滑裂面形状对挡土墙主动土压力的影响
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。
土力学题(选择、名词解释、问答)整理
1 . 塑限: 粘性土从可塑状态转变为半固体状态的界限含水率，也就是可塑状态的下限含水率。
2 . 不均匀系数: 定义为Cu= d60/ d10, d10 , d60分别为粒径分布曲线上小于某粒径土的土颗粒含量分别为10％和60％。
3 . 有效应力原理：由外荷在研究平面上引起的法向总应力为б，那么它必由该面上的孔隙力u和颗粒间的接触面共同分担，即该面上的总法向力等于孔隙力和颗粒间所承担的力之和，即б=б＇＋u。
4. 被动土压力：当挡土墙向沿着填土方向转动或移动时，随着位移的增加墙后受到挤压而引起土压力增加，当墙后填土达到极限平衡状态时增加到最大值，作用在墙上的土压力称为被动土压力。
5 . 代替法：代替法就是在土坡稳定分析重用浸润线以下，坡外水位以上所包围的同体积的水重对滑动圆心的力矩来代替渗流力对圆心的滑动力矩。
6 . 容许承载力：地基所能承受的最大的基底压力称为极限承载力，记为f u．将f除以安全系数f s后得到的值称为地基容许承载力值f a,即f a＝f u／f s 1、地基：基础底面以下，承受由基础传来的荷载的那部分土层。
2、基础：建筑物下部结构的组成部分，也是建筑物直接与地层接触的最下部分。
3、持力层：当基底下由不同的土层组成时，与基底接触的第一层土层叫持力层。
4、下卧层：地基中持力层以下的各土层。
5、塑限：粘性土由可塑状态向固态过渡的界限含水量。
6、液限：粘性土由液态向可塑状态过渡的界限含水量。
7、含水量：土中水的重量与土粒重量之比。
8、浮重度：水下土体单位体积所受的重力。
也叫有效重度、有效容重、浮容重。
9、孔隙率：土体孔隙体积与总体积之比。
10、孔隙比：土体孔隙体积与土粒体积之比。
12、粘性土：塑性指数大于10的土。
13、地基附加应力：由地基土自重以外的荷载引起的地基应力增量。
14、地基承载力特征值：在保证地基稳定的条件下，地基所能承受的最大应力。
15、摩擦桩：通过并支承在压缩性土层中，主要靠侧面土的摩阻力支承竖向荷载的桩。
第七章 土压力计算
§1 概述
墙体位移和土压力分类
2.主动土压力
（Active earth pressure)
1.静止土压力
（Earth pressure at rest)
3.被动土压力
（Passive earth pressure)
§1概述
墙体位移对土压力的影响
挡土墙所受土压力的类型，首 先取决于墙体是否发生位移以及位 移的方向。其中有三种特定情况下 的土压力，即静止土压力、主动土 压力和被动土压力。 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。
第七章 土压力计算
第七章 土压力计算
§1 §2 §3 §4 概述 静止土压力计算 朗肯土压力理论 库仑土压力理论
库仑 C. A. Coulomb (1736-1806)
§1
概述
什么是挡土结构物（Retaining structure） 什么是土压力(Earth pressure) 影响土压力的因素 挡土结构物类型对土压力分布的影响
沟埋式
上埋式
§1概述
二 土压力的影响因素
1.
2.
土的性质
挡土墙的移动方向
3.
4.
挡土墙和土的相对位移量
土体与墙之间的摩擦
5.
挡土墙类型
§1概述
本章要讨论的中心问题
刚性挡土墙上的土压力计算，包 括土压力的大小、方向、分布及 合力作用点。
§1概述
三
土压力类型
在影响土压力的诸多因素中,墙体 位移条件是最主要的因素。墙体 位移的方向和相对位移量决定着 所产生的土压力的性质和土压力 的大小。
3．墙后填土中有地下水
1．填土面上有连续均布荷载作用
挡土墙上土压力的计算
挡土墙上土压力的计算 图解法
库 仑 土 压 力 的 计 算
•库尔曼图解法
在图中使力三角形顶点o与墙底A重合，Ri方向与ACi方向一致
挡土结构与基坑工程
挡土墙上土压力的计算 图解法
库 仑 土 压 力 的 计 算
•粘性填土的土压力
挡土结构与基坑工程
挡土墙上土压力的计算 两种土压力理论的比较
郎肯土压力理论 依据：半空间的应力状态 和土的极限平衡条件 概念明确、计算简单、使 用方便 理论公式直接适用于粘性 土和无粘性土 忽略了墙背与填土之间的 摩擦，使计算结果有误差 库仑土压力理论 依据：依据：墙后土体极 限平衡状态、楔体的静力平 衡条件 是一种简化算法 理论公式仅直接适用于无 粘性土 考虑了墙背与土之间的摩 擦，可用于墙背倾斜，填土 面倾斜的情况。但库伦理论 假设破裂面是一平面，与实 际情况有出入。 挡土结构与基坑工程
挡土墙上土压力的计算
滑动面
z
K0z
3
45 +/ 2
0
滑动面
450 / 2
1 =z
1 3 =z
主动土压力
静止土压力
被动土压力
挡土结构与基坑工程
挡土墙上土压力的计算
库 仑 土 压 力 的 计 算
理论假设
1. 墙背倾斜，具有倾角α； 2. 墙后填土为砂土，表面倾角为角β； 3. 墙背粗糙有摩擦，墙与土间的摩擦角为δ; 4. 平面滑裂面假设；
A点： a =qKa1 2c1 Ka1 B点上届面： h1 1 +q )K 2c aB上 =( a1
γ2、φ2 、 动土压力强度 σC c2 上 σC 下 γ3、φ3、 σcD3
Ka1
B点下届面： aB下 =(1h1 +q )Ka 2 2c2 Ka 2 C点上届面：
两种位移模式下挡墙主动土压力的离散元模拟_李秀梅(1)
第6卷 第1期 地下空间与工程学报Vol.6 2010年2月 Chinese Journal of Undergr ound Space and Engineering Feb.2010 两种位移模式下挡墙主动土压力的离散元模拟3李秀梅1,2,蒋明镜1,2(1.同济大学土木学院地下建筑与工程系,上海 200092;2.岩土及地下工程教育部重点实验室,上海 200092)摘 要:挡土墙位移模式是影响挡土墙土压力问题的关键因素之一,位移模式不同,土压力大小、分布也不同。
文章用离散元软件PFC2D模拟了不同位移模式下墙后填土为砂土时挡墙土压力问题,分析了总土压力随位移变化情况,土压力分布情况及土体滑裂面形状、顶宽等问题。
研究结果表明:土压力分布,大小与挡土墙位移模式有关,挡土墙背离土体平移即T模式下土压力分布呈线性、而绕墙底转动即RB模式下土压力基本呈线性分布,挡土墙位移较小时,土体便能达到主动极限状态;T模式下滑裂面为通过墙底的平面,而RB模式下滑裂面为未通过墙底的平面,T模式下滑裂面顶宽大于RB模式下相应值。
关键词:刚性挡土墙;主动土压力;滑裂面;PFC2D中图分类号:T U476 文献标识码:A 文章编号:1673-0836(2010)01-0060-05D E M Ana lyses of Acti ve Earth Pressure aga i n st Ret a i n i n g W a llw ith Two D ispl acem en t M odelsL i Xiu mei1,2J iang M ingjing1,2(1.D ept.of Geotechnical Engineering,Tongji U niversity,Shanghai200092;2.Key L aboratory of Geotechnical and U nderground Engineering of M inistry of Education,Tongji U niversity,Shanghai200092)Abstract:This paper studies the active earth p ressure with t w o different dis p lacement models against the retai2 ning wall using PFC2D.The dis p lace mentmodel is one of the i m portant fact ors t o the earth p ressure.The distributi on of earth p ressure against retaining wall and the t otal earth p ressure at different dis p lace ment of the retaining wall are studied.The sliding surface of the s oil behind the wall and the width of the sliding surface are studied t oo.The re2 sults show that the distributi on of the earth p ressure and the t otal earth p ressure is differentwith different dis p lacement models of the retaining wall.The distributi ons of the earth p ressure of T model are nonlinear,and the t otal earth p res2 sure with RB is larger than that with T.Under a little dis p lace ments of the retaining wall the s oil behind the wall can reach the ulti m ate conditi on.The sliding surface with T is nearly a parabolic,while nearly linear with RB.And the width of the sliding surface with T is larger than that with RB.Keywords:rigid retaining wall;active earth p ressure;sliding surface;PFC2D1 引言挡土墙土压力是个古老的问题,经典土压力计算法因其计算简单是目前工程上常用的计算方法,但大量研究表明,经典土压力计算法在处理挡土墙土压力问题时存在一定的缺陷,忽略了很多影响因素对土压力的影响,如库伦土压力计算法没有考虑土体位移、挡土墙位移模式等因素的影响,平面滑3收稿日期:2009212226(修改稿)作者简介:李秀梅(1983-),女,硕士生,主要从事地下结构研究。
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
（考虑开裂）层状粘性填土的主动土压力
（考虑开裂）层状粘性填⼟的主动⼟压⼒层状黏性填⼟的主动⼟压⼒计算蒋希雁（河北建筑⼯程学院，张家⼝，075024）摘要：基于⽔平层分析法，考虑墙后分层填⼟的滑动变形协调条件，建⽴了关于墙后分层黏性填⼟的挡⼟墙⼟压⼒强度、⼟压⼒合⼒和合⼒作⽤点的理论公式，并于朗肯理论公式进⾏了⽐较分析。
关键词：分层黏性填⼟；挡⼟墙；主动⼟压⼒；Active Earth Pressure on Retaining Walls with Layered Cohesive BackfillsJiang Xiyan(Hebei Institute of Architecture and Civil Engineering ,Zhang jiakou 075024 , China) Abstract : Based on the method of level-layer analysis , with the sliding harmonious condition of layered backfills considered , the theoretical answers to the unit earth pressures , the resultant earth pressures and the points of application of the resultant earth pressures on retaining walls with layered cohesive backfills are set up . The comparisons are made with Rankine’s formula .Keywords : layered cohesive backfills ; retaining wall ; active earth pressure ;1.前⾔⼟⽊⼯程中很⼤⼀部分⼯程问题的解决跟⼟压⼒有关，如道路、桥梁⼯程中的挡⼟墙、桥台；⽔利、港湾⼯程的河岸、基坑⼯程中的开挖围护结构等，有关这些问题的设计和施⼯都涉及到⼟压⼒问题的分析。
路基路面工程第6章-挡土墙设计
路堑挡土墙大多数设在边沟旁；
山坡挡土墙应考虑设在基础可靠处；
当路肩墙与路堤墙的墙高或截面圬工数量相近、基础情况相似时，应优先选用路肩墙；
若路堤墙的高度或圬工数量比路肩墙显著降低，而且基础可靠时，宜选用路堤墙；
沿河路堤设置挡土墙时，应结合河流情况来布置，注意设墙后仍保持水流顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。
库仑土压力假设：
路基挡土墙库仑主动土压力计算
挡土墙后土体为均匀各向同性无粘性土（c=0）； 挡土墙后产生主动或被动土压力时墙后土体形成滑动土楔，其滑裂面为通过墙踵的平面； 滑动土楔可视为刚体。 库仑土压力理论：1776年法国的库伦（）根据极限平衡的概念，并假定滑动面为平面，分析了滑动楔体的力系平衡，从而求算出挡土墙上的土压力，成为著名的库伦土压力理论。
在一般地区，挡土墙设计仅考虑主要力系．在浸水地区还应考虑附加力，而在地震区应考虑地震对挡土墙的影响。各种力的取舍，应根据挡土墙所处的具体工作条件，按最不利的组合作为设计的依据。
主动土压力：挡土墙向外移动 (位移或倾覆)，土压力随之减少，直到墙后土体沿破裂面下滑处于极限平衡状态。
1
被动土压力：墙向土体挤压移动，土压力随之增大，土体被推移向上滑动处于极限平衡状态。
桥头挡土墙：支撑桥梁上部结构及保证桥头填土稳定
挡土墙的组成
常用的挡土墙一般由墙身、基础、排水设施与伸缩缝组成
按照位置：路堑挡土墙、路堤挡土墙、路肩挡土墙、山坡挡土墙。
1
按照材料：石砌挡土墙、混凝土挡土墙、钢筋混凝土挡土墙、砖砌挡土墙、木质挡土墙和钢板墙。
2
按照结构形式：重力式、半重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、锚杆式、拱式、锚定板式、桩板式、垛式。
沉降缝与伸缩缝： 设计时，一般将沉降缝与伸缩缝合并设置，沿路线方向每隔10～15m设置一道，兼起两者的作用，缝宽2～3cm，缝内一般可用胶泥填塞，但在渗水量大，填料容易流失或冻害严重地区，则宜用沥青麻筋或涂以沥青的木板等具有弹性的材料，沿内、外、顶三方填塞，填深不宜小于0.15m，当墙后为岩石路堑或填石路堤时，可设置空缝。 。
土力学第六章土压力计算
第六章挡土结构物上的土压力第一节概述第五章已经讨论了土体中由于外荷引起的应力，本章将介绍土体作用在挡土结构物上的土压力，讨论土压力性质及土压力计算，包括土压力的大小、方向、分布和合力作用点，而土压力的大小及分布规律主要与土的性质及结构物位移的方向、大小等有关，亦和结构物的刚度、高度及形状等有关。
一、挡土结构类型对土压力分布的影响定义：挡土结构是一种常见的岩土工程建筑物，它是为了防止边坡的坍塌失稳，保护边坡的稳定，人工完成的构筑物。
常用的支挡结构结构有重力式、悬臂式、扶臂式、锚杆式和加筋土式等类型。
挡土墙按其刚度和位移方式分为刚性挡土墙、柔性挡土墙和临时支撑三类。
1．刚性挡土墙指用砖、石或混凝土所筑成的断面较大的挡土墙。
由于刚度大，墙体在侧向土压力作用下，仅能发身整体平移或转动的挠曲变形则可忽略。
墙背受到的土压力呈三角形分布，最大压力强度发生在底部，类似于静水压力分布。
2．柔性挡土墙当墙身受土压力作用时发生挠曲变形。
3．临时支撑边施工边支撑的临时性。
二、墙体位移与土压力类型墙体位移是影响土压力诸多因素中最主要的。
墙体位移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。
1.静止土压力（0E ）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0E 。
2.主动土压力（a E ）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。
3.被动土压力（p E ）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p E 。
同样高度填土的挡土墙，作用有不同性质的土压力时，有如下的关系：p E >0E > a E在工程中需定量地确定这些土压力值。
Terzaghi （1934）曾用砂土作为填土进行了挡土墙的模型试验，后来一些学者用不同土作为墙后填土进行了类似地实验。
土力学第8章土压力和挡土墙
由于土压力是挡土墙的主要荷载。因此，设计挡土墙时首先要 确定土压力的性质、大小、方向和作用点。
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挡土墙结构类型对土压力分布的影响
以上两式当β=0时， Ka' ,Kp' 分别变成 Ka,K 了p。
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Ea作用点在距墙体底部1/3H=2.67m处，见图。
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合力点计算为图示面积的形心位置。作用点在距墙体底部1/3H=2.67m处，见图。
水压力的作用点在距离底H2/3=1.33m处。
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静止土压力
前面图中的O点
静止土压力：当挡土墙静止不动，土体处于弹性平衡状态时，土对墙
的压力称为静止土压力E0 。
主动土压力
主动土压力：当挡土墙在墙后土体推力作用下向离开土体方向偏移至 土体达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力称为主动土压力，一 般用Ea表示。
被动土压力
被动土压力：当挡土墙在外力作用下向土体方向偏移至土体达到极限
平衡状态时，作用在挡土墙上的土压力称为被动土压力，用Ep表示。
挡土墙上的三种土压力
不同土压力的大小关系
挡土墙模型实验、原型观测和理论研究表明：在相同条件下，主 动土压力小于静止土压力，而静止土压力又小于被动土压力，亦即 :
Ea < Eo < Ep
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影响土压力的因素
作用在挡土墙上的土压力是个非常复杂的问题。土压力的大小 受多方面因素的影响：
1. 刚性挡土墙