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挡土结构物上的土压力PPT课件
1.1 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。
第1页/共76页
1.1 概述
E
地下室
填土
E
桥面
E
1.2 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
K 0H
2
第14页/共76页
1.3 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
实际0
Ep'
Ea
R
主动土压力 偏大
Ea' W
Ep
R
被动土压力
W
偏小
第43页/共76页
1.5 两种土压力理论的比较 3 计算误差 ——库仑土压力理论
滑动面
滑动面
实际滑裂面不一定是平面
主动土压力搜索得到 的不一定是最大值
被动土压力搜索得到 的不一定是最小值
主动土压力 偏小
被动土压力 偏大
第44页/共76页
于是：主动土压力强度
pa sh s3 z tg2(45 - / 2) - 2c tg(45 - / 2)
第20页/共76页
1.3 朗肯土压力理论 •朗肯主动土压力计算－填土为粘性土
•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。
第1页/共76页
1.1 概述
E
地下室
填土
E
桥面
E
1.2 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
K 0H
2
第14页/共76页
1.3 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
实际0
Ep'
Ea
R
主动土压力 偏大
Ea' W
Ep
R
被动土压力
W
偏小
第43页/共76页
1.5 两种土压力理论的比较 3 计算误差 ——库仑土压力理论
滑动面
滑动面
实际滑裂面不一定是平面
主动土压力搜索得到 的不一定是最大值
被动土压力搜索得到 的不一定是最小值
主动土压力 偏小
被动土压力 偏大
第44页/共76页
于是：主动土压力强度
pa sh s3 z tg2(45 - / 2) - 2c tg(45 - / 2)
第20页/共76页
1.3 朗肯土压力理论 •朗肯主动土压力计算－填土为粘性土
土力学文件.doc
土力学解释名词，击实后的干密度随着含水率的增加而增大；低时，当含水率较数一定时1.最优含水率在击含水率继续增加反而招致干密度的减小。
，此时，干密度达到最大值而当含水率达到某一值时含水率。
最优最大干密度，与它对应的含水率称为干密度的这一最大值称为力之比值。
向有效应形条件下，侧向有效应力与竖2.静止侧压力系数土体在无侧向变临剪切破坏时所能承受的最大剪应力称3.抗剪强度土体抵抗剪切变形的最大能力或土体频度。
为土的抗剪强后填土达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力，墙土墙离开填土移动力当挡4.主动土压力。
土压主动称为地基的极限承载所能的基底压力，将土中的剪切破坏区力称为5.允许承载力地基频临破坏时力。
容许承承载地基土能承受多大的基底压力，此压限制在某一区域范围内，视力即为允许力除以安全系数。
载力等于极限承载渗流力。
6.渗流力渗透水流施加于单位土体内土粒上的拖曳力称为土粒在粗土颗粒形成的空7.管涌：管涌是渗透变形的一种形式．指在渗流作用下土体中的细出的现象．并被带隙中发生移动力称为前期固结史上曾受到的最大有效应力应力：土在历应8.前期固结后受到挤压而引时，随着位移的增加墙土墙9.被动土压向沿着填土方向转动或移动力：当挡，作用在墙被上的土压力称为力增加，当墙后填土达到极限平衡状态时增加到最大值起土压力。
压土动力首先逐渐土是剪应10.粘土的残余强力作用下，随着位移增大，超固结度：粘性土在剪应随位移增大，剪应力逐渐持不土则增大，并维；而正常固结增大，而后回降低，并维持不变土的残余强度。
即为的数值变这，一不变对数比例尺，以各颗粒组横坐标的率曲线的平均粒径为:粒组频率曲线：以个颗11.频粒组标绘得。
坐土颗粒含量为纵12. 塑性指数：液限和塑限之差的百分数（去掉百分数）称为塑限指数，用Ip 表示，取整数，即：Ip=w L－W p。
塑性指数是表示处化的幅度。
在可塑状态的土的含水率变而流失的现象。
13. 流土: 流土是指在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒同时启动应力，以p c 表示；而前期固结比：把土在历史上曾经14. 超固结受到的最大有效应力称为天然土，OCR>1时土是超固结比OCR，对，该有应超固结把前期固结应力与现力p o＇之比称为土。
挡土墙中的土力学
d e
z0
a H Ea c
HK a
2c z0 Ka
1 Ea ( H z0 )(HK a 2c K a ) 2 2 1 c H 2 K a 2cH K a 2 2
H z0 3
2c K a
b
2、被动土压力
当墙受到外力作用而被推向土体时，
填土中任意一点的竖向应力 z z 仍不变，
相应主动土压力强度
z＋q
h
pa (z＋q) Ka
A点土压力强度 B点土压力强度
z
B
若填土为粘性土，c＞0 临界深度z0
paA qKa paB (h＋q) Ka
z0 ＞0说明存在负侧压力区，计 算中应不考虑负压力区土压力
或
2
2
p zK p 2c K p
Kp 称为朗肯被动土压力系数
K p tg (45
2
2
)
z
p ztg (45 )
2
2
从以上公式可知：无粘性土的被动土压 力强度呈三角形分布。
Ep
H 3
H
1 E p H 2 K p 2
HK p
从以上公式可知：粘性土的被动土压力 强度呈梯形分布。
下 ep HK p 2c K p 19.0 6.0 3 2 10.0 3 376 .64 kPa
1 Ep H 2 K p 2cH K p 2 1 19.0 6.0 2 3 2 10.0 6.0 3 1233 .85 kN/m 2
E0
1 1 H 2 K 0 18.5 6.0 2 0.5 2 2
z0
a H Ea c
HK a
2c z0 Ka
1 Ea ( H z0 )(HK a 2c K a ) 2 2 1 c H 2 K a 2cH K a 2 2
H z0 3
2c K a
b
2、被动土压力
当墙受到外力作用而被推向土体时，
填土中任意一点的竖向应力 z z 仍不变，
相应主动土压力强度
z＋q
h
pa (z＋q) Ka
A点土压力强度 B点土压力强度
z
B
若填土为粘性土，c＞0 临界深度z0
paA qKa paB (h＋q) Ka
z0 ＞0说明存在负侧压力区，计 算中应不考虑负压力区土压力
或
2
2
p zK p 2c K p
Kp 称为朗肯被动土压力系数
K p tg (45
2
2
)
z
p ztg (45 )
2
2
从以上公式可知：无粘性土的被动土压 力强度呈三角形分布。
Ep
H 3
H
1 E p H 2 K p 2
HK p
从以上公式可知：粘性土的被动土压力 强度呈梯形分布。
下 ep HK p 2c K p 19.0 6.0 3 2 10.0 3 376 .64 kPa
1 Ep H 2 K p 2cH K p 2 1 19.0 6.0 2 3 2 10.0 6.0 3 1233 .85 kN/m 2
E0
1 1 H 2 K 0 18.5 6.0 2 0.5 2 2
土力学——6 挡土墙上的土压力
加筋土挡墙
17
上海市外环过江隧道暗埋段基坑支撑
18
一、挡土墙的类型
2.柔性挡土墙
板桩
锚杆
锚杆
板桩
板桩变形
板桩上土压力 实测 计算
本身会发生变形，墙上土压力分布形式复杂。 19
一、挡土墙的类型
3.临时支撑
变形
土压力分布
基坑支撑上的土压力
土压力分布受施工过程和变位条件的影响。
20
王丽琴主讲
垮塌的重力式挡墙
z tg2(45 - ) - 2c tg(45 - )
2
2
zKa
- 2c
Ka
( ) 总主动土压力大小：
Ea
1 (H
2
-
z0 )
HKa
- 2c
Ka
(kN/m)
主动土压力作用力垂直于墙背， 作用点距墙底 H - z0处。
3
z0的求法：
z=z0时pa= z0Ka - 2c Ka 0
即：
2c
z0 Ka
伸展
45o-/2
s
pp
z
(sa3) 0
(s1)
s3
pa
s
hs 1tg2 (45
-
)-
2
2c tg(45
-
)
2
滑裂面方向：与水平夹角45+/2
40
无粘性土
王丽琴主讲
s3
pa
s hs 1tg2 (45
- ) - 2c tg(45
2
-) 2
主动土压力强度：
pa
z tg2 (45
-
) 2
Kaz
(kPa)
第四节 第五节
土力学课件--第八章 土压力和挡土墙-优质课件
§8.1 挡土墙上的土压力及工程应用
一、挡土墙上的土压力及工程应用
挡土墙是用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌， 以保持土体稳定性的一种构筑物。
土压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作 用对墙背产生的侧向压力。
2019/11/14
土力学课件
2019/11/14
图 挡土墙应用举例 土力学课件
挡土墙上的土压力及工程应用
三、填土表面有荷载作用
1. 连续均布荷载作用
（a）挡土墙墙背垂直，填土面水平且有连续均布荷载q作 用（如下图）。填土是无粘性土，则：
pa = (q + z) K a
2019/11/14
土力学课件
常见情况的土压力计算
（b）若挡土墙墙背及填土面均为倾斜平面，如下(a) 图所示。可认为滑裂面位置不变，与没有均布荷载作
z0 = 2c/(γKa1/2)
总的主动土压力Ea为：
E a = (1/2)(H - z0)(HKa - 2cKa1/2 )
= (1/2) H 2Ka - 2cHKa1/2 + /
2019/11/14
土力学课件
三、被动土压力
在被动土压力条件下， z c = z是最小主应力， x = pp是最 大主应力，所以：
第八章 土压力和挡土墙
2019/11/14
土力学课件
本章主要内容
8.1 挡土墙上的土压力及工程应用 8.2 静止土压力计算 8.3 兰金土压力理论 8.4 库伦土压力理论 8.5 常见情况的土压力计算 8.6 其他情况土压力计算 8.7 挡土墙设计 8.8 埋管土压力
2019/11/14
土力学课件
2019/11/14
土力学课件
§8.5 常见情况的土压力计算
挡土墙上的土压力
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。
挡土墙类型（按刚度及位移方式）: 刚性挡土墙 柔性挡土墙
刚性挡土墙
扶壁
L型
T型 刚性加筋 预应力
圬 工 式
混凝土挡土墙及复合排水管
完工
完工
柔性支护结构
锚杆 板桩
板桩变形
板桩上土压力 实测 计算
变形
土压力分布
基坑支撑上的土压力
上海市外 环过江隧 道岸埋段 基坑支撑
内支撑
无法打锚杆， 相邻建筑物的 基础较深,地下 管线
地下建筑物
B
新填土
外内 土土 柱柱
等沉面
沟埋式
上埋式
发生在土体内部或者与土相邻的结构
物上的压力竖向土压力
二 、土压力的影响因素
1. 土的性质 2. 挡土墙的移动方向 3. 挡土墙和土的相对位移量 4. 土体与墙之间的摩擦 5. 挡土墙类型
1.主动土压力
H
H/3
45＋/2
gHKa
主动土压力分布
墙后破裂面形状
(一) 填土为砂土
1.主动土压力
pa=sh=tg2(45-f/2 )gz Ka= tg2(45-f/2 )
直线分布
合力 Ea=1/2 Ka gH2
作用点：底部以上1/3H处
滑裂面方向：与水平夹角45+f/2
Pa
H sv s
H/3
gHKa 主动土压力分布
(一) 填土为砂土
2.被动土压力
H
90+
H/3
45－/2
gHKp
被动土压力分布
墙后破裂面形状
(一) 填土为砂土
挡土墙类型（按刚度及位移方式）: 刚性挡土墙 柔性挡土墙
刚性挡土墙
扶壁
L型
T型 刚性加筋 预应力
圬 工 式
混凝土挡土墙及复合排水管
完工
完工
柔性支护结构
锚杆 板桩
板桩变形
板桩上土压力 实测 计算
变形
土压力分布
基坑支撑上的土压力
上海市外 环过江隧 道岸埋段 基坑支撑
内支撑
无法打锚杆， 相邻建筑物的 基础较深,地下 管线
地下建筑物
B
新填土
外内 土土 柱柱
等沉面
沟埋式
上埋式
发生在土体内部或者与土相邻的结构
物上的压力竖向土压力
二 、土压力的影响因素
1. 土的性质 2. 挡土墙的移动方向 3. 挡土墙和土的相对位移量 4. 土体与墙之间的摩擦 5. 挡土墙类型
1.主动土压力
H
H/3
45＋/2
gHKa
主动土压力分布
墙后破裂面形状
(一) 填土为砂土
1.主动土压力
pa=sh=tg2(45-f/2 )gz Ka= tg2(45-f/2 )
直线分布
合力 Ea=1/2 Ka gH2
作用点：底部以上1/3H处
滑裂面方向：与水平夹角45+f/2
Pa
H sv s
H/3
gHKa 主动土压力分布
(一) 填土为砂土
2.被动土压力
H
90+
H/3
45－/2
gHKp
被动土压力分布
墙后破裂面形状
(一) 填土为砂土
6 挡土墙及土压力-PPT文档资料
总静止土压力作用点，位于墙底以上H/3=2m处。
土力学与地基基础
抗剪强度和土坡稳定分析
§6.2 朗肯土压力理论
一、基本原理 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。 1、假设条件 挡土墙背垂直
A
虚 构 挡 土 墙
墙后填土表面水平
挡墙背面光滑，即不考虑墙与 土之间的摩擦力。
pa 3
z 1
极限平衡条件
2
H
z(σ1)
z
o o tan 45 2 c tan 45 3 1 2 2
朗肯主动土压力强度
pa(σ3) 45o＋/2 处于主动朗肯状态，σ1方向竖直，
p zK 2 cK a a a
的方向和位移量决定着所产生的土压力性质和土压力大小。 根据墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可分为以下三种 1、静止土压力（E0） 墙受侧向土压力后，墙身变形或位移 很小，可认为墙不发生转动或位移，墙后 土体没有破坏，处于弹性平衡状态，墙上 承受土压力称为静止土压力E0 。
E0
土力学与地基基础
(a)支撑土坡的挡土墙 (b)堤岸挡土墙 (c)地下室侧墙 (d)拱桥桥台
土力学与地基基础
抗剪强度和土坡稳定分析
一、挡土墙的位移与土体的状态
挡土墙土压力的大小及其分布规律受到墙体可能的移动方向、墙 后填土的种类、填土面的形式、墙的截面刚度和地基的变形等一系列
因素的影响。墙体位移是影响土压力诸多因素中最主要的。墙体位移
抗剪强度和土坡稳定分析
【例】设计一堵岩基上的挡土墙，墙高H=6.0m，墙后填土
为中砂，重度r=18.5kN/m3，内摩擦角φ= 30o。计算作用
土力学与地基基础
抗剪强度和土坡稳定分析
§6.2 朗肯土压力理论
一、基本原理 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。 1、假设条件 挡土墙背垂直
A
虚 构 挡 土 墙
墙后填土表面水平
挡墙背面光滑，即不考虑墙与 土之间的摩擦力。
pa 3
z 1
极限平衡条件
2
H
z(σ1)
z
o o tan 45 2 c tan 45 3 1 2 2
朗肯主动土压力强度
pa(σ3) 45o＋/2 处于主动朗肯状态，σ1方向竖直，
p zK 2 cK a a a
的方向和位移量决定着所产生的土压力性质和土压力大小。 根据墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可分为以下三种 1、静止土压力（E0） 墙受侧向土压力后，墙身变形或位移 很小，可认为墙不发生转动或位移，墙后 土体没有破坏，处于弹性平衡状态，墙上 承受土压力称为静止土压力E0 。
E0
土力学与地基基础
(a)支撑土坡的挡土墙 (b)堤岸挡土墙 (c)地下室侧墙 (d)拱桥桥台
土力学与地基基础
抗剪强度和土坡稳定分析
一、挡土墙的位移与土体的状态
挡土墙土压力的大小及其分布规律受到墙体可能的移动方向、墙 后填土的种类、填土面的形式、墙的截面刚度和地基的变形等一系列
因素的影响。墙体位移是影响土压力诸多因素中最主要的。墙体位移
抗剪强度和土坡稳定分析
【例】设计一堵岩基上的挡土墙，墙高H=6.0m，墙后填土
为中砂，重度r=18.5kN/m3，内摩擦角φ= 30o。计算作用
6 挡土墙及土压力
土力学与地基基础
C
A
W
P
B
R
抗剪强度和土坡稳定分析
2、取滑动楔体ABC为隔离体进行受力分析 (1)土楔体的自重W＝△ABCγ，γ为填土的重度，只要破坏面BC的位 置—确定，W的大小就是已知值，其方向向下； (2)破坏面BC上的反力R，其大小是未知的，但其方向则是已知的。反力
R 与破坏面BC的法线之间的夹角等于土的内摩擦角 ；
抗剪强度和土坡稳定分析
2、主动土压力（Ea） 挡土墙在填土压力作用下，向着背离 填土方向移动或沿墙跟的转动，直至土体 达到主动平衡状态，形成滑动面，此时的 土压力称为主动土压力Ea 。 3、被动土压力（Ep） 挡土墙在外力作用下向着土体的方向 移动或转动，土压力逐渐增大，直至土体 达到被动极限平衡状态，形成滑动面。此 时的土压力称为被动土压力Ep。
总静止土压力作用点，位于墙底以上H/3=2m处。
土力学与地基基础
抗剪强度和土坡稳定分析
§6.2 朗肯土压力理论
一、基本原理 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。 1、假设条件 挡土墙背垂直
A
虚 构 挡 土 墙
墙后填土表面水平
挡墙背面光滑，即不考虑墙与 土之间的摩擦力。
临界深度 主动土压力
z0 2c /(
Ka ) 2.93m
Hk a 2C ka
Ea ( H z0 )(HKa 2c Ka ) / 2 42.6kN/m
1 1 ( H z0 ) (6 2.93) 1.02 m 3 3
主动土压力作用点距墙底的距离
土力学与地基基础
式中：k0——土的静止侧压力系数。 γ——土的容重
C
A
W
P
B
R
抗剪强度和土坡稳定分析
2、取滑动楔体ABC为隔离体进行受力分析 (1)土楔体的自重W＝△ABCγ，γ为填土的重度，只要破坏面BC的位 置—确定，W的大小就是已知值，其方向向下； (2)破坏面BC上的反力R，其大小是未知的，但其方向则是已知的。反力
R 与破坏面BC的法线之间的夹角等于土的内摩擦角 ；
抗剪强度和土坡稳定分析
2、主动土压力（Ea） 挡土墙在填土压力作用下，向着背离 填土方向移动或沿墙跟的转动，直至土体 达到主动平衡状态，形成滑动面，此时的 土压力称为主动土压力Ea 。 3、被动土压力（Ep） 挡土墙在外力作用下向着土体的方向 移动或转动，土压力逐渐增大，直至土体 达到被动极限平衡状态，形成滑动面。此 时的土压力称为被动土压力Ep。
总静止土压力作用点，位于墙底以上H/3=2m处。
土力学与地基基础
抗剪强度和土坡稳定分析
§6.2 朗肯土压力理论
一、基本原理 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。 1、假设条件 挡土墙背垂直
A
虚 构 挡 土 墙
墙后填土表面水平
挡墙背面光滑，即不考虑墙与 土之间的摩擦力。
临界深度 主动土压力
z0 2c /(
Ka ) 2.93m
Hk a 2C ka
Ea ( H z0 )(HKa 2c Ka ) / 2 42.6kN/m
1 1 ( H z0 ) (6 2.93) 1.02 m 3 3
主动土压力作用点距墙底的距离
土力学与地基基础
式中：k0——土的静止侧压力系数。 γ——土的容重