边坡稳定性计算
边坡稳定性计算书

路基边坡稳定性分析本设计任务路段中所出现的最大填方路段,在桩号K8+480 处。
该路堤边坡高31.64m,路基宽26m,需要进行边坡稳定性验算。
1.确定计算参数对本段路堤边坡的土为粘性土,根据《公路路基设计规》(JTG D30—2004),取土的容重γ=18kN/m³,粘聚力C=20kpa。
摩擦角=23º由上可知:填土的摩擦系数ƒ=tan23º=0.4361。
2.荷载当量高度计算行车荷载换算高度为:h0—行车荷载换算高度;L—前后轮最大轴距,按《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)规定对于标准车辆荷载为12.8m;Q—一辆车的重力(标准车辆荷载为550kN);N—并列车辆数,双车道N=2,单车道N=1;γ—路基填料的重度(kN/m3);B—荷载横向分布宽度,表示如下:式中:b—后轮轮距,取1.8m;m—相邻两辆车后轮的中心间距,取1.3m;d—轮胎着地宽度,取0.6m。
3. BISHOP法求稳定系数Fs基本思路:首先用软件找出稳定系数Fs 逐渐变化的情况,找到一个圆心,经过这个滑动面的稳定系数Fs 是所选滑动面中最小的,而它左右两边所取圆心滑动面的Fs 值都是增加,根据Fs 值大小可以绘制Fs 值曲线。
从而确定最小Fs 值。
而用ecxel 表格计算稳定系数Fs 时,选择的3个圆心分别是软件计算Fs 值中最小的那个圆心和它左右两边逐渐增大的圆心。
3.1 最危险圆弧圆心位置的确定(1)按4.5H 法确定滑动圆心辅助线。
由表查得β1=26°,β2 =35°及荷载换算为土柱高度h0,得G点。
a .由坡脚A 向下引竖线,在竖线上截取高度H=h+h0(h 为边坡高度,h0 为换算土层高)b.自G 点向右引水平线,在水平线上截取4.5H,得E 点。
根据两角分别自坡角和左点作直线相交于F 点,EF 的延长线即为滑动圆心辅助线。
c.连接边坡坡脚A 和顶点B,求得AB 的斜度i=1/m,据此查《路基路面工程》表4-1得β1,β2。
(整理)边坡稳定性计算方法

一、边坡稳定性计算方法在边坡稳定计算方法中,通常采用整体的极限平衡方法来进行分析。
根据边坡不同破裂面形状而有不同的分析模式。
边坡失稳的破裂面形状按土质和成因不同而不同,粗粒土或砂性土的破裂面多呈直线形;细粒土或粘性土的破裂面多为圆弧形;滑坡的滑动面为不规则的折线或圆弧状。
这里将主要介绍边坡稳定性分析的基本原理以及在某些边界条件下边坡稳定的计算理论和方法。
(一)直线破裂面法化计算这类边坡稳定性分析采用直线破裂面法。
能形成直线破裂面的土类包括:均质砂性土坡;透水的砂、砾、碎石土;主要由内摩擦角控制强度的填土。
图 9 - 1 为一砂性边坡示意图,坡高 H ,坡角β,土的容重为γ,抗剪度指标为c、φ。
如果倾角α的平面AC面为土坡破坏时的滑动面,则可分析该滑动体的稳定性。
沿边坡长度方向截取一个单位长度作为平面问题分析。
图9-1 砂性边坡受力示意图已知滑体ABC重 W,滑面的倾角为α,显然,滑面 AC上由滑体的重量W= γ(ΔABC)产生的下滑力T和由土的抗剪强度产生的抗滑力Tˊ分别为:T=W · sina和则此时边坡的稳定程度或安全系数可用抗滑力与下滑力来表示,即为了保证土坡的稳定性,安全系数F s 值一般不小于 1.25 ,特殊情况下可允许减小到 1.15 。
对于C=0 的砂性土坡或是指边坡,其安全系数表达式则变为从上式可以看出,当α =β时,F s 值最小,说明边坡表面一层土最容易滑动,这时当 F s =1时,β=φ,表明边坡处于极限平衡状态。
此时β角称为休止角,也称安息角。
此外,山区顺层滑坡或坡积层沿着基岩面滑动现象一般也属于平面滑动类型。
这类滑坡滑动面的深度与长度之比往往很小。
当深长比小于 0.1时,可以把它当作一个无限边坡进行分析。
图 9-2表示一无限边坡示意图,滑动面位置在坡面下H深度处。
取一单位长度的滑动土条进行分析,作用在滑动面上的剪应力为,在极限平衡状态时,破坏面上的剪应力等于土的抗剪强度,即得式中N s =c/ γ H 称为稳定系数。
第三讲边坡稳定性计算全过程

第三讲边坡稳定性计算全过程边坡是指地面或岩石的斜坡,由于地质、工程结构或人为因素等原因,边坡可能会发生滑坡、坍塌等不稳定现象,因此边坡稳定性计算是工程设计中的重要环节。
本文将介绍边坡稳定性计算的全过程。
边坡稳定性计算过程主要包括选取边坡几何参数、确定边坡承载力和应力状态、计算安全系数和稳定性分析。
首先,需要选取合适的边坡几何参数,包括边坡的高度、坡度、坡面角等。
这些参数对边坡的稳定性有着重要的影响,需要根据具体情况进行选取。
接下来,需要确定边坡的承载力和应力状态。
边坡的承载力是指边坡能够承受的最大荷载,其取决于边坡材料的强度特性。
根据土壤或岩石的强度参数,可以计算边坡的承载力。
应力状态是指边坡内部的应力分布情况,可以通过有限元分析或理论计算进行确定。
然后,需要进行边坡的安全系数计算。
安全系数是评价边坡稳定性的重要指标,是边坡承载力与作用在边坡上的力的比值。
通常,安全系数大于1时,表示边坡稳定;安全系数小于1时,表示边坡不稳定。
安全系数的计算可以使用理论方法、有限元分析或实测数据等多种方法。
最后,进行边坡稳定性分析。
边坡稳定性分析是根据边坡参数、承载力和应力状态,通过计算安全系数来评估边坡的稳定性。
在分析过程中,通常需要考虑边坡的剪切强度、抗滑稳定性、土体的重力等因素,并进行相应的计算。
边坡稳定性分析可以通过手算、计算软件或有限元分析等方法进行。
总结起来,边坡稳定性计算的全过程包括选取边坡几何参数、确定边坡承载力和应力状态、计算安全系数和稳定性分析。
在实际工程中,为了确保边坡的稳定性,需要进行细致的计算过程,并根据计算结果进行相应的工程设计和措施的采取。
边坡稳定性计算方法

一、边坡稳定性计算方法在边坡稳定计算方法中,通常采用整体的极限平衡方法来进行分析。
根据边坡不同破裂面形状而有不同的分析模式。
边坡失稳的破裂面形状按土质和成因不同而不同,粗粒土或砂性土的破裂面多呈直线形;细粒土或粘性土的破裂面多为圆弧形;滑坡的滑动面为不规则的折线或圆弧状。
这里将主要介绍边坡稳定性分析的基本原理以及在某些边界条件下边坡稳定的计算理论和方法。
(一)直线破裂面法所谓直线破裂面是指边坡破坏时其破裂面近似平面,在断面近似直线。
为了简化计算这类边坡稳定性分析采用直线破裂面法。
能形成直线破裂面的土类包括:均质砂性土坡;透水的砂、砾、碎石土;主要由内摩擦角控制强度的填土。
图 9 - 1 为一砂性边坡示意图,坡高 H ,坡角β,土的容重为γ,抗剪度指标为c、φ。
如果倾角α的平面AC面为土坡破坏时的滑动面,则可分析该滑动体的稳定性。
沿边坡长度方向截取一个单位长度作为平面问题分析。
已知滑体ABC重 W,滑面的倾角为α,显然,滑面 AC上由滑体的重量W= γ(Δ ABC)产生的下滑力T和由土的抗剪强度产生的抗滑力Tˊ分别为:T=W · sina和则此时边坡的稳定程度或安全系数可用抗滑力与下滑力来表示,即为了保证土坡的稳定性,安全系数F s 值一般不小于 1.25 ,特殊情况下可允许减小到 1.15 。
对于C=0 的砂性土坡或是指边坡,其安全系数表达式则变为从上式可以看出,当α =β时,F s 值最小,说明边坡表面一层土最容易滑动,这时图9-1 砂性边坡受力示意图当 F s =1时,β=φ,表明边坡处于极限平衡状态。
此时β角称为休止角,也称安息角。
此外,山区顺层滑坡或坡积层沿着基岩面滑动现象一般也属于平面滑动类型。
这类滑坡滑动面的深度与长度之比往往很小。
当深长比小于 0.1时,可以把它当作一个无限边坡进行分析。
图 9-2表示一无限边坡示意图,滑动面位置在坡面下H深度处。
取一单位长度的滑动土条进行分析,作用在滑动面上的剪应力为,在极限平衡状态时,破坏面上的剪应力等于土的抗剪强度,即得式中N s =c/ γ H 称为稳定系数。
边坡稳定性计算方法

A
C c
B a
b
D
E. Hoek等人提出了一种确
定楔体稳定系数的方法——
E. Hoek图解法。
____________________________ 第十二页,共五十八页。
楔形体滑坡的E. Hoek图解法
E. Hoek法是将边坡面、坡顶面和两个结构面绘制在赤平极射投影 图上,4个圆弧有5个交点,分别代表了5条线,各线之间的夹角可在图
• 边坡内有确定的滑面及竖直张裂逢
_______________________________________________________________________________________
• 边坡内没有确定的滑面,滑面需经分析求得
_____________________________________________________________________________________________________________
力就范其1.1可 对对。目5内 外,工以稳通排排前三程土土判定过,场场级的断系抗边边边建影出 数滑坡坡坡筑响边 的力稳等物坡 大与定因取岩 小滑分素1体作动析.0确所出力5的。定处了(结,的规或果对状定抗通一态。滑常级,力用建这矩边筑就与坡物是滑稳取边动定1坡.力系2<>>5稳121矩数,000定)来二性级的表分建1比示.211析筑~较.。.321物。.5规,取 《露天煤矿工程设计规范》(GB 50197-94)
危险,另一个可能 是安全的。 Wsinψ
不超过柱体的底缘即:
h
Wsin tanb
Wcos
h
Wcosψ
W
ψ
第十六页,共五十八页。
平面、折线滑动法边坡稳定性计算书

平面、折线滑动法边坡稳定性计算书计算依据:1、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-20122、《建筑边坡工程技术规范》GB50330-20023、《建筑施工计算手册》江正荣编著一、基本参数边坡稳定计算方式折线滑动法边坡工程安全等级三级边坡边坡土体类型填土土的重度γ(KN/m3) 20土的内摩擦角φ(°)15 土的粘聚力c(kPa) 12边坡高度H(m) 11.862 边坡斜面倾角α(°)40坡顶均布荷载q(kPa) 0.2二、边坡稳定性计算计算简图滑动面参数滑动面序号滑动面倾角θi(°)滑动面对应竖向土条宽度bi(m)1 35 5.672 35 5.63 35 5.67土条面积计算:R1=(G1+qb1)cosθ1×tanφ+c×l1=(156.213+0.2×2.803)×cos(35°)×tg(15°)+12×6.922=117.474 kN/mT1=(G1+ qb1)sinθ1 =(156.213+0.2×2.803)×sin(35°)=89.922 kN/mR2=(G2+qb2)cosθ2×tanφ+c×l2=(131.759+0.2×0)×cos(35°)×tg(15°)+12×6.836=110.952 kN/mT2=(G2+ qb2)sinθ2 =(131.759+0.2×0)×sin(35°)=75.574 kN/mR3=(G3+qb3)cosθ3×tanφ+c×l3=(44.652+0.2×0)×cos(35°)×tg(15°)+12×6.922=92.865kN/mT3=(G3+ qb3)sinθ3 =(44.652+0.2×0)×sin(35°)=25.611 kN/mK s=(∑R iψiψi+1...ψn-1+R n)/(∑T iψiψi+1...ψn-1+T n),(i=1,2,3,...,n-1)第i块计算条块剩余下滑推力向第i+1计算条块的传递系数为:ψi=cos(θi-θi+1)-sin(θi-θi+1)×tanφiK s=(∑R iψiψi+1...ψn-1+R n)/(∑T iψiψi+1...ψn-1+T n)=(117.474×1×1+110.952×1+92.865)/(89.922×1×1+75.574×1+25.611)=1.681≥1.25满足要求!。
边坡稳定性计算

计算中给出三种不同的圆心搜索范围,用遗传 进化算法计算结果如下:
结论:
遗传进化算法模拟了生物遗传进化过程, 克服了传统方法容易陷入局部极小值的缺点, 是一种全局优化算法。
参考文献: 参考文献:
1、 杨学堂、王飞 ,边坡稳定性评价方法及发展趋势 ,岩土工程
技术 ,2004,18(2):103~106 2、 I.B.DONALD,边坡稳定性的有限元评价,西北水资源与水工 程,1996,7(3):89~95 3、 孙涛、顾波,边坡稳定性分析方法评述,岩土工程界,5 (11):48~50 4、 陈新民,罗国煜。基于经验的边坡稳定性灰色系统分析与评 价。岩土工程学报,1999,21(5):638~641 5、肖专文、张奇志,遗传进化算法在边坡稳定性分析中的应用 , 岩土工程学报 ,1998,18(1):43~46
一、定量分析法
1,极限平衡分析方法 极限平衡分析方法计算简便,是目前最 常用方法.它是通过分析在临界破坏状态下, 土体外力与内部强度所提供抗力之间的平衡, 计算土体在自身和外力作用下的土体稳定程 度.目前已有的极限平衡分析方法有:斯宾塞 法,毕肖普条分法,简布法,沙尔玛法和楔体 极限平衡分析法等等。其缺点是在力学上作了 一些简化假设。
4,遗传进化算法 ,
遗传进化算法是一种新发展起来的全局搜索 算法。此法首先随机生成一组模型,将模型的 每个参数表示为二进位制数码,然后对种群内 各模型根据具体问题所给的目标函数决定其生 存概率,来进行优胜劣汰,再把剩下的较优的 个体进行交换和变异,最终完成一次最种群的 繁殖,反复循环,来模拟生物进化规律。它的 特点是在检索了少部分搜索空间后便能迅速的 收敛于最有解。该方法模拟了生物遗传进化的 过程,克服了传统方法容易陷入局部极小值的 缺点,是一种全局优化算法。
边坡稳定性计算

采用极限平衡法和数值分析法相结合的方法进行计算。
稳定性分析
通过计算得到安全系数为1.05,表明该边坡处于临界稳定 状态,需采取加固措施进行治理。加固措施包括锚杆格构 护坡、预应力锚索等。
05
CATALOGUE
边坡稳定性加固措施与建议
加固措施类型及原理
支挡结构加固
通过挡土墙、抗滑桩等支挡结构,承担边坡的土压力,阻止边坡 滑动。
研究成果总结
1 2 3
边坡稳定性计算模型
成功构建了考虑多种因素的边坡稳定性计算模型 ,提高了预测精度。
数值分析方法
发展了基于有限元、离散元等数值分析方法的边 坡稳定性计算技术,实现了复杂条件下边坡稳定 性的快速评估。
实时监测技术
将实时监测技术应用于边坡稳定性计算中,实现 了对边坡变形、渗流等过程的实时监测和预警。
排水系统加固
设置排水沟、截水沟等,排除地表水和地下水,降低边坡土体的含 水量,提高边坡稳定性。
加筋土加固
在边坡土体中加入拉筋或加筋材料,提高土体的抗剪强度和整体性 ,增加边坡的稳定性。
加固措施选择与优化
选择原则
根据边坡的地质条件、工程要求 、施工条件等因素,选择经济合 理、技术可行的加固措施。
优化方向
01
边坡类型
ห้องสมุดไป่ตู้
岩质边坡,高度20m,由砂岩和泥岩互层构成,坡度1:1。
02
计算方法
采用数值分析法中的有限元法进行计算。
03
稳定性分析
通过计算得到安全系数为1.15,表明该边坡在天然状态下处于基本稳定
状态,但在开挖或爆破等扰动作用下可能会发生局部失稳或崩塌。
实例三:复杂条件下边坡稳定性计算
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
边坡稳定性计算
边坡稳定性计算方法
第一节概述
边坡稳定性问题一直是边坡工程中的一个重要研究内容。
它涉及铁道工程、公路工程、水电丁程、矿山工程等诸多工程领域,能否正确评价其稳定性直接关系到建设的资金投入和人民的生命财产安全。
边坡稳定性分析方法很多,不同的方法又各具特点,有一定的适用条件。
根据具体的边坡工程地质条件,具体地分析目的与精度要求,合理有效地选用与之相适应的边坡稳定性分析方法,是一项很重要的工作。
边坡稳定性分析的一般步骤为实际边坡一力学模型一数学模型—计算方法一结论。
其杨心内容是力学模型、数学模型和计算方法的研究,即边坡稳定性分析方法的研究?一般来说,边坡稳定性分
析方法可分为三大类: 定量分析方法、定性分析方法和非确定性分析方法,定量分析方法主要包括极限平衡分析法、有限单元法、无单元法、离散单元法、快速拉格朗日法、DDA法、流形元法、遗传进化算法、人工神经网络评价法等;定性分析方
法主要包括范例推理评价法、专家系统等; 非确定分析方法主要包括模糊综合评价法、可靠度评价法、灰色系统评价法等。
其中,定量分析方法中的极限平衡分析法是目前较为常用的方法,该方法具有模型简单、计算公式简捷、可以解决各种复杂削面形状、能考虑各种加载形式的优点,因此得到广泛的应用。
、边坡稳定性的基本概念
边坡系指具有倾斜坡面的土体。
由于土坡表面倾斜,在本身重量及其他外力作用下,整个土体都有从高处向低处滑动的趋势,如果土体内部某一个面上的滑动力超过土体抵抗滑动的能力,就会发生滑坡。
在工程建设中,常见的边坡失稳破坏有两种类型: 一种是天然边坡由于水流冲刷、地壳运动或人类活动破坏了它原来的地
质条件而产生失稳破坏,通常用地质条件对比法来衡量其稳定的程度; 另一种是人工开挖或填筑的人工土坡,由于设计的坡度太陡,或工作条件的变化改变了土体内部的应力状态,使局部地区的剪切破坏,发展成一条连贯的剪切破坏面,土体的稳定平衡状态遭到破坏,因而发生边坡失稳破坏,本章主要讨论后一种边坡的稳定性问题。
在工程设计中,判断边坡稳定性的大小习惯上采用边坡稳定安全系数来衡量。
最初的安全系数概念来源于极限平衡法中的条分法,是用滑裂面上全部抗滑力矩与滑动力矩之比来定义的,20世纪50 年代,毕肖普等明确了土坡稳定安全系数的定
义,将土坡稳定安全系数芦,定义为沿整个滑裂面的抗剪强度Tf与实际产生的剪
应力,之比,即
Fs, T 1/ T (2 —1)
这不仅使安全系数的物理意义更加明确,而且使用范围更加广泛。
按照上述边坡稳定
第9页
性概念,Fs>1 时,边坡稳定;Fs<l 时,边坡失稳;Fs,l 时,边坡处于临界状态。
、边坡稳定性分析的基本理论
边坡稳定分析的方法很多,本章主要介绍应用较多的极限平衡理论中的条分法。
条分法以极限平衡理论为基础,由瑞典人彼得森(K(E(Petterson) 在1916年提出,20 世纪30~40年代经过费伦纽斯(WFellennius) 和泰勒(D(W(taylor) 等人的不断改进,直至1954年简布(凡Janbu)提出了普遍条分法的基本原理,1955年毕肖普明确了土坡稳定安全系数,使该方法在目前的工程界成为普遍采用的方法。
极限平衡理论的主要思想是将滑动土体进行条分,根据极限状态下土条受力和力矩平衡来分析边坡的稳定性。
根据对平衡方程组增设的边界条件不同,又分为如下几种方法: 瑞典条分法,简化毕肖普(Bishop)法,简
布普遍条分法等。
条分法的基本理论如下
将滑动土体竖向分为n 个土条,在其中任取1 条记为第i 条,如图2—l 所示,其上作用的已知力有:土条本身重量Wi,水平作用力(例如地震惯性力)Q,作
用于土条两侧的孔隙压力(水压力)UJ及U,以及作用于土条底部的孔隙压力Ui。
另外,当滑裂面形状确定以后,土条的有关几何尺寸如底部坡角ai,底长A以及滑
裂面上的强度指标ci 、tail 社也都是定值。
因此,对整个滑动土体来说,为了达到力的平衡,我们所要求的未知量如下
1(每一土条底部的有效法向反力Mi,共n个;
2(安全系数F,(按安全系数的定义,每一土条底部的切向力Ti 可用法向力Ni
及Fs求出),1个;
3(两相邻土条分界面上的法向条间力旦,共n--1 个;
乙两相邻土条分界面上的切向条间力Xi(或Xi与Ei的交角0 i),共n —1个;
5(每一土条底部TI及Ni合力作用点位置ai,共n个;
6(两相邻土条条间力Xi 及Ei 合力作用点位置zi ,共n--1 个。
这样,共计有5n--2 个未知量,而我们所能得到的只有各土条水平向及垂直向力的平衡以及力矩平衡3n个方程,因此,土坡的稳定分析问题实际上是一个高次
超静定问题。
如果把土条取得极薄,土条底部Ti,及Ni合力作用点可近似认为作
用于土条底部的中点,
土压力的计算
第一节概述
、支挡结构上的土压力和滑坡推力
作用在支挡结构上的荷载主要是土压力和滑坡推力。
对于填方工程而言(图3—
Id),作用于支挡结构上的主要荷载是填土和填土表面上的外荷载给墙背或墙面系
所产生的侧向土压力E;对于挖方工程而言(图3—1b),若在土体或碎裂状或散体结
构岩体中开挖低矮边坡时,作用于支挡结构(例如土钉墙)上的主要荷载仍然是土压力;对于用抗滑桩、预应力锚索抗滑桩等支挡结构加固的高陡边坡,其主要荷载是部分坡体沿滑面所产生的滑坡推力户,这种滑面可能是坡体内原有的软弱结构面或开挖诱发的潜在滑面。
正确、合理地确定土压力和滑坡推力的大小、方向、作用点
以及对支挡结构作用的规律,这是支挡结构设计的关键问题。
土压力的计算是一个复杂的问题,它涉及到填料、墙身和地基三者之间的共同作用。
土压力的性质和大小与墙身的位移、墙高和墙后填土的性质等有关。
根据墙的位移方向和大小,作用在墙背上的土压力可分为主动土压力、静止土压力和被动土压力三种。
其中主动土压力最小,被动土压力最大,静止土压力则介于两者之间。
它们与墙身位移之间的关系如图3—2所示。
下面以重力式挡土墙为例讨论墙
体的位移、刚度与土压力的关系。
(一)墙体变位与土压力
挡土墙所受土压力的大小和分布规律与墙体可能移动的方向和大小有很大关系。
根据墙的移动情况和墙后土体所处的应力状态,静止土压力、主动土压力和被动土压力与墙体位移的关系如
下:
1(静止土压力与墙体位移的关系
若挡土墙静止不动,墙后土体处于弹性平衡状态时,土对墙的压力称为静止土压力,用Eo 表示。
此时墙体变形量J,o。
静止土压力可能存在于某些建筑物支撑
着的土体中,如地下室外墙、地下水池侧壁、涵洞侧壁和船闸边墙等,可近似视为
受静止土压力作用。
静止土压力可按直线变形体无侧向变形理论求出。
第29页
们壬fV L M M
I >
2(主动土压力与墙
体位移的关系
如图3—2,若挡土墙受后墙填土作用,离开土体方向发生一8的偏离量,同时
土体达到极限平衡状态时,
作用在墙背上的土压力称为主动土压力,用za表示。
土体内相应的应力状态
称为主动极限平衡状态。
3(被动土压力与墙体位移的关系
如图3—2,若挡土墙受外力作用使墙身发生向土体方向+8的偏离量,同时土
体达到极限平衡状态时,作用在挡土墙的土压力称为被动土压力,用Jp表示。
土
体内相应的应力状态称为被动极限平衡状态。
一般挡土墙因其长度远大于高度,属平面问题,故在计算土压力时可沿长度方向取每延
米考虑。
还应注意挡土墙所受土压力并不是一个常数,随着挡土墙位移量的变化,墙后土体
的应力应变状态不同,因而土压力值也在变化,土压力的大小可能变化于两个基本点极限值
之间,其方向随之变化。
现有土压力理论,主要是研究极限状态的土压力。
主动土压力是墙
后填土处于两种不同极限平衡状态的土压力,至于介于两个极限平衡状态间的情况,除静止土压力这一特殊情况外,由于填土处于弹性或弹塑性平衡状态,是一个超静定问题。
这种挡土墙在任意位移条件下土压力计算还比较复杂,涉及挡土墙、填土和地基三者变形、强度特性和共同作用,目前还不易计算其相应的土压力。
不过,随着土工计算技术的发展,在某些情况下可以根据土的实际应力一应变关系,利用有限元来确定墙体位移量与土压力大小的定量关系。
由于这一计算技术在发展中,本章只介绍常用于工程中的极限平衡状态的土压力理论。
(二)墙体刚度与土压力
土压力是土与挡土结构之间相互作用的结果,它不仅与挡土墙的位移有关,而且还与墙体的刚度密切相关。
一般用砖、石或混凝土修建的重力式挡土墙,依靠墙身自重抵抗或平衡墙后填土产生的土压力,因其断面较大、刚度较大,在侧向土压力作用下仅能发生平移或转动,墙身挠曲变形很小,可以不计。
这种挡墙可视为刚性挡墙。
墙背受到的土压力一般近似沿墙高呈上小下大的三角形直线分布。
另一类挡土结构如基坑工程中常用板桩墙等轻型支挡结构,自重轻、断面小、刚度小、在土压力作用下挡土结构物因自身刚度较小,会发生挠曲变形,从而明显地影响土压力的分布和大小。
这类挡土结构物称为柔性挡土墙,其墙后土压力不是近似直线分布,而是较复杂的曲线分布。