù)。取dEa/dθ=0，得到最大土壓力公式和最危險(xiǎn)破裂角如下：P＝cosαsinβcos(ψ-)-sincosψcos(α-β)Q=cos(α-β)cos(ψ+)-cos(ψ-)cos(α+δ)R＝cossinψcos(α-β)-sinαcos(ψ-)cosβ

第96頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月土壓力通式：Ea=γ(A0tgθ-B0)cos(θ+φ)/sin(θ+ψ)2.破裂角交于路基面a)交于荷載內(nèi)側(cè)；b)交于荷載中部；c)交于荷載外側(cè)。第97頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月1)破裂面交于荷載中部

2)破裂面交于荷載外側(cè)

3)破裂面交于荷載內(nèi)側(cè)

第98頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月3.破裂面交于外邊坡第99頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月第100頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月

當(dāng)擋土墻出現(xiàn)以下任何一種狀態(tài)，即認(rèn)為超過了承載力極限狀態(tài)：1)整個(gè)擋土墻或擋土墻的一部分作為剛體失去平衡；2)擋土墻構(gòu)件或連接部件因材料強(qiáng)度超過而破壞，或因過度塑性變形而不適于繼續(xù)承載；3)擋土墻結(jié)構(gòu)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系或局部失去平衡。一、擋土墻的設(shè)計(jì)原則1.承載力極限狀態(tài)6.5.4擋土墻設(shè)計(jì)總則第101頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月

擋土墻出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，即認(rèn)為超過了正常使用極限狀態(tài)：1)影響正常使用或外觀變形；2)影響正常使用或耐久性的局部破壞（包括裂縫）；3）影響正常使用的其它特定狀態(tài)。2.

正常使用極限狀態(tài)第102頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月6.5.5重力式擋土墻設(shè)計(jì)一、擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算1.

抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算

為保證擋土墻抗滑穩(wěn)定性，應(yīng)驗(yàn)算在土壓力及其他外力作用下，基底摩阻力抵抗擋土墻滑移的能力，用抗滑穩(wěn)定系數(shù)Kc表示。第103頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月若將豎直方向的力和水平方向的力Ex分別按傾斜基地的法線方向和切線方向分解，則傾斜基地法向力和切向力為：式中：—基底傾角，即基底與水平面的夾角。擋土墻在設(shè)置傾斜基地后的抗滑穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)為：

第104頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月增加抗滑穩(wěn)定性的方法土質(zhì)地基，不陡1:5；巖石地基，不陡于1:3凸榫的高度按照抗滑穩(wěn)定性要求設(shè)計(jì)，高寬比滿足圬工剛性角的要求傾斜基底凸榫基底第105頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月2.

抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算檢查墻身繞墻趾向外轉(zhuǎn)動(dòng)傾覆的抵抗能力。式中：

ZG—墻身、基礎(chǔ)及其上的土重合力重心到墻趾的水平距離，m；

Zy—土壓力垂直分力作用點(diǎn)到墻趾的水平距離，m；

Zx—土壓力水平分力作用點(diǎn)到墻趾的水平距離，m；第106頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月改善擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性措施①改變墻身胸坡或背坡。當(dāng)橫向斷面凈空不受限制，地面較平緩，可放緩胸坡是墻體重心后移，增大抗傾力臂。也可以改變數(shù)值墻背為仰斜墻背。②改變墻身斷面類型。當(dāng)橫向坡度較陡，凈空受限制時(shí)，可采用衡重臺(tái)，或卸荷板等減少土壓力，增大穩(wěn)定力矩③展寬墻趾。展寬已有擴(kuò)大基礎(chǔ)，直接增大穩(wěn)定力矩，這是常用的方法。第107頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月增加抗傾覆穩(wěn)定性的方法

1.

展寬墻趾

2.

改變墻面及墻背坡度

3.

改變墻身斷面類型

第108頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月二、基底應(yīng)力及合力偏心距驗(yàn)算為了保證擋土墻基底應(yīng)力不超過地基承載力，應(yīng)進(jìn)行基底應(yīng)力驗(yàn)算；同時(shí)，為了避免擋土墻不均勻沉陷，控制作用于擋土墻基底的合力偏心距。第109頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月1.基礎(chǔ)地面的壓應(yīng)力(1)軸心荷載作用時(shí)式中：P—基底平均壓應(yīng)力，kPa；

A—基礎(chǔ)底面每延米的面積，即基礎(chǔ)寬度，B1.0(m2)

N1—每延米作用于基底的總豎向力設(shè)計(jì)值，kN；第110頁，課件共120頁，創(chuàng)