最新7挡土墙与土压力汇总
土压力与挡土墙
体位移量很大。
图3 墙身位移与土压力的关系
静止土压力的计算
静止土压力计算；如房屋地下室外墙、地下水池侧墙以及 其他不产生位移的挡土结构，作用在外墙上的土压力均可 认为是静止土压力。
在墙后填土中任意深度Z处取一微小单元体，作用于单元 体水平面上的应力为Z ，则该点的静止土压力，即侧压力 强度为：
a 2( h H )K a ( q H )ta 2 ( 4 n 0 5 2 ) 3 .1 K 5 a P
总主动土压力 Ea= 1 ( 2.8+35.1)6=113.8KN/ m 2
土压力作用点位置 z= h2a1a2 2.15m 3 a1a2
墙后填土中有地下水位时的土压力
粘性土，地下水位以下按饱和重度计算土压力，土压力分 布在地下水位处有一转折点，不再另计静水压力，称为 “水土合算”
(3)计算墙底处土压力强度 a2HaK 2cKa3.5 8K 2 Pa
p2HpK 2cKp20 .07 K 8Pa
(4)计算单位墙长的总压力
Zc
2c
Ka
1.446m
E a1 2(H Z0)a26.6 3K 5/N m E P1 2H 2K p2 cK p5.8 3K 6 5/m N
[例2] 挡土墙高H=5m，墙背倾角
2sin co csos()2[K (qsin()sin()sin co )sK (q
1
sin()sin()sin co )s2 ]}
Kq 12hqssiinn(co)s
2c H
《建筑地基基础规范》公式具有普遍性,但计算系数 较繁。
（1）当填土为无粘性土时，可按库仑土压力理论确 定；
第七章 挡土墙
第7章挡土墙7．1 概述7．2 挡土墙的类型7．2．1 重力式挡土墙重力式挡土墙靠本身的重量保持墙身的稳定。
从受力情况分析，仰斜式的主动土压力最小，俯斜式的主动土压力最大。
7．2．2 悬臂式挡土墙适用于重要工程中墙高大于5m，地基土较差，当地缺乏石料等情况。
7．2．3 扶壁式挡土墙当墙高达于8m时，墙后填土较高，若采用悬臂式挡土墙会导致墙身过厚而不经济。
7．2．4 板桩式挡土墙分为钢板桩、木板桩和钢筋混凝土板桩墙等。
7．3 作用在挡土墙上的土压力7．4 重力式挡土墙7．4．1 重力式挡土墙的选型1．使墙后土压力最小仰斜墙主动土压力最小，俯斜墙主动土压力最大，垂直墙主动土压力处于仰斜和俯斜两者之间。
2．墙的背坡和面坡的选择3．基底逆坡坡度4．墙趾台阶7．4．2 重力式挡土墙的构造1．挡土墙的埋置深度土质地基一般不小于0.5m。
2．墙身构造一般块石挡土墙顶宽不应小于0.4m。
3．排水措施可分别采用50×100mm、100×100mm、150×200mm矩形空，或采用50～100mm的圆孔。
孔眼间距为2～3m。
若挡土墙高度大于12m，则应根据不同高度加设泄水孔。
4．填土质量要求应该选择抗剪强度高、性质稳定、透水性好的粗颗粒材料作填料，例如卵石、砾石、粗砂、中砂等。
用粘性土作回填涂料是不合适的，因为粘性土遇水体积会膨胀，干燥时又会收缩，性质不稳定，由于交错膨胀与收缩可在挡土墙上产生较大的侧应力。
不能用的回填土为淤泥、耕植土、成块的硬粘土和膨胀型粘土。
5．沉降缝和伸缩缝可把沉降缝兼作伸缩缝，一般每隔10～20m设置一道，缝宽约2cm，缝内嵌填柔性防水材料。
6．挡土墙的材料要求7．挡土墙的砌筑质量7．4．3 重力式挡土墙的计算挡土墙的计算通常包括下列内容：①抗倾覆验算；②抗滑移验算；③地基承载力验算；④墙身强度验算；⑤抗震计算。
应使抗倾覆力矩大于倾覆力矩，两者之比值为抗倾覆安全系数K t，即6.10≥⋅⋅+⋅=fax faz t z E x E x G K （7-3）式中 K t ---每延米抗倾覆安全系数；G---每延米挡土墙的重力；E ax ---每延米主动土压力的水平分力)sin(δα-⋅=a ax E E （7-4） E az ---每延米主动土压力E a 的垂直分力)cos(δα-=a az E E （7-5） x 0、x f 、z f ---分别为G 、E az 、E ax 至墙趾O 点的距离tan cot .αα⋅-=-=b z z z b x f f f （7-6）（7-7）式中 b---基底的水平投影宽度；z---土压力作用点离墙踵的高度； α---墙背与水平线之间的夹角； α0---基底与水平线之间的夹角。
第六章土压力和挡土墙
第六章土压力和挡土墙名词解释：1、挡土墙：用来支撑天然或人工土坡，防止土体滑坍的构筑物。
2、土压力：墙后填土的自重或填土表面上的荷载对墙产生的侧向压力3、静止土压力：挡土墙在墙后填土的推力或其他外力作用下，不发生任何移动或滑动，这时墙背上的土压力，称为静止土压力。
4、主动土压力：挡土墙受到墙后填土的作用产生离开填土方向的移动，当移动量足够大，墙后填土土体处于极限平衡状态时，墙背上的土压力称为主动土压力。
5、被动土压力：挡土墙受外力作用向着填土方向移动，挤压墙后填土使其处于极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力称为被动土压力。
6、朗肯土压力理论：根据半空间的应力状态和土的极限平衡条件得出土压力的计算方法。
7、临界深度：对墙后填土为粘性土的挡土墙，若离填土面某一深度处的主动土压力等于零，该深度称为临界深度。
8、库仑土压力理论：是根据墙后土体处于极限平衡状态并形成一滑动楔体时，从楔体的静力平衡条件得出土压力的理论。
填空题1、根据墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可分为、和被动土压力三种。
2、在相同条件下，产生主动土压力所需的培身位移量Δa与产生被动土压力所需的墙身位移量Δp的大小关系是。
3、在挡土墙断面设计验算中考虑的主要外荷载是。
4、挡土墙按其刚度及位移方式可分为——、——和临时支撑三类。
5、根据朗肯土压力理论，当墙后土体处于主动土压力状态时，表示墙后土体单元应力状态的应力圆与土体抗剪强度包线的几何关系是——。
6、根据朗肯土压力理论，当墙后土体处于被动土压力状态时，表示墙后土体单元应力状态的应力圆与土体抗剪强度包线的几何关系是————。
7、挡土墙墙后土体处于朗肯主动土压力状态时，土体剪切破坏面与竖直面的夹角为——；当墙后土体处于朗肯被动土压力状态时，土体剪切破坏面与水平面的夹角为——。
8、若挡土墙墙后填土抗剪强度指标为c、Ф，则主动土压力系数等于——，被动土压力系数等于——。
9、墙后为粘性填土时的主动土压力强度包括两部分：一部分是由土自重引起的土压力，另一部分是由——引起的土压力。
土压力与挡土墙
土压力与挡土墙1.引言土压力指的是土壤中由于自重形成的垂直向下作用的力量，它是设计和施工土木工程如挡土墙时需要考虑的重要因素之一。
挡土墙则是一种常用的结构，用于抵抗土壤的水平推力，以保护建筑物、道路和堤坝免受土壤侵蚀和坍塌。
本文将探讨土压力对挡土墙的影响以及常用的挡土墙结构及其工作原理。
2.土压力的形成与影响土压力的形成是由于土体的自重以及外部施加的荷载导致土壤颗粒间的相互压实和相对位移，从而产生一个向下和向外的力。
土体的类型、密实度、粒径分布以及施加在土体上的荷载等因素都会影响土压力的大小和分布。
土压力对挡土墙的影响主要体现在以下几个方面：2.1 挡土墙的稳定性土压力是挡土墙稳定性设计中重要的考虑因素之一。
挡土墙在承受土压力作用时，必须能够平衡土体的水平推力，以防止挡土墙的倾覆或滑移。
设计挡土墙时需要充分考虑土压力的大小和分布，以确定墙体的尺寸、材料和支护结构等。
2.2 墙身和基础结构的变形土压力会导致挡土墙墙身和基础结构的变形。
墙身受到土压力的作用会发生弯曲和变形，因此需要合理设计挡土墙的截面形状和墙体厚度，以保证结构的稳定性和变形控制。
基础结构受到土压力的影响也会发生沉降和倾斜等变形，需要采取适当的基础处理措施，如加固基础或采用合适的基础形式。
2.3 挡土墙的开挖工作在挡土墙的建设过程中,需要进行土体的开挖工作。
开挖后形成的挖土面会受到土压力的作用，特别是在挖土面上部往下依次深挖的过程中，土压力会导致挖土面的塌方和土体的失稳。
为了保证挖土面的稳定，常常需要采取支护措施，如钢筋混凝土构造、土工合成材料和挡土结构的设置等。
3.常用挡土墙结构及其工作原理为了有效地抵抗土压力，保护建筑物和其他工程设施的稳定，人们设计和建造了各种各样的挡土墙结构。
以下是常见的几种挡土墙结构及其工作原理：3.1 重力挡土墙重力挡土墙是由自身的重量来抵抗背后土压力的，通过墙体的自重产生与土压力相反的水平力，实现力的平衡。
挡土墙及土压力计算
RD 一定位于 R 的下方，即 RD 与 N 之间的夹角φD 一定大于 R 与 N 之间的夹角φ ，鉴于
挡土墙：为G防止12土体 坍H 塌2 而sin修(9建0第o的s六i挡n章(土：结挡)构土)s。inc墙土(o9及s压02 o土力压：墙力后计 )土算体对墙背的作用力称为土压力。
一、三种土压力——根据墙、土间可能的位移方向的不同，土压力可以分为三种类型：
1.主动土压力 Ea——在土压力作用下，挡土墙发生离开土体方向的位移，墙后填土达到极
2.被动土压力 压力系数，应用时，查表。
其中
库仑被动土
Ep 沿深度呈三角形分布，其作用点距墙底 H/3，位于墙背法线下方，与墙背法线成δ角。 库仑理论应用中的几个问题 1. 关于δ的取值: δ值与墙后填土的性质、填土含水量及墙背的粗糙程度变化于 0～φ之间，实用中常取δ =1/2～1/3φ。 2. 当墙后填土为粘性土时——为了得到确切的解析解，库仑理论假设墙后填土为无粘性土，
二、三种土压力在数量上的关系
墙、土间无位移，墙后填土处于弹性平衡状态，与天然状态相同，此时的土压力为静止土压
力；在此基础上，墙发生离开土体方向的位移，墙、土间的接触作用减弱，墙、土间的接触
压力减小，因此主动土压力在数值上将比静止土压力小；而被动土压力是在静止土压力的基
础上墙挤向土体，随着墙、土间挤压位移量的增加，这种挤压作用越来越强，挤压应力越来
此，实用中，可考虑将粘性土的φ值适当增大，用增大后的Δφ来近似考虑 c 值对土压力的
挡土墙上的土压力
切，如图 6.6 中圆Ⅰ所示。
σx z
σz
（a）
α = 45 o + ϕ / 2
（b）
α ′ = 45 o − ϕ / 2
第六章
挡土墙上的土压力
在房屋建筑、水利、铁路以及公路和桥梁工程中，为防止土体坍塌给工程造成危害，通 常需要设计相应的构筑物支挡土体，这种构筑物称之为挡土墙，挡土墙的结构型式可分为重 力式、悬臂式和扶壁式等，通常用块石、砖、素混凝土及钢筋混凝土等材料建成，如图 6.1 为最常见块石砌筑的重力式挡土墙照片，图 6.2 为工程中常见的几种挡土墙应用实例，分别 为支撑建筑周围填土的挡土墙、地下室侧墙、桥台以及贮藏粒状材料的挡墙等，箭头所指为 作用在挡土墙上土压力。
（6.2）
由式（6.1）可知，静止土压力沿墙高呈三角行分布［图 6.3（ c ）］，如取单位墙长，作
用在墙上的静止土压力为：
E0
=
1 2
γh
2
k
0
式中 h ——挡土墙墙高（m）。
E0 的作用点在距离墙底 h/3 处。
6.3 朗肯土压力理论
一、 基本概念
朗肯土压力理论是通过研究弹性半空间体内的应力状态，根据土的极限平衡条件而得出 的土压力计算方法。
时［图 6.3（ b ）］，作用在墙背上的土压力称为被动土压力，一般用 E p。如拱桥桥台在桥上
荷载作用下挤压土体并产生一定量的位移，则作用在台背的侧压力属被动土压力。
（3）静止土压力：当挡土墙静止不动，墙后土体处于弹性平衡状态时［图 6.3（ c ）］，作 用在墙背上的土压力称为静止土压力，用 E0 表示。如地下室外墙、地下水池侧壁、涵洞的
土力学-土压力及挡土结构
间有摩擦力），④填土为无粘性土的土压力计算。
•3.库仑公式推导
对土楔ABC作受力分析,受到三 个力W、R、E作用，由平衡 条件及正弦定律得库仑主动土压
力Ea和被动土压力EP的算式
——滑裂面与水平面的夹角 ——墙背与土之间的摩擦角，外摩擦角。 ——土与土之间的摩擦角，内摩擦角。
HK p
Ep作用在距离墙底H/3处
Ep
1
2
H2
kp
朗肯主动土压力 pa z ka 2c ka
Ka=tan2(45o — /2 )
•7.3.3 常见情况下朗肯主动土压力计算
（1）填土面有连续均布荷载q 土压力的计算方法是将均布荷载换算成当量的土重。
hq
pa qka 2c ka q
计算步骤
3.挡土墙验算
A.稳定性验算:抗倾覆验算和抗滑移验算 B.地基承载力验算
C .墙身强度验算、变形验算
4.如不满足条件，重新改变尺寸，再验算
• 7.5.5 防水排水设计
孔直径不小于100mm 坡度5%间距2～3米
砂土、卵石，500mm宽
图7.21 挡土墙排水防水设计
1
3tg2
45
2
2c
tg
45
2
将σ1=pp 、σ3=γz代入上式，得
令kp=tan2(45o + /2 )可得 pp z kp 2c kp
无粘性土 c=0
pp z kp
kp——被动土压力系数
挡土墙压力汇总
土重。当填土面水平时，当量的土层厚度为:
h
'
q
h' q
q
h
Ea
(h h ' ) K a
填土面有均布荷载的土压力计算
如填土为无粘性土时 墙顶的土压力强度为:
填土为粘性土 呢?
aa h ' Ka
墙底的土压力强度为:
ab (h h ) Ka (q h) Ka
2
无粘性土：
a ztg (45 ) zK a
2
K a 主动土压力系数, K a tg (45 ) 2
2 0
2
c 填土的粘聚力( KPa)
由以上公式可知：
无粘性土的主动土压力强度与z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：
一破裂面BC破坏时，土楔ABC向上滑动，并处于被
动极限平衡状态。
滑 面
Ep
G
Rp
Ep
Rp
G
90
sin( ) Ep G sin( )
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：
1 2 E p H 2 cos 2 ( ) sin( ) sin( ) cos cos( )1 cos( ) cos( )
朗金和库伦土压力理论都是由墙后填土处于极限平衡
状态的条件得到的。但朗金理论求得是墙背各点土压力
强度分布，而库伦理论求得是墙背上的总土压力。
朗金理论在其推导过程中忽视了墙背与填土之间的摩
擦力，认为墙背是光滑的，计算的主动土压力误差偏大，
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主动土压力 Ea：一般挡土墙
拱桥桥台
被动土压力 Ep: 桥台
7.2 静止土压力计算
静止土压力
– 墙体不发生任何位移
=0
相当于天然地基土的应力 状态（侧限状态）
——k0 应力状态
地下室
嵌岩的挡土墙
7.2 静止土压力计算
z
sv
p0=sh
sh
sv
sv z
sh K0z
p0shK0z
K0: 静止土压力系数
sf s
s1 s
7.2 静止土压力计算
静止土压力计算
z
p0 K0z
H
E0
1H 3
K0H
总静止土压力
E0
1 2
K0H2
7.3 朗肯土压力理论
1 朗肯极限平衡应力状态
自重应力作用下，半无限土体内各点的应力从 弹性平衡状态发展为极限平衡状态的情况。
s1
s3
45+/2
主动极限平衡应力状态
s3f K0sv sv=z s
板桩上土压力 实测 计算
板桩变形
7.1 概述
临时支撑
➢土压力分布受施工过程和变位条件的影响
临时支撑系统的位移及土压力分布
7.1 概述
•刚性挡土墙
土压力计算比较简单，其它类型的土压力计算 大都以刚性墙为依据
•本章要讨论的中心问题
刚性挡土墙上的土压力性质及土压力计算，包 括土压力的大小、方向、分布及合力作用点
s1sv z
水平向应力为小主应力
s1 pa=s3
s3sh pa
无粘性土的极限平衡条件
s3s1tg 2(45 -/2)
45+/2
于是：主动土压力强度
ss p ah3zt2 g (4- 5 /2 )pa=s3f K0sv
z
sv=z s
7.3 朗肯土压力理论
•朗肯主动土压力计算－填土为无粘性土（砂土）
7.3 朗肯土压力理论
s13 s31
45-/2
被动极限平衡应力状态
K0sv sv=z
s1f s
7.3 朗肯土压力理论
2 朗肯土压力计算 假定： 墙背垂直光滑，填土表面水平
sv
z
H
sh
于是： sv、 sh为主应力，且sv=z
7.3 朗肯土压力理论
•朗肯主动土压力计算－填土为无粘性土（砂土）
竖向应力为大主应力
7挡土墙与土压力
7.1 概述
•挡土结构物(挡土墙)
用来支撑天然或人工斜坡不 致坍塌以保持土体稳定性，或使 部分侧向荷载传递分散到填土上 的一种结构物。
•挡土结构物上的土压力
由于土体自重、土上荷载或 结构物的侧向挤压作用，挡土结 构物所承受的来自墙后填土的侧 向压力。
7.1 概述
E
地下室
填土
E
桥面
E
地下室侧墙 重力式挡土墙
拱桥桥台
挡土支墙挡 撑的土 土墙 坡几的 种类型
填土
E
堤岸挡土墙
填土
E
7.1 概述
刚性挡土墙
➢本身变形极小，只能发生整体位移
重力式
悬臂式
扶壁式
锚拉式 （锚碇式）
7.1 概述
刚性挡土墙的位移及土压力分布
7.1 概述
柔性挡土墙
➢本身会发生变形，墙上土压力分布形式复杂
锚杆 板桩
45-/2
无粘性土的极限平衡条件
s3s1tg 2(45 -/2)
s1s3tg 2(45 /2)
ss 于是：被动土压力强度 p ph1zt2 g (4 5/2 )
K0sv
sv=z
s pp=s1f
7.3 朗肯土压力理论
•朗肯被动土压力计算－填土为无粘性土（砂土）
被动土压力强度
s3
ppztg ：K0n/(1-n) 由于土的 n很难确定，K0常用经验公式计算
对于砂土、正常固结粘土 K01-sin
7.2 静止土压力计算
z
sv
p0=sh
sh
sv
s1sv z s3shK0z
K01-sin
s s1 1 -s s3 31 1 -K K0 02- ssin in
极限平衡状态： s1 -s3 sin s1 s3
s3sh pa
pa=s3f K0sv sv=z s
粘性土的极限平衡条件
ss 3 1 t2 g ( 4 - 5 /2 ) - 2 c t( 4 g - 5 /2 )
于是：主动土压力强度
ss p a h 3 z t2 ( g 4 - / 5 2 ) - 2 c t( 4 g - / 5 2 )
z0
2c Ka
H
Ea
1 3 (H - z0)
总主动土压力
paHaK-2c Ka
Ea
1 2
(HKa
-
2c
Ka )(H -z0)
12H2Ka -2cH
2c2
Ka
7.3 朗肯土压力理论
•朗肯被动土压力计算－填土为无粘性土（砂土）
竖向应力为小主应力
s3 sv z
水平向应力为大主应力
s3
z
pp=s1
s1 sh pp
7.3 朗肯土压力理论
•朗肯主动土压力计算－填土为粘性土
主动土压力强度 负号
pazKa-2c Ka
Katg 2(45 -/2)
－朗肯主动土压力系数
z0
2c Ka
－ z0 z0
z<z0 pa 0
z>z0 pazKa-2c Ka
45+/2
7.3 朗肯土压力理论
•朗肯主动土压力计算－填土为粘性土
－ z0
ss 3 1 t2 g ( 4 - 5 /2 ) - 2 c t( 4 g - 5 /2 ) ss 1 3 t2 g ( 4 5 /2 ) 2 c t( 4 g 5 /2 )
于是：被动土压力强度
ss p p h 1 z t2 ( g 4 5 / 2 ) 2 c t( 4 g 5 / 2 )
主动土压力强度
paztg 2(45 - /2)
pa zKa
Katg 2(45 -/2)
－朗肯主动土压力系数
总主动土压力
s1
z
pa=s3
45+/2
EaKaH2/2
Ea
1 2
KaH2
1H 3
pa KaH
7.3 朗肯土压力理论
•朗肯主动土压力计算－填土为粘性土
竖向应力为大主应力
s1sv z
水平向应力为小主应力
7.1 概述
墙体位移与土压力类型
7.1 概述
墙体位移与土压力类型
E
静止土压力 E0
主动土压力 Ea
被动土压力 Ep
_ H
土压力 E Ep
H
1~5%
E0 Ea
1~5% 0
H
+
H
7.1 概述
土压力的类型
挡土墙所受土压力 的大小并不是一个 常数，而是随位移 量的变化而变化。
桥面
E
静止土压力 E0：坚硬地基上，断面较大
z
pp zKp
Kpt g2(45/2) －朗肯被动土压力系数
总被动土压力
Ep
1 2
KpH2
45-/2
Ep KpH2/2
1 H
3
pp KpH
7.3 朗肯土压力理论
•朗肯被动土压力计算－填土为粘性土
竖向应力为小主应力
s3 sv z
水平向应力为大主应力
s1 sh pp
K0sv sv=z
s pp=s1f
粘性土的极限平衡条件