高教社2024土力学教学课件06第6章《土压力》

1、1/1032/1033/103一、挡土结构物一、挡土结构物路坡挡土墙填土P支撑土坡的挡土墙4/103一、挡土结构物一、挡土结构物码头的岸墙P填土堤岸挡土墙5/103一、挡土结构物一、挡土结构物 深基坑深基坑地下地下连续墙连续墙地下室侧墙P填土6/103一、挡土结构物一、挡土结构物桥台拱桥桥台P7/103一、挡土结构物一、挡土结构物深基坑板桩墙隧道侧墙8/103一、挡土结构物一、挡土结构物P填土地下室侧墙P拱桥桥台填土PP9/103用来支撑天然或人工斜坡以保持土体稳定，或使部分侧向荷载传递分散到填土上的一种构筑物。挡土墙类型（按刚度及位移方式）刚性挡土墙柔性挡土墙挡土结构物的作用：挡住墙后的填土并承受来自填土侧向的压力一、挡土结构物一、挡土结构物10/1031.刚性挡土墙L型T型预应力刚性加筋扶扶壁壁圬工式土压力分布直线型一、挡土结构物一、挡土结构物11/1032.柔性挡土墙土压力分布曲线型锚杆板桩板桩变形变形板桩上土压力实测计算一、挡土结构物一、挡土结构物12/103二、挡土结构物上的土压力二、挡土结构物上的土压力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

2、结构物所承受的来自墙后填土的侧向压力。土压力是进行挡土结构物断面设计和稳定验算的重要荷载。思考：思考：为什么要计算土为什么要计算土压力？压力？13/103二、挡土结构物上的土压力二、挡土结构物上的土压力2014年5月11日山东青岛黄岛挡土墙倒塌事件14/103二、挡土结构物上的土压力二、挡土结构物上的土压力2015年7月12日深圳前海工地基坑坍塌事故15/103二、挡土结构物上的土压力二、挡土结构物上的土压力土压力的影响因素填土的性质挡土墙的高度挡土墙的刚度挡土墙的移动方向挡土墙和土的相对位移量土体和墙之间的相对摩擦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。16/103三、墙体位移对土压力的影响及三种典型的土压力三、墙体位移对土压力的影响及三种典型的土压力土压力离填土位移向填土位移太沙基Terzaghi1929年挡土墙模型试验17/103被动土压力PpPassiveearthpressure静止土压力P0Earthpressureatrest主动土压力PaActiveearthpressure岩石岩石拱桥桥

3、台墙体不发生位移墙体离开填土方向移动墙体向填土方向挤压三、墙体位移对土压力的影响及三种典型的土压力三、墙体位移对土压力的影响及三种典型的土压力18/103被动土压力Passiveearthpressure主主动动土土压压力力Activeearthpressure三、墙体位移对土压力的影响及三种典型的土压力三、墙体位移对土压力的影响及三种典型的土压力19/103被动土压力：挡土墙向填土方向转动或位移，墙后填土达到极限平衡状态时作用于挡土墙上的土压力。它是土压力中的最大值。以Pp表示。静止土压力：挡土墙完全没有侧向移动（不产生位移和变形）时墙后填土作用于挡土墙上的土压力。以P0表示。主动土压力：挡土墙背离填土方向转动或位移，墙后填土达到极限平衡状态时作用于挡土墙上的土压力。它是土压力中的最小值。以Pa表示。三、墙体位移对土压力的影响及三种典型的土压力三、墙体位移对土压力的影响及三种典型的土压力20/103四、静止土压力四、静止土压力z地面 M h v墙背后的土体所处的应力状态相当于地基中土体在侧限条件下的应力状态。静止土压力：挡土墙不发生位移时，墙后填土作用在挡土墙上的侧向压力，也就是墙背

4、后的土体受到的水平应力。21/103五、静止土压力系数五、静止土压力系数静止土压力系数:v v h hz对于侧限应力状态：根据弹性理论静止土压力可按土体处于侧限条件下的弹性平衡状态计算其中 为土的泊松比22/103五、静止土压力系数五、静止土压力系数土的泊松比 很难确定K0可通过室内或现场静止侧压力试验来测定，但试验精度有限K0 常用经验公式计算对于砂土、正常固结黏土：K01-sin (Jaky,1944)挡土墙不发生位移时z v v h h23/103五、静止土压力系数五、静止土压力系数静止土压力系数K0的典型值K0通常小于1，但对于超固结黏土和压实土也可能会大于1土的类型静止土压力系数K0松砂0.400.45密砂0.450.50正常固结黏土0.50.6超固结黏土1.04.0压实填土0.81.524/103六、静止土压力计算六、静止土压力计算zH v v h h基本计算公式25/103六、静止土压力计算六、静止土压力计算zHH/3（1）一般情况（填土均质且无地下水）v v h h26/103六、静止土压力计算六、静止土压力计算 v hzHH/3K0 H wHH/3（2）墙后填土中有地

5、下水27/103六、静止土压力计算六、静止土压力计算当地下水位不在填土表面时，怎么计算静止土压力？竖向有效应力（自重应力）静止土压力系数天然重度（地下水位以上）浮重度（地下水位以下）水平向有效应力（静止土压力）28/103六、静止土压力计算六、静止土压力计算当填土不是均质土时，怎么计算静止土压力?29/103六、静止土压力计算六、静止土压力计算H1H2H1H2A土层分界面处墙趾处（3）墙后填土为成层土30/103六、静止土压力计算六、静止土压力计算当填土上分布均布荷载时，怎么计算静止土压力?竖向有效应力静止土压力系数自重应力均布荷载水平向有效应力（静止土压力）31/103七、静止土压力计算要点七、静止土压力计算要点静止土压力在均质地基中随深度呈直线分布，其分布线的斜率是重度和静止土压力系数的乘积；1静止土压力在土层的分界面上一般会发生突变；2静止土压力在地下水位处发生转折；3地下水位以下的土体在计算静止土压力时用浮重度；4地下水位高于挡土结构物的基底面时，挡土结构物除受到其后填土的土压力作用外，还会受到水压力的作用。532/103四、本堂小结四、本堂小结土压力的定义及影响因素墙体位移对

6、土压力的影响及三种典型的土压力挡土结构物的定义及类型2 23 31 14 4静止土压力计算33/10334/103一、基本原理和假定一、基本原理和假定朗肯(W.J.M.Rankine，18201872年)，英国科学家。被后人誉为那个时代的天才，他在热力学、流体力学及土力学等领域均有杰出贡献。朗肯土压力理论于1857年被提出，广泛应用至今。35/103一、基本原理和假定一、基本原理和假定朗肯理论认为当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。朗肯理论最初是针对干的均质无黏性土提出的，后来被推广到黏性土和有水的情况。基本假定：挡土墙墙背竖直、光滑，墙后填土是具有水平表面的半无限体。使墙后土单元体在水平方向和竖直方向为主应力方向。36/103一、基本原理和假定一、基本原理和假定vvhhz被动被动paK0 v v 主动主动 vK0 v pp h37/103一、基本原理和假定一、基本原理和假定45o+/290o 1 3z半无限土体主动极限平衡状态3145-/2被动极限平衡应力状态破坏面与大主应

7、力面的夹角为：38/103二、朗肯主动土压力计算公式二、朗肯主动土压力计算公式基本计算公式pa K0 v v主动土压力系数：39/103HH/3 HKa45 /2z无黏性土的主动土压力计算公式（均质无地下水）三、无黏性土的主动土压力三、无黏性土的主动土压力40/103无黏性土的主动土压力计算公式（均质无地下水且有均布荷载）H HKaqKaz三、无黏性土的主动土压力三、无黏性土的主动土压力41/103四、黏性土的主动土压力四、黏性土的主动土压力黏性土的主动土压力计算公式（均质无地下水）H HKazz0主主动动区区42/103黏性土的主动土压力计算公式（均质无地下水且有均布荷载）H HKazz0z00时：z06H/cu497/103五、本堂小结五、本堂小结1 1板桩墙按受力情况的分类2 2悬臂式板桩墙上的土压力计算3 3锚固板桩墙上的土压力计算4 4开挖支撑上的土压力计算98/10399/103一、沟埋式涵洞上的土压力一、沟埋式涵洞上的土压力沟埋式：在天然地基或老填土中挖沟，涵洞放至沟底，其上填土。沟埋式：在天然地基或老填土中挖沟，涵洞放至沟底，其上填土。1上埋式：将涵洞放在天然地基上再填土。上埋式：将涵洞放在天然地基上再填土。2100/103一、沟埋式涵洞上的土压力一、沟埋式涵洞上的土压力边界条件：沟埋式涵洞上的土压力沟埋式涵洞上的土压力101/103二、上埋式涵洞上的土压力二、上埋式涵洞上的土压力填土厚度小：涵洞侧壁的水平向压力与竖向压力成正比，也是曲线分布。涵洞侧壁的水平向压力与竖向压力成正比，也是曲线分布。102/103二、上埋式涵洞上的土压力二、上埋式涵洞上的土压力填土厚度较大：上埋式涵洞上的土压力上埋式涵洞上的土压力103/103四、本堂小结四、本堂小结1 1沟埋式涵洞上的土压力2 2上埋式涵洞上的土压力

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