土压力、地基承载力和边坡稳定
土压力理论
Ep Eo
(0.01~0.1)h
静止：无摩阻力，仅重力作用， 静止：无摩阻力，仅重力作用，
故居中。 故居中。
Ea o -△ △ △p a
+△
规律： 规律： Ea <Eo <<Ep △p >>△a§6.3Fra bibliotek朗金土压力理论
一、基本假定 墙背垂直、光滑、填土面水平
此时可满足墙背某土体的大、小主应力方向为垂直和水平 方向。当墙背土体处于极限平衡状态时则满足：
σ o = K oγ z
γz
K0γz 静止土压力 系数
z
经验公式 K0 = 1-sin 弹性理论
’
1
1 2 Eo = γh K o 2
一般K 取 一般 0可取: 砂土 0.35-0.5 粘性土 0.5-0.7
K0γh 三角形 距墙底h 距墙底 /3
土压力分布： 土压力分布： 合力作用点： 合力作用点：
E a = ( h z 0 )(γhK a 2c K a ) / 2 90 .4 kN / m ＝
(1 / 3)( h z0 ) = 1.55m
五、几种常见情况下土压力计算
原则：计算某点土压力强度时以该点以上土的自重加超载， 原则：计算某点土压力强度时以该点以上土的自重加超载，乘 以相应的土压力系数K 再计入该点处粘聚力的影响。 以相应的土压力系数 a或Kp，再计入该点处粘聚力的影响。 墙背总侧压力＝土压力＋ 墙背总侧压力＝土压力＋水压力 合力大小可采用侧压力分布面 积求和。 积求和。
本章提要
本章重点讨论各种条件下挡土墙朗金和库仑土压力理论的计 算方法，较深入地探讨粘性土的库仑土压力理论，并简要介 绍土压力计算的《规范》方法，对土压力计算中存在的实际 问题进行讨论；并简要介绍重力式挡土墙的墙型选择、验算 内容和方法，以及挡土墙的各种构造措施，初步了解加筋土 挡土墙等新型挡土结构；此外，对各种地基的破坏形式进行 分析，介绍地基临塑荷载、临界荷载以及地基承载力的确定 方法；最后，简要介绍无粘性土坡、粘性土坡以及地基稳定 性分析的常用方法。 要求掌握各种土压力的形成条件、朗金和库仑土压力理论、 地基承载力的计算方法，以及无粘性土土坡和粘性土土坡的 圆弧稳定分析方法。能处理各种特殊情况下的土压力计算。
土力学与地基基础学习情境五 计算土压力与稳定边坡
采取加强的构造措施。
编辑ppt
设计挡土墙
2
挡土墙的类型
挡土墙的构造要求
重力式挡土墙土压力
计算
（1）如图5-6 所示"对土质边坡"边坡主动土压力应
按下式进行计算：
抗滑移稳定性验算
抗倾覆稳定性验算
式中
Ea——主动土压力(kN/m);
——主动土压力增大系数，挡土墙高度小于5 m
抗倾覆稳定性验算
编辑ppt
2
设计挡土墙
挡土墙的类型
挡土墙的构造要求
重力式挡土墙土压力
计算
抗滑移稳定性验算
抗倾覆稳定性验算
图5-6重力式挡土墙土压力计算示意图
1--岩石边坡2--填土
编辑ppt
2
挡土墙的类型
设计挡土墙
抗滑移稳定性应按下式验算，如图5-7所示。
挡土墙的构造要求
重力式挡土墙土压力
计算
抗滑移稳定性验算
体的静力平衡条件建立的，并做了如下假定：
1)挡土墙是刚性的，墙后填土为无黏性土；
2)滑动楔体为刚体；
3)楔体沿着墙背及一个通过墙踵的平面滑动。
土的抗剪强度是指土体对外荷载所产生的剪应力的极
限抵抗能力。
1
土压力的基本
概念
静止土压力的
计算
朗肯土压力理论
库仑土压力理论
计算土压力
土体发生剪切破坏时，将沿着其内部某一曲线面(滑
2
设计挡土墙
挡土墙的类型
挡土墙的构造要求
重力式挡土墙土压力
计算
抗滑移稳定性验算
抗倾覆稳定性验算
编辑ppt
2
岩土强度准则及工程应用
岩土强度准则及工程应用岩土强度准则是指用于描述岩土材料的强度特性的一组规范或准则。
这些准则旨在帮助工程师确定岩土材料在不同应力条件下的强度和变形特性，从而确保岩土工程设计的安全性和可靠性。
在岩土工程中，岩土材料是指由岩石和土壤组成的地球工程材料。
岩土强度准则主要应用于岩土工程设计和分析中，包括土压力、地基承载力、边坡稳定性、基础设计等方面。
1. 岩土强度准则的分类岩土强度准则可以分为两大类：塑性理论和弹性理论。
塑性理论适用于较软的岩土材料，弹性理论适用于较硬的岩土材料。
塑性理论中常用的准则有库仑-莫尔-Coulomb准则和摩尔-库伊-Coulomb和Cohesive-Coulomb准则。
弹性理论中常用的准则有弹性体、弹塑性和弹体准则。
2. 原理和公式岩土强度准则一般基于实验数据和经验公式推导而来。
最常用的强度准则是库仑-莫尔准则，它表达了岩土材料的抗剪强度与正应力之间的关系。
库仑-莫尔准则的公式为：τ= c + σtan(φ)其中，τ为剪切强度，c为凝聚力，σ为正应力，φ为内摩擦角。
凝聚力c是指在没有任何可靠表面的情况下材料能够抵抗剪切的能力，而内摩擦角φ则表示材料内部的颗粒间摩擦阻力。
3. 工程应用岩土强度准则在岩土工程中有广泛的应用，以下是一些常见的工程应用示例：(1) 土压力计算：在地下结构设计中，岩土强度准则可以用来计算土壤对结构的侧向压力，从而确定结构的抗侧稳定性。
(2) 基础承载力计算：岩土强度准则可用来计算沉降基础的承载能力，以确保基础能够承受工程荷载而不产生过度沉降或破坏。
(3) 边坡稳定性分析：岩土强度准则可以用来评估边坡的稳定性，判断边坡是否会发生滑动或崩塌等地质灾害。
(4) 隧道设计：岩土强度准则被广泛应用于隧道工程中，用于计算围岩的强度和稳定性，以保证隧道的安全性和稳定性。
(5) 岩土支护设计：岩土强度准则可用于设计和评估各种岩土支护结构，如挡土墙、护岸、地下连续墙等，确保结构的稳定和安全。
土力学-第六章土压力、地基承载力和土坡稳定
土楔在三力作用下，静力平衡
E 1 2 h Ka 2
滑裂面是任意给定的，不同滑裂面得 到一系列土压力E，E是q的函数，E 的最大值Emax，即为墙背的主动土压 力Ea，所对应的滑动面即是最危险滑 动面
1 2 Ea h 2 cos 2 ( ) sin( )sin( ) 2 cos cos( ) 1 cos( ) cos( )
36.6kPa
paB下 1h1K a 2 2c2 K a 2＝ .2kPa － 4 paC ( 1h1 2 h2 ) K a 2 2c2 K a 2 36.6kPa
＝ 主动土压力合力 Ea 10.4 2 / 2 (4.2 36.6) 3 / 2 71.6kN / m
hKp ＋2c√Kp
1.粘性土被动土压力强度不存在负侧压力区 2.合力大小为分布图形的面积，即梯形分布图形面积 3.合力作用点在梯形形心
hp
四、例题分析 【例】有一挡土墙，高6米，墙背直立、光滑，墙后填土
面水平。填土为粘性土，其重度、内摩擦角、粘聚力如下 图所示 ，求主动土压力及其作用点，并绘出主动土压力 分布图
pa zKa 2c K a
pa zK a
h
hKa
1.无粘性土主动土压力强度与z成正比，沿墙高呈三角形分布 2.合力大小为分布图形的面积，即三角形面积 3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h/3处
h/3
Ea
(1/ 2)h2 Ka
当c＞0, 粘性土
pa zKa 2c K a
z0 ≤0说明不存在负侧压力区，
2.成层填土情况（以无粘性土为例）
h1
h2 h3
A B
非饱和土抗剪强度公式分类及总结
非饱和土抗剪强度公式分类及总结张常光;赵均海;朱倩【摘要】The shear strength formulae for unsaturated soils were divided into five categories, such as using soil-water characteristic curve, mathematical fitting, piecewise functions, total stress indicators and other forms. Characteristics and deficiencies of the current research on shear strength formulae for unsaturated soils were analyzed. The results show that some differences in mechanical significance exist between shear strength formulae based on the effective stress and shear strength formulae based on the two-stress state variables. Different expressions of suction strength lead to diversities of the shear strength formulae. True triaxial tests of unsaturated soils are urgent need to be carried out and strength theory of unsaturated soils satisfying the actual engineering stress conditions is to be established in order to improve the theoretical basis of unsaturated soils and accelerate the process of engineering applications.%将众多非饱和土抗剪强度公式分为结合土-水特征曲线、数学拟合、分段函数、总应力指标及其他形式5类,分析了当前非饱和土抗剪强度公式的特点及研究不足.结果表明:有效应力抗剪强度公式和双应力状态变量抗剪强度公式的力学本质不同,吸附强度表达式的不同导致了抗剪强度公式的多样性,急需加强非饱和土真三轴试验研究,建立符合工程实际受力状况的非饱和土强度理论,完善非饱和土的理论基础,并加快非饱和土强度理论的工程实践与应用进程.【期刊名称】《建筑科学与工程学报》【年(卷),期】2012(029)002【总页数】9页(P74-82)【关键词】非饱和土;基质吸力;抗剪强度公式;真三轴试验【作者】张常光;赵均海;朱倩【作者单位】长安大学建筑工程学院,陕西西安 710061;长安大学建筑工程学院,陕西西安 710061;长安大学建筑工程学院,陕西西安 710061【正文语种】中文【中图分类】TU4320 引言非饱和土分布十分广泛，与工程实践密切联系的地表土几乎全都是非饱和土［1］。
《土力学》授课教案
《土力学》授课教案目录•课程介绍与教学目标•土的物理性质及工程分类•土的渗透性与渗流问题•土的压缩性与地基沉降计算•土的抗剪强度与地基承载力•土压力理论与挡土墙设计•边坡稳定分析方法及应用•课程总结与拓展延伸PART01课程介绍与教学目标课程内容本课程涵盖土的物理性质、土的渗透性、土的压缩性、土的抗剪强度、土压力计算、地基承载力、边坡稳定性等主要内容。
课程性质《土力学》是土木工程专业的核心课程之一，主要研究土壤力学性质及其在工程中的应用。
课程意义通过本课程的学习，学生将掌握土力学的基本原理和分析方法，为后续的土木工程设计和施工提供必要的理论支持和实践指导。
《土力学》课程简介要求学生掌握土力学的基本概念、原理和分析方法，了解土的工程分类和性质。
知识目标培养学生运用土力学知识解决实际工程问题的能力，包括地基承载力计算、土压力计算、边坡稳定性分析等。
能力目标培养学生的工程素养和创新意识，提高学生的实践能力和综合素质。
素质目标教学目标与要求授课内容与安排授课内容按照教学大纲要求，系统讲授土的物理性质、渗透性、压缩性、抗剪强度等基本概念和原理，以及地基承载力、土压力计算、边坡稳定性分析等工程应用内容。
授课安排本课程共计32学时，其中理论授课24学时，实验8学时。
理论授课采用多媒体辅助教学，结合工程案例进行讲解。
实验环节包括土的基本性质实验、地基承载力实验等。
PART02土的物理性质及工程分类土的组成与结构土的组成土由固体颗粒、水和气体三部分组成。
固体颗粒构成土的骨架，水和气体填充在土颗粒之间。
土的结构土的结构是指土颗粒的排列方式和连接形式。
根据土颗粒的排列和连接特点，土可分为单粒结构、蜂窝结构和絮凝结构等。
土的物理性质指标密度与重度土的密度是指单位体积土的质量，重度则是单位体积土所受的重力。
它们是反映土密实程度的重要指标。
含水量土的含水量是指土中水的质量与固体颗粒质量的比值。
含水量对土的工程性质有很大影响。
2023年一级建造师之一建矿业工程实务精选试题及答案一
2023年一级建造师之一建矿业工程实务精选试题及答案一单选题（共30题）1、关于瓦斯发生爆炸的条件，不正确的说法是（）。
A.瓦斯浓度5％～16％B.空气中的氧含量不低于12％C.引爆火源温度650～750℃D.空气中的氧含量必须在18％以上【答案】 D2、如露天矿边坡工程的安全等级为Ⅲ级，则应进行监测的内容有( )。
A.裂缝错位B.支护结构变形C.边坡应力D.降雨监测【答案】 A3、检测混凝土结构采用的方法，不属于无损检测的是（）。
A.回弹法B.拔出试验法C.超声脉冲法D.超声回弹综合法【答案】 B4、构成项目内容、可以独立发挥生产能力或效益的工程，称为（）。
A.单项工程B.单位工程C.分项工程D.分部工程【答案】 A5、地下水控制方法中，截水是利用（）对地下水形成阻隔作用。
A.止水帷幕B.回灌井C.井管D.排水沟【答案】 A6、营业性爆破作业单位的资质等级分为（）个等级。
A.三B.四C.五D.六【答案】 B7、影响矿产资源的产业发展及其开发的基本环节是( )。
A.资源储存条件与地域经济需求B.资源开发能力与资源市场运作C.国家规划调控与资源市场运作D.地域经济需求和资源开发能力【答案】 C8、伞形钻架在立井井筒施工中的停放和运行，合理的是()。
A.停放在井口，凿岩时下放到工作面B.吊挂在吊盘上，凿岩时下放到工作面C.固定在井壁上，凿岩时调整到工作面D.一直悬吊在工作面上方，满足凿岩时的施工需要【答案】 A9、对需要回灌的工程而言，回灌井与（）是一个完整的系统。
A.截水帷幕B.降水井C.排水沟D.基坑【答案】 B10、根据巷道掘进爆破的规定，下列说法正确的是()。
A.在离炸药库20m区域内进行爆破时，任何人不应停留在炸药库内B.用爆破法贯通巷道，两工作面相距5m时，测量人员应事先下达通知C.独头巷道掘进工作面爆破时，应保持工作面与回风流巷道之间畅通D.间距小于20m的两个平行巷道中的一个巷道工作面需要爆破时，应通知相邻工作面的作业人员撤到安全地点【答案】 D11、巷道掘进与永久支护平行的作业方式，一般要求掘进断面大于（）。
土力学课件清华大学-5土压力与边坡稳定
5 土压力与边坡稳定
pp zKp
Kp
1 sin 1 sin
tan 2
π 4
2
●被动土压力分布
●总被动土压力
●总被动土压力作用点ຫໍສະໝຸດ 9土力学与地基基础
5 土压力与边坡稳定
5.3.2 粘性土的土压力
（1）主动土压力 ●主动土压力计算公式
41
土力学与地基基础
（3）边坡失稳分类
5 土压力与边坡稳定
●旋转型(rotational)滑坡 ★圆弧（circular）滑裂面 ★非圆弧(non-circular)滑裂面
●平面型(plane)滑坡 ●复合型(compound)滑坡
42
土力学与地基基础
5.7.3 土坡稳定分析圆弧法 （1）基本原理
5 土压力与边坡稳定
Ea
H
HKa
25
土力学与地基基础
5 土压力与边坡稳定
例：某挡土墙如图示，求墙背主动土压力分 布，绘图于墙背上。
3m 2m
A
γ1 =19.0kN/m3
B
1=30°c1 =20kPa
γ2 =21.0kN/m3
C
2=34°c2 =15kPa
γ3 =20.0kN/m3
4m
3=38°c3 =0
5 土压力与边坡稳定
（2）计算公式 作用于墙背的侧向压力即静止土压力强度为
p0 zK0
（5-1）
式中， K0 为静止土压力系数，即侧压力系数，无因次，一 般小于1.0，不同的土按表可查。
K0 1
式中， 为泊松（Possion）比，或按经验公式计算，如
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43
无粘性土被动土压力的计算
当挡土墙向填土方向挤压时，最危险滑动面上的P值一定是最小的，因为 此时滑动土体所受阻力最小，最容易被向上推出，所以作用在墙背上的被 动土压力EP值，应是假定一系列破坏面上计算出的土压力最小值Pmin
44
库尔曼图解法
• 上述的库仑土压力计算是基于填土表面 为平面的假定建立的，若填土的表面不 是平面，而是折线或曲线时，就不能应 用前述解析解直接计算，此时可以用图 解法。
28
无粘性土被动土压力的计算
29
无粘性土被动土压力的计算
30
粘性土被动土压力的计算
31
粘性土被动土压力的计算
32
填土中有地下水时的土压力计 算
• 当墙后填土中有水时，需考虑地下水位 以下的填土由于浮力作用使有效重量减 轻引起的土压力减小，水下填土部分采 用浮容重进行计算。
• 在计算作用在墙背上的总压力中应包括 水压力的作用。
18
Rankine土压力理论的基本原理和基本假定
19
Rankine土压力理论的基本原理和基本假定
τ 主动状态
f c tg
被动状态
A O
σ σxmin=ea σx=K0σz σz
σxmax=ep
20
Rankine土压力理论的基本原理和基本假定
21
Rankine主动土压力计算
• 基本计算公式
12
静止土压力计算
• 静止土压力只发生在挡土墙为刚性，强 体不发生任何位移的情况，实际工程中， 作用在深基础侧墙或者U形桥台上土压力， 可近似看作静止土压力。
• 按照水平向自重应力的计算公式确定
13
静止土压力计算
• 若墙后填土为均匀体， 则单位面积上静止土 压力为
静止土压力合力为
1/3H
14
静止土压力计算
• 粘性填土与无粘性填土相比，抗剪强度 中包括粘聚力的贡献，因此采用库仑土 压力理论对滑动块体进行受力分析时， 当墙后填土达到极限平衡状态时，力矢 多边形需考虑墙背面和滑动面上粘聚力。
• 粘性填土的库仑土压力确定可采用试算 图解法
51
粘性填土的土压力
• 对于工程实际中粘性填土问题，往往采 用等代内摩擦角法，不直接考虑粘性填 土粘聚力的影响，而是用一个等代内摩 擦角来代替粘土的两个强度指标，然后 再按无粘性填土问题求解。
45
库尔曼图解法
46
库尔曼图解法
C1 F
m1
φ n1 A
90-ε-φ0
L
W1
47
有超载所用时的土压力计算
• 在建立滑动土体的主 动或被动极限平衡条 件时，需增加一个方 向竖直向下的力的作 用，其大小等于q与 滑块表面长度的乘积
48
有超载所用时的土压力计算
49
有超载所用时的土压力计算
50
粘性填土的土压力
33
填土中有地下水时的土压力计 算
34
填土为成层土时的土压力计算
• 由于各层填土重度不同，使得填土竖向 应力分布在土层交界面上出现转折
• 由于各层填土粘聚力和内摩擦角不同， 所以在计算主动或被动土压力系数时， 需采用计算点所在土层的粘聚力和内摩 擦角
35
填土为成层土时的土压力计算
36
库仑土压力理论
• 若墙后填土中有地下 水，则计算静止土压 力时，水中土的重度 应取浮重度
形心
1/3H2
15
静止土压力计算
• 静止土压力计算的关键是静止侧压力系数的确 定。K0可由室内的或现场的静止侧压力试验来 测定。
• 对于砂或正常固结的粘土，可根据有效内摩擦 角来确定
16
朗肯土压力理论
• Rankine土压力理论和Coulomb土压力理 论是计算主动土压力和被动土压力的两 种基本理论。
17
Rankine土压力理论的基本原理和基本假定
• 基本原理
认为墙后填土达到极限平衡状态时，与墙背接触的 任一土单元体都处于极限平衡状态，然后根据土单元 体处于极限平衡状态时应力所满足的条件来建立土压 力的计算公式
• 基本假定
土体是具有水平表面的半无限体，墙背竖直光滑， 采用这样假定的目的是控制墙后单元体在水平和竖直 方向的主应力方向。
确定方法
3
概述
4
概述
5
概述
6
概述
7
概述
8
概述
9
概述
10
位移对土压力的影响及三种土压力
• 土压力的大小和分布规律不仅与挡土墙的高度、填土 的性质有关还与挡土墙的刚度及其位移关系密切
主动
被动
11
位移对土压力的影响及三种土压力
• 静止土压力 E0
挡土墙为刚性不动时，土处于静止状态不产生位移和变形，此时作用 在挡土墙上的土压力。
• 主动土压力 Ea
挡土墙背离填土方向转动或移动时，随着位移量的逐渐增加，墙后土 体受到的土压力逐渐减小，当墙后填土达到极限平衡状态时，土压力降 为最小值，这是作用在挡土墙上的土压力。
• 被动土压力 Ep
挡土墙向着填土方向转动或移动时，随着位移量的逐渐增加，墙后土 体受到挤压而引起土压力逐渐增大，当墙后填土达到极限平衡状态时， 土压力增大为最大值，这是作用在挡土墙上的土压力。
52
填土中有地下水时土压力的计 算
• 在计算水下土体重量时，应采用浮容重 进行计算。
• 考虑水的存在引起土的抗剪强度的降低 • 考虑水压力的作用 • 如果墙后填土中有稳定渗流，那么在建
立滑动土体静力平衡条件时，还应考虑 渗流力的作用。
• 以整个滑动土体上力的平衡条件来确定
土压力
DC E
B
φ A
37
无粘性土主动土压力的计算
38
无粘性土主动土压力的计算
正弦定律 计算自重
39
无粘性土主动土压力的计算
• 主动土压力是假定一系列破坏面计算出的土压 力中的最大值
40
无粘性土主动土压力的计算
41Βιβλιοθήκη 无粘性土被动土压力的计算42
无粘性土被动土压力的计算
土力学与地基基础讲座
土力学与地基基础
贵州大学土木建筑工程学院 岩土工程教研室
1
挡土结构物上的土压力
2
概述
• 在港口、水利、路桥及房屋建筑等工程中，挡 土结构物（挡土墙）是一种常见的建筑物。
• 挡土结构物的作用是用来挡住墙后的填土并承 受来自填土的压力。
• 土体作用在挡土结构物上的压力称为土压力 • 本章的任务是讨论土压力的大小和分布规律的
（5－8）
朗肯理论的主动土压力系数
22
无粘性土的主动土压力计算
23
无粘性土的主动土压力计算
24
粘性土的主动土压力计算
ea=0
25
粘性土的主动土压力计算
有均布荷载时粘性土的主动土压力
26
粘性土的主动土压力计算
有荷载 出现拉力区
不出现拉力区
27
Rankine被动土压力计算
• 基本计算公式
（5－8）