《tlxdjjc7《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》第七章土壓力與擋土墻設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《tlxdjjc7《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》第七章土壓力與擋土墻設(shè)計(jì)（111頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、中篇,土力學(xué)的基本原理在工程中的應(yīng)用 第七章 土壓力與擋土墻設(shè)計(jì) 第八章 土坡穩(wěn)定分析 第九章 地基承載力,第七章 土壓力與擋土墻設(shè)計(jì),本章提要與學(xué)習(xí)目標(biāo) 土壓力是與土的抗剪強(qiáng)度有關(guān)的問(wèn)題，也是土力學(xué)重要問(wèn)題之一。學(xué)習(xí)本章時(shí)，要熟悉土壓力的類型及它們產(chǎn)生的條件和適用范圍，熟練掌握土壓力計(jì)算方法。,,要熟悉土壓力的類型及它們產(chǎn)生的條件和適用 范圍，熟練掌握土壓力計(jì)算方法。學(xué)習(xí)朗肯土壓力理論假設(shè)條件、主動(dòng)土壓力、被動(dòng)土壓力。要求掌握朗肯假設(shè)條件，熟練掌握其計(jì)算方法。學(xué)習(xí)庫(kù)侖土壓力理論假設(shè)條件、數(shù)值解法與庫(kù)爾曼圖解法，要求掌握其假設(shè)條件及數(shù)值解法，從分析方法與計(jì)算誤差上比較兩個(gè)理論的不同。 本章學(xué)習(xí)
2、中要求掌握幾種常見(jiàn)情況的主動(dòng)土壓力計(jì)算。,第一節(jié) 土壓力概述,介紹土體作用在擋土結(jié)構(gòu)物上的土壓力(圖7-1)，討論土壓力性質(zhì)及計(jì)算，包括土壓力的大小、方向、分布和合力作用點(diǎn)，而土壓力的大小及分布規(guī)律主要與土的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)物位移的方向、大小和結(jié)構(gòu)物的剛度、高度及形狀等有關(guān)。,工程上常用擋土墻類型,一、擋土結(jié)構(gòu)類型對(duì)土壓力分布的影響,擋土墻按其剛度和位移方式分為剛性擋土墻、柔性擋土墻和臨時(shí)支撐三類。 1剛性擋土墻：用磚、石或混凝土所筑成的斷面較大的擋土墻。由于剛度大，墻體在側(cè)向土壓力作用下，僅能發(fā)生整體平移或轉(zhuǎn)動(dòng)的撓曲變形可忽略。墻背受到的土壓力呈三角形分布，最大壓力強(qiáng)度發(fā)生在底部，類似靜水壓力分布
3、。 2柔性擋土墻：當(dāng)墻身受土壓力作用時(shí)發(fā)生撓曲變形。 3臨時(shí)支撐：邊施工邊支撐的臨時(shí)性支擋結(jié)構(gòu)。,二、墻體位移與土壓力類型,,1.靜止土壓力（E0）：墻受側(cè)向土壓力后，墻身變形或位移很小，可認(rèn)為墻不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)或平移，墻后土體沒(méi)有破壞，處于彈性平衡狀態(tài)，墻上承受土壓力稱為靜止土壓力E0。,,2.主動(dòng)土壓力（Ea）：擋土墻在填土壓力作用下，背離填土方向移動(dòng)或沿墻跟轉(zhuǎn)動(dòng)，土壓力逐漸減小，直至土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)，形成滑動(dòng)面，此時(shí)的土壓力稱為主動(dòng)土壓力。,,3.被動(dòng)土壓力（Ep）：擋土墻在外力作用下向著土體的方向移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，土壓力逐漸增大，直至土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)，形成滑動(dòng)面。此時(shí)的土壓力稱為被動(dòng)土壓力
4、Ep。,,同樣填土高度的擋土墻，作用有不同性質(zhì)的土壓力時(shí)見(jiàn)圖7-3，有如下的關(guān)系：Ep E0 Ea。 在工程中需定量地確定這些土壓力值。,三、影響土壓力的因素,(1)擋土墻的位移方向和位移量； (2)擋土墻的形狀、墻背的光滑程度和結(jié)構(gòu)形式； (3)墻后填土的性質(zhì)，包括填土的重度、含水量、內(nèi)摩擦角和黏聚力的大小及填土面的傾斜程度。,四、研究土壓力的目的,研究土壓力的目的主要在于： 1設(shè)計(jì)擋土構(gòu)筑物，如擋土墻，地下室側(cè)墻，橋臺(tái)和貯倉(cāng)等； 2地下構(gòu)筑物和基礎(chǔ)的施工、地基處理方面； 3地基承載力的計(jì)算，巖石力學(xué)和埋管工程等領(lǐng)域。,相關(guān)考題,（1）若產(chǎn)生主動(dòng)土壓力為Ea，被動(dòng)土壓力為Ep，所需的擋土墻位
5、移量分別為a、p，則下述（ c ）是正確的。 a EaEp, ap;c EaEp, ap （2）影響擋土墻土壓力的因素有哪些？ （3）何謂主動(dòng)土壓力、靜止土壓力和被動(dòng)土壓力？三者之間有何關(guān)系？ （4）擋土墻上的土壓力有哪幾種，分別敘述其定義。,第二節(jié) 靜止土壓力計(jì)算,設(shè)一土層，表面是水平的，土的容重為，設(shè)此土體為彈性狀態(tài)，見(jiàn)圖7-4，在半無(wú)限土體內(nèi)任取出豎直平面AB，此面在幾何面上及應(yīng)力分布上都是對(duì)稱的平面。對(duì)稱平面上不應(yīng)有剪應(yīng)力存在，所以，豎直平面和水平平面都是主應(yīng)力平面。,,,E0,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,H,,,,,,,靜止土壓力的分布,,,0,,,
6、 z,K0 z,彈性平衡狀態(tài)時(shí)的莫爾圓,自重應(yīng)力,豎直截面上的法向應(yīng)力,靜止土壓力,,,,在深度Z處，作用在水平面上的主應(yīng)力為： 作用在豎直面的主應(yīng)力為： 即為作用在豎直墻背AB上的靜止土壓力，與深度z呈直線線性分布。,,,,靜止側(cè)壓力系數(shù)K0,靜止側(cè)壓力系數(shù)K0的數(shù)值可通過(guò)室內(nèi)或原位的靜止側(cè)壓力試驗(yàn)測(cè)定。其物理意義：在不允許有側(cè)向變形的情況下，土樣受到軸向壓力增量1將會(huì)引起側(cè)向壓力的相應(yīng)增量3，比值3/1稱為土的側(cè)壓力系數(shù)或靜止土壓力系數(shù)K0。,,,室內(nèi)測(cè)定方法： （1）壓縮儀法：在有側(cè)限壓縮儀中裝有測(cè)量側(cè)向壓力的傳感器。 （2）三軸壓縮儀法：在施加軸向壓力時(shí)，同時(shí)增加側(cè)向壓力，使試樣不產(chǎn)
7、生側(cè)向變形。 上述兩種方法都可得出軸向壓力與側(cè)向壓力的關(guān)系曲線，其平均斜率即為土的側(cè)壓力系數(shù)。,,對(duì)于無(wú)粘性土及正常固結(jié)粘土也可用下式近似計(jì)算： 對(duì)于超固結(jié)粘性土：,,,,還可根據(jù)土的性質(zhì)和狀態(tài)，按表7-1確定靜止土壓力系數(shù)參考值。,第三節(jié) 朗肯土壓力理論,一、基本原理 1857年朗肯提出土壓力理論，主要研究自重應(yīng)力作用下，半無(wú)限土體內(nèi)各點(diǎn)的應(yīng)力由彈性平衡狀態(tài)發(fā)展為極限平衡狀態(tài)的情況，提出計(jì)算擋土墻土壓力的理論。 （一）假設(shè)條件 1擋土墻背垂直 2墻后填土表面水平 3擋墻背面光滑即不考慮墻與土之間的摩擦力。,,朗肯土壓力理論的假設(shè)條件是 墻背垂直 ， 墻背光滑 ， 填土面水平 。,一、
8、主動(dòng)土壓力,1當(dāng)土體靜止不動(dòng)時(shí)，深度Z處土單元體的應(yīng)力,見(jiàn)圖7-5a； 2當(dāng)代表土墻墻背的豎直光滑面AB面向外平移時(shí)，右側(cè)土體制的水平應(yīng)力逐漸減小，而保持不變。當(dāng)AB位移至AB時(shí)，應(yīng)力圓與土體的抗剪強(qiáng)度包線相交土體達(dá)到主動(dòng)極限平衡狀態(tài)。此時(shí)，作用在墻上的土壓力達(dá)到最小值，即為主動(dòng)土壓力,,,,,,,,,主動(dòng)土壓力計(jì)算原理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,無(wú)粘性土,,,,,H,,,,,,,,,,,,H/3,,,,粘性土,,,,,,,,,,,,,,,z0,,,,,,,,,粘性土的主動(dòng)土壓力由兩部分組成， 第一項(xiàng)： 為土重產(chǎn)生的，是正值，隨深度呈三角形分布； 第二項(xiàng)為粘結(jié)力c引起的土壓力
9、 ，是負(fù)值，起減少土壓力的作用，其值是常量，,,,,總主動(dòng)土壓力 應(yīng)為三角形abc之面積,,,二、被動(dòng)土壓力,當(dāng)代表土墻墻背的豎直光滑面AB面在外力作用下向填土方向移動(dòng)，擠壓土體時(shí)，將逐漸增大，直至剪應(yīng)力增加到土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)力圓又與強(qiáng)度包線相切，達(dá)到被動(dòng)極限平衡狀態(tài)圖7-5c和圖7-5e。此時(shí)作用在AB面上的土壓力達(dá)到最大值，即為被動(dòng)土壓力，Pp。,,,,,,,,被動(dòng)土壓力計(jì)算原理,,,,,,,,,,外力,滑動(dòng)方向,,,,,,,,,,,,,,,無(wú)粘性土,,,,,H,,,,,,,,,,,,H/3,,,,粘性土,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,朗金土壓力理論中，當(dāng)墻后填土達(dá)到主動(dòng)朗
10、金狀態(tài)時(shí)，填土破裂面與水平面的成（ A ） A 45+/2； B 45-/2； C 45； D /2； 擋土墻后的填土為中砂，其內(nèi)摩擦角為28o，墻背鉛垂，土面水平，則按朗肯土壓理論，被動(dòng)土壓力時(shí)，土中破壞面與墻背面的夾角為 D 。 A. 0 B. 31o C. 45o D. 59o,第四節(jié) 庫(kù)侖土壓力計(jì)算理論,1776法國(guó)庫(kù)侖提出土壓力理論，下面進(jìn)行具體論述： 一、 庫(kù)侖土壓力方法要點(diǎn)： （一）假設(shè)條件： 1. 墻背傾斜，具有傾角； 2. 墻后填土為砂土，表面傾角為 角； 3. 墻背粗糙有摩擦力，墻與土間的摩擦角為 ，且（ ）,,,,,4. 平面滑裂面假設(shè)； 當(dāng)墻面向前或
11、向后移動(dòng)，使墻后填土達(dá)到破壞時(shí)，填土將沿兩個(gè)平面同時(shí)下滑或上滑；一個(gè)是墻背AB面，另一個(gè)是土體內(nèi)某一滑動(dòng)面BC。設(shè)BC面與水平面成角。 5. 剛體滑動(dòng)假設(shè)： 將破壞土楔ABC視為剛體，不考慮滑動(dòng)楔體內(nèi)部的應(yīng)力和變形條件。 6. 楔體ABC整體處于極限平衡條件，見(jiàn)圖7-7。,,（二）取滑動(dòng)楔體ABC為隔離體進(jìn)行受力分析 分析可知：作用于楔體ABC上的力有（1）土體ABC的重量W，（2）下滑時(shí)受到墻面AB給予的支撐反力E（其反方向就是土壓力）。（3）BC面上土體支撐反力R。 1根據(jù)楔體整體處于極限平衡狀態(tài)的條件，可得知E、R的方向，見(jiàn)圖7-7。 2根據(jù)楔體應(yīng)滿足靜力平衡力三角形閉合的條件，可知E、
12、R的大小 3求極值，找出真正滑裂面，從而得出作用在墻背上的總主動(dòng)壓力Ea和被動(dòng)壓力Ep。,一、主動(dòng)土壓力,,,,,,,,,,,,,,,按庫(kù)倫理論求主動(dòng)土壓力,,,W,,R,,E,,,,,W,R,E,A,C,B,,,利用正弦定律可得,,,,庫(kù)倫主動(dòng)土壓力的一般表達(dá)式：,或,Emax所對(duì)應(yīng)的擋土墻后填土的破壞角 cr，即為真正滑動(dòng)面的傾角。,,二、被動(dòng)土壓力,,,,,,,,,,,,,,按庫(kù)倫理論求被動(dòng)土壓力,,,W,,R,,E,,,,,W,R,E,A,C,B,,,,,,按求主動(dòng)土壓力同樣的原理可求得被動(dòng)土壓力的庫(kù)倫公式為：,或,,三、土壓力計(jì)算方法的一些問(wèn)題朗肯理論與庫(kù)倫理論的比較,1.朗肯土壓力
13、理論： （1）依據(jù)：半空間的應(yīng)力狀態(tài)和土的極限平衡條件 （2）概念明確、計(jì)算簡(jiǎn)單、使用方便 （3）理論假設(shè)條件 （4）理論公式直接適用于粘性土和無(wú)粘性土 （5）由于忽略了墻背與填土之間的摩擦，主動(dòng)土壓 力偏大，被動(dòng)土壓力偏小。,2.庫(kù)倫土壓力理論： （1）依據(jù)：墻后土體極限平衡狀態(tài)、楔體的靜力平 衡條件 （2）理論假設(shè)條件 （3）理論公式僅直接適用于無(wú)粘性土 （4）考慮了墻背與土之間的摩擦力，并可用于墻背 傾斜，填土面傾斜的情況。但庫(kù)倫理論假設(shè)破 裂面是一平面，與按滑動(dòng)面為曲面的計(jì)算結(jié)果 有出入。,相關(guān)考題,（
14、1）朗金土壓力理論是根據(jù) 和 建立的。 土的半空間應(yīng)力狀態(tài)和極限平衡條件 （2）庫(kù)侖土壓力理論是根據(jù) 建立的。 根據(jù)墻后所形成的滑動(dòng)楔體的靜力平衡條件 （3）由庫(kù)侖理論算出的被動(dòng)土壓力往往比實(shí)測(cè)值大，這主要是因?yàn)? 。 庫(kù)侖理論假設(shè)墻后填土破裂面是一平面，而實(shí)際卻是一個(gè)曲面,相關(guān)考題,（1）朗金土壓力理論中，當(dāng)墻后填土達(dá)到主動(dòng)朗金狀態(tài)時(shí)，填土破裂面與水平面的成（ a ） a 45+/2；b 45-/2；c 45；d /2； （2）重慶建筑大學(xué)：由于朗金土壓力理論忽略了墻背與填土之間摩擦的影響，因此計(jì)算結(jié)果與實(shí)際有
15、出入，一般情況下計(jì)算出的（ d ） a 主動(dòng)土壓力偏小，被動(dòng)土壓力偏大；b 主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力都偏??；c 主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力都偏大；d 主動(dòng)土壓力偏大，被動(dòng)土壓力偏??；,相關(guān)考題,（1）朗金土壓力理論和庫(kù)侖土壓力理論的假定條件是什么？ （2）擋土墻的墻背垂直光滑，墻后填土面水平，試定性繪出下列情況的墻背主動(dòng)土壓力分布： 1)填土為均質(zhì)砂或均質(zhì)粘土； 2)填土為粘土，地下水在1/2墻高處； 3)填土上半層為砂土，下半層為粘土； 4)填土為均質(zhì)砂土，填土面有均勻連續(xù)荷載； 5)填土為均質(zhì)粘土，填土面有均勻連續(xù)荷載。,第五節(jié) 幾種常見(jiàn)情況的土壓力,一、成層土層的壓力 墻后填土由性質(zhì)不同的
16、土層組成時(shí)，土壓力將受到不同填土體性質(zhì)的影響。下圖：墻后填土為無(wú)粘性土?xí)r土壓力分布圖,二、墻后填土中有地下水位 當(dāng)墻后填土中有地下水位時(shí)，計(jì)算土壓力時(shí)，在地 下水位以下的 應(yīng)用 。同時(shí)地下水對(duì)土壓力產(chǎn) 生影響，主要表現(xiàn)為： （1）地下水位以下，填土重量將因受到水的浮力而減少； （2）地下水對(duì)填土的強(qiáng)度指標(biāo)C中的影響，一般認(rèn)為對(duì)砂性土的影響可以忽略；但對(duì)粘性填土，地下水使C， 值減小，從而使土壓力增大。 （3）地下水對(duì)墻背產(chǎn)生靜水壓力作用。,下圖：填土內(nèi)有地下水的情況,,,,,,作用在擋土墻上的總壓力應(yīng)為總土壓力與水壓力之和。,,土壓力問(wèn)題“水土合算與水土分算問(wèn)題”,工程上對(duì)土壓力有兩種解法
17、： 1對(duì)于滲透性大的砂性土，將土壓力和水壓力先分開(kāi)計(jì)算，再疊加的方法為水土分算。 2對(duì)于粘性土，將地下水位以下土體重度去為飽和重度，水壓力計(jì)算不再單獨(dú)計(jì)算后進(jìn)行疊加，這種方法稱“水土合算”,三、填土表面有荷載作用 （一）連續(xù)均勻荷載 1當(dāng)擋土墻墻背垂直，在水平面上有連續(xù)均布荷載q作用時(shí)。 (a)無(wú)粘性土 （b）粘性土,,作用在墻背面的土壓力Pa由三部分組成： （1）是由均布荷載q引起，常數(shù)，與z無(wú)關(guān)； （2）是由土重引起，與z成正比； （3）是由內(nèi)聚力引起。,總土壓力Ea為上圖a和b圖形面積差。 即：,,（二）局部荷載作用 若填土表面有局部荷載q作用時(shí)，見(jiàn)圖7-15a和b所示，有兩
18、種情況，主動(dòng)土壓力可以按下述方法計(jì)算。,,若填土表面的荷載是從墻后某一距離開(kāi)始，見(jiàn)圖7-15a，可自均布荷載起點(diǎn)O引2條直線OD和OE，OD與水平面夾角為，OE與填土的破壞面平行，與水平夾角為。OD和OE分別交墻背于D點(diǎn)和E點(diǎn)。當(dāng)墻背垂直、光滑時(shí)，=45+/2；當(dāng)墻背傾斜與粗糙時(shí)，則按庫(kù)侖土壓力計(jì)算，可參看有關(guān)公式。D點(diǎn)以上土壓力不受均布荷載影響，只是由填土的自重引起。E點(diǎn)以下土壓力則完全考慮受均布荷載影響。D、E兩點(diǎn)間的土壓力以直線連接。沿墻背AB上的土壓力見(jiàn)圖7-15a中陰影所示，陰影面積為總土壓力Ea，其作用點(diǎn)在陰影形心處。,,若填土表面的均布荷載在一定范圍內(nèi)，見(jiàn)圖7-15b所示，則從荷
19、載的兩個(gè)端點(diǎn)O、O引兩條與破壞面平行的直線OD和OE,交墻背于D和E點(diǎn)。認(rèn)為D點(diǎn)以上和E點(diǎn)以下的土壓力都不受均布荷載的影響，D、E點(diǎn)之間的土壓力則受均布荷載影響的土壓力計(jì)算，作用于墻面的總土壓力Ea分布見(jiàn)圖7-15b所示的陰影所示，其作用點(diǎn)在陰影形心處。,土壓力中作用點(diǎn)的求解,第六節(jié) 擋土墻設(shè)計(jì),擋土墻的設(shè)計(jì)包括墻型選擇、穩(wěn)定性驗(yàn)算、地基承載力驗(yàn)算、墻身材料強(qiáng)度驗(yàn)算以及一些設(shè)計(jì)中的構(gòu)造要求和措施等。 常用的擋土墻結(jié)構(gòu)型式有重力式、懸臂式、扶壁式、錨桿及錨定板式和加筋土擋墻等。一般根據(jù)工程需要、土質(zhì)情況、材料供應(yīng)、施工技術(shù)以及造價(jià)等因素合理地選擇,一、擋土墻類型,1.擋土墻的設(shè)計(jì)包括墻型選擇、穩(wěn)
20、定性驗(yàn)算、地基承載力驗(yàn)算、墻身材料強(qiáng)度驗(yàn)算以及一些設(shè)計(jì)中的構(gòu)造要求和措施等。 2.常用的擋土墻結(jié)構(gòu)型式有重力式、懸臂式、扶壁式、錨桿及錨定板式和加筋土擋墻等。,擋土墻應(yīng)用舉例,,扶壁式擋土墻圖,錨桿(anchor rod)式擋土墻,煙臺(tái)濱海路擋土墻施工,加筋土(reinforced earth)擋土墻,三峽庫(kù)區(qū)奉節(jié)三馬山加筋土擋土墻高57m,奉節(jié)三馬山加筋土擋土墻修建中,盅縣和尚溝加筋土擋土墻,其他形式,一、擋土墻類型 擋土墻就其結(jié)構(gòu)型式可分為以下五種主要類型； (a) (b) (c ) (d) (e) (a)重力式擋土墻；(b)懸臂式擋土墻；(c)扶臂式擋土墻； (d)錨
21、桿、錨定板式擋土墻；(e)板樁墻,(一)重力式擋土墻 這種型式的擋土墻見(jiàn)上圖 (a)所示，墻面暴露于外，墻背可以做成傾斜和垂直的。 (二)懸臂式擋土墻 懸臂式擋土墻一般用鋼筋混凝土建造，它由三個(gè)懸臂板組成，即立臂、墻趾懸臂和墻踵懸臂，見(jiàn)上圖 (b)所示。,(三)扶壁式擋土墻 當(dāng)墻后填土比較高時(shí)，為了增強(qiáng)懸臂式擋土墻中立臂的抗彎性能，常沿墻的縱向每隔一定距離設(shè)一道扶壁，故稱為扶壁式擋土墻，見(jiàn)上圖 (c)所示。 (四)錨定板與錨桿式擋土墻 錨定板擋土墻由預(yù)制的鋼筋混凝土立柱、墻面、鋼拉桿和埋在填土中的錨定板在現(xiàn)場(chǎng)拼裝而成。這種結(jié)構(gòu)依靠填土與結(jié)構(gòu)的相互作用力而維持其自身穩(wěn)定。,(五)其他類型擋土墻
22、混合式擋土墻,構(gòu)架式擋土墻,板樁擋土墻,土工合成材料擋土墻,土釘,內(nèi)撐擋土墻等。板樁墻是深基坑開(kāi)挖的一種臨時(shí)性支護(hù)結(jié)構(gòu)，由統(tǒng)長(zhǎng)的鋼板樁或預(yù)制鋼筋混凝土板樁組成。也可在板樁上加設(shè)支撐，以改善其受力性能見(jiàn)上圖(e),擋土墻發(fā)生事故的例子,多瑙河碼頭岸墻滑動(dòng),垮塌的重力式擋墻,二、擋土墻的計(jì)算,擋土墻的截面一般按試算法確定，即先根據(jù)擋土墻所處的條件(工程地質(zhì)、填土性質(zhì)以及墻體材料和施工條件等)憑經(jīng)驗(yàn)初步擬定截面尺寸，然后進(jìn)行擋土墻的驗(yàn)算，如不滿足要求，則應(yīng)改變截面尺寸或采用其它措施。 擋土墻的計(jì)算通常包括下列內(nèi)容：穩(wěn)定性驗(yàn)算;地基的承載力驗(yàn)算;墻身強(qiáng)度驗(yàn)算。,(一) 穩(wěn)定性驗(yàn)算 擋土墻的穩(wěn)定性破壞通
23、常有兩種形式，一種是在主動(dòng)土壓力作用下外傾，對(duì)此應(yīng)進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算，另一種是在土壓力作用下沿基底外移，需進(jìn)行抗滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算。,1 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算p149,如圖7-17，在土壓力作用下墻將繞墻趾O點(diǎn)向外轉(zhuǎn)動(dòng)而失穩(wěn)。將Ea分解成水平及垂直兩個(gè)分力。水平分力Eax使墻發(fā)生傾覆；垂直分力Eaz及墻重力G抵抗傾覆。按下式驗(yàn)算抗傾覆穩(wěn)定性：,2 抗滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算,如圖7-18將土壓力Ea及墻重力G各分解成平行及垂直于基底的兩個(gè)分力(Eat、Ean及Gt、Gn)。分力Ean使墻沿基底平面滑移，Ean及Gn產(chǎn)生磨擦力抵抗滑移，抗滑移穩(wěn)定性應(yīng)按下式計(jì)算：,(二)地基的承載力驗(yàn)算 地基的承載力驗(yàn)算，一般偏
24、心荷載作用下基礎(chǔ)的計(jì)算方法相同，即要求同時(shí)滿足基底平均應(yīng)力Pf和基底最大壓應(yīng)力Pmax1.2f(f為持力層地基承載力設(shè)計(jì)值)。,,(三)墻身強(qiáng)度驗(yàn)算 墻身強(qiáng)度驗(yàn)算應(yīng)根據(jù)墻身材料分別按砌體結(jié)構(gòu)、素混凝土結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的有關(guān)計(jì)算方法進(jìn)行,三、重力式擋土墻的體型選擇和構(gòu)造措施 包括以下幾個(gè)方面： (一)選擇墻背傾斜的型式；(二) 墻面坡度的選擇 ；（三）基底逆坡坡度；（四）墻趾臺(tái)階和墻頂?shù)讓挾鹊拇_定；（五） 排水措施；（六） 填土質(zhì)量要求,,(一)墻背傾斜的型式 重力式擋土墻按墻背傾斜方向可分為仰斜(90)、直立(90)和俯斜(90)三種型式，如圖7-19所示。對(duì)于墻背不同傾斜方向的擋土墻，如
25、用相同的計(jì)算方法和計(jì)算指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，其主動(dòng)土壓力以仰斜為最小，直立居中，俯斜最大。因此，就墻背所受的主動(dòng)土壓力而言，仰斜墻背較為合理。,,如在開(kāi)挖臨時(shí)邊坡以后筑墻，采用仰斜墻背可與邊坡緊密貼合，而俯斜墻則須在墻背回填土，因此仰斜墻比較合理。反之，如果在填方地段筑墻，仰斜墻背填土的夯實(shí)比俯斜墻或直立墻困難見(jiàn)圖7-19a，此時(shí)，俯斜墻和直立墻比較合理。,,從墻前地形的陡緩看，當(dāng)較為平坦時(shí)，用仰斜墻背較為合理。如墻前地形較陡，則宜用直立墻，因?yàn)楦┬眽Φ耐翂毫^大，而用仰斜墻時(shí)，為了保證墻趾與墻前土坡面之間保持一定距離，就要加高墻身見(jiàn)圖7-16c，使砌筑工程量增加。 因此，墻背的傾斜型式應(yīng)根據(jù)使用要
26、求、地形和施工等情況綜合考慮確定。,,(二) 墻面坡度的選擇 當(dāng)墻前地面較陡時(shí)，墻面坡可取1:0.051:0.2，亦可采用直立的截面。在墻前地形較為平坦時(shí)，對(duì)于中、高擋土墻，墻面坡度可較緩，但不宜緩于1:0.4，以免增高墻身或增加開(kāi)挖寬度。仰斜墻背坡度愈緩，主動(dòng)土壓力愈小，但為了避免施工困難，仰斜墻背坡度一般不宜緩于1：0.25，墻面坡應(yīng)盡量與墻背坡平行。,,（三）基底逆坡坡度 在墻體穩(wěn)定性驗(yàn)算中，滑動(dòng)穩(wěn)定常比傾覆穩(wěn)定不易滿足要求，為了增加墻身的抗滑穩(wěn)定性，將基底做成逆坡是一種有效方法(圖7-19a)。但是基底逆坡過(guò)大，可能使墻身連同基底下的一塊三角形土體一起滑動(dòng)，因此，一般土質(zhì)地基的基底逆
27、坡不宜大于0.1:1，對(duì)巖石地基一般不宜大于0.2：1。,,（四）墻趾臺(tái)階和墻頂?shù)讓挾?當(dāng)墻高較大時(shí)，基底壓力常常是控制截面的重要因素。為了使基底壓力不超過(guò)地基承載力設(shè)計(jì)值，可加墻趾臺(tái)階，以便擴(kuò)大基底寬度，這對(duì)墻的傾覆穩(wěn)定也是有利的。墻趾臺(tái)階的高寬比可取h:=2:1，不得小于20cm，此外，基底法向反力的偏心距應(yīng)滿足b1/4的條件(b1為無(wú)臺(tái)階時(shí)的基底寬度)。 擋土墻的頂寬如無(wú)特殊要求，對(duì)于一般塊石擋土墻不應(yīng)小于0.5m，對(duì)于混凝土擋土墻最小可為0.20.4m，混凝土墻不宜小于0.2m；砌石擋土墻頂寬不宜小于0.4m?；讓捈s為墻高的1/21/3。,,（五） 排水措施 擋土墻必須有良好的排水設(shè)
28、施，以免墻后填土因積水而造成地基松軟，從而導(dǎo)致承載力不足。若填土凍脹，則會(huì)使擋土墻開(kāi)裂或倒塌。故常沿墻長(zhǎng)設(shè)置間距為23m，直徑不小于100mm的泄水孔。墻后做好濾水層和必要的排水盲溝，在墻頂?shù)孛驿佋O(shè)防水層。當(dāng)墻后有山坡時(shí)，還應(yīng)在坡下設(shè)置截水溝見(jiàn)圖7-19 。擋土墻應(yīng)每隔1020m設(shè)置伸縮縫。,,擋土墻所在地段往往由于排水不良，大量雨水經(jīng)墻后填土下滲，結(jié)果使墻后土的抗剪強(qiáng)度降低，重度增高，土壓力增大，有的還受水的滲流或靜水壓力影響，在一定條件下，或因土壓力過(guò)大，或因地基軟化，結(jié)果造成擋土墻的破壞。據(jù)某地區(qū)擋土墻調(diào)查表明，僅1966年由于排水不良或未作排水處理而發(fā)生擋土墻破壞的有十多處，為當(dāng)?shù)匕l(fā)生
29、事故的70-80。,,（六） 填土質(zhì)量要求 擋土墻的回填土料應(yīng)盡量選擇透水性較大的土，例如砂土，礫石，碎石等，因?yàn)檫@類土的抗剪強(qiáng)度較穩(wěn)定，易于排水。不應(yīng)采用淤泥，耕植土、膨脹性粘土等作為填料，填土料中還不應(yīng)雜有大的凍結(jié)土塊、木塊或其它雜物。,,實(shí)際上所遇到的大多數(shù)回填土都多少含有一定的粘性土，這時(shí)應(yīng)適當(dāng)混以塊石。對(duì)于重要的、高度較大的擋土墻，用粘土作回填土料是不合適的，因?yàn)檎承酝恋男阅懿环€(wěn)定，在干燥時(shí)體積收縮，而在雨季時(shí)膨脹，由于回填土的交錯(cuò)收縮與膨脹可在擋土墻上產(chǎn)生較大的側(cè)壓力。這種側(cè)壓力在設(shè)計(jì)中往往無(wú)法考慮，其數(shù)值還可能比計(jì)算壓力大許多倍，它可使擋土墻外移，甚至使擋土墻失去作用。在工程中曾
30、有因粘性土作為填料而引起的事故。 填土壓實(shí)質(zhì)量是擋土墻施工中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。填土?xí)r應(yīng)分層夯實(shí)。,擋土墻施工,漿砌石抗滑擋土墻結(jié)構(gòu)示意圖,,【例題7-2】擋土墻高6m，填土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如下： kN/m,墻背直立、光滑，填土面水平并有均布荷載q=10kPa，試求擋土墻的主動(dòng)土壓力Ea及作用點(diǎn)位置，并繪出土壓力分布圖。,,【例題7-3】擋土墻高5m，墻背直立、光滑，墻后填土面水平，共分兩層。各層上的物理力學(xué)性指標(biāo)如圖所示，試求主動(dòng)土壓力，并繪出土壓力的分布圖。,相關(guān)考題,（1）擋土墻的墻后回填土料，宜選用（ d ） a 粘土；b 淤泥；c 淤泥質(zhì)粘土；d 砂土 （2）提高擋土墻墻后的填土質(zhì)量，
31、使土的抗剪強(qiáng)度增大，將使作用于墻背的（ b ） a 主動(dòng)土壓力增加；b 主動(dòng)土壓力減??；c 靜止土壓力增加；d 被動(dòng)土壓力減?。?相關(guān)考題,（3）擋土墻每隔（ d ）應(yīng)設(shè)置一道伸縮縫 a 50-60m；b 30-40m；c 20-30m；d 10-20m （4）擋土墻應(yīng)設(shè)置泄水孔，其間距宜取（b ） a 1-2m；b 2-3m；c 3-4m；d 5-6m （5）擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)k要求（ c ） a k1.0；b k1.3；c k1.6；d k2.0；,,（3）設(shè)計(jì)僅起擋土作用的重力式擋土墻時(shí)，土壓力應(yīng)按（ a ） a 主動(dòng)土壓力計(jì)算；b 被動(dòng)土壓力計(jì)算；c 靜止土壓力計(jì)算
32、；d 靜止水壓力計(jì)算,關(guān) 鍵 概 念,土壓力類型；朗肯土壓力和常見(jiàn)情況下土壓力大小、方向、作用點(diǎn)的計(jì)算。,思 考 題,7-1影響擋土墻土壓力的因素有哪些？ 7-2何謂主動(dòng)土壓力、靜止土壓力和被動(dòng)土壓力？三者之間有何關(guān)系？ 7-3朗肯土壓力理論和庫(kù)侖土壓力理論的假定條件是什么？ 7-4擋土墻上的土壓力有哪幾種，分別敘述其定義。,,7-5擋土墻的墻背垂直光滑，墻后填土面水平，試定性繪出下列情況的墻背主動(dòng)土壓力分布： （1）填土為均質(zhì)砂或均質(zhì)粘土； （2）填土為粘土，地下水在1/2墻高處； （3）填土上半層為砂土，填土下半層有均勻粘土j1； （4）填土為均質(zhì)砂土，填土面有均勻連續(xù)荷載； （5）填土為
33、均質(zhì)粘土，填土面有均勻連續(xù)荷載。 7-6試分析剛性擋土墻產(chǎn)生位移時(shí)，墻后土體中應(yīng)力狀態(tài)的變化。 7-7填土內(nèi)摩擦角的大小對(duì)土壓力的大小有何影響。 7-8墻背的粗糙程度、填土排水條件的好壞對(duì)主動(dòng)土壓力的大小有什么影響。 7-9繪圖分析作用在擋土墻背上主動(dòng)土壓力的方向和作用點(diǎn)位置。 7-10繪圖分析作用在擋土墻背上被動(dòng)土壓力的方向和作用點(diǎn)位置。 j1下半層？,計(jì) 算 題,7-1某擋土墻高7m，墻背豎直光滑，墻后填土面水平，并作用均布荷載q=20kPa，填土分兩層，地下水分布在兩層土界面上；上層土厚3m，1=18.0kN/m3, 1=200,C1=12.0kPa；下層位于水位以下，厚4m，sat=1
34、9.2kN/m3,2=260,C2=6.0kPa。試求墻背總側(cè)壓力E及作用點(diǎn)位置，并繪側(cè)壓力分布圖？,,7-4圖示擋土墻，墻背垂直光滑，墻后填土面水平，且作用一條形均布荷載q=20kPa，填土指標(biāo)粘土1=18.5kN/m，1=20，C1=10kPa，砂土2=18kN/m，2=30見(jiàn)下圖，已測(cè)得墻體移動(dòng)，使墻后填土達(dá)到朗肯土壓力極限平衡狀態(tài)，A點(diǎn)的水平壓力為25 kPa，求： （1）繪出整個(gè)墻背上的壓力分布圖，并求出作用在墻背上的總土壓力？ （2）畫(huà)出土體中過(guò)A點(diǎn)的剪切破壞面，并標(biāo)明其與水平面的夾角是多少？ （3）求土中過(guò)A點(diǎn)剪應(yīng)力破壞面上的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力？,考點(diǎn)分析,1 土壓力相關(guān)概念 考
35、點(diǎn)如下：（1）靜止土壓力、主動(dòng)土壓力、被動(dòng)土壓力的概念；（2）影響擋土墻土壓力的因素；（3）靜止土壓力、主動(dòng)土壓力、被動(dòng)土壓力三者關(guān)系。,,2 朗肯（Rankine,W.J.M.,1857）土壓力理論 考點(diǎn)如下：（1）朗肯土壓力理論是根據(jù)什么建立的；（2）假設(shè)條件是什么？（3）利用朗肯土壓力理論計(jì)算土壓力。,,3 庫(kù)侖（Coulomb C.A.,1776）土壓力理論 考點(diǎn)如下：（1）庫(kù)侖土壓力理論是根據(jù)什么建立的；（2）假設(shè)條件和適用條件是什么？（3）如何應(yīng)用庫(kù)侖土壓力理論計(jì)算擋土墻土壓力。,,4 朗肯（Rankine,W.J.M.,1857）和庫(kù)侖（Coulomb C.A.,1776）土
36、壓力理論的比較與土壓力計(jì)算 考點(diǎn)如下：（1）兩種土壓力理論在分析方法和計(jì)算誤差方面有哪些不同，對(duì)主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力哪種土壓力理論計(jì)算誤差較大；（2）針對(duì)不同情況，如填土面上有連續(xù)均布荷載、成層填土、填土中有水等，擋土墻的土壓力如何計(jì)算，這是本章計(jì)算題考試必考內(nèi)容。,,5 擋土墻的類型與構(gòu)造 考點(diǎn)如下：（1）擋土墻的類型；（2）重力式擋土墻的構(gòu)造；（3）擋土墻設(shè)計(jì)在構(gòu)造有何要求；（2）擋土墻設(shè)計(jì)中如何減少主動(dòng)土壓力；。,,6 擋土墻計(jì)算問(wèn)題 考點(diǎn)如下：（1）擋土墻抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算；（2）擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算；（3）擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)和抗滑移穩(wěn)定安全系數(shù)各是多少(1.6,1.3)；（4）擋土墻的抗傾覆和抗滑移措施各有哪些。,本章結(jié)束 謝謝！,煙臺(tái)大學(xué)文經(jīng)學(xué)院 2009年9月,創(chuàng)業(yè)之路是一條從奴隸到將軍的艱辛之路,
tlxdjjc7《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》第七章土壓力與擋土墻設(shè)計(jì)
