第8章 土压力.ppt

主动土压力状态 被动土压力状态 郎肯土压力理论 朗肯土压力状态 土的极限平衡条件为： 当墙后土处于主动朗肯状态时，朗肯主动土压力强度pa为小主应力 ，而 为大主应力。则有： 郎肯土压力理论 主动土压力 1.无粘性土的郎肯主动土压力 主动土压力 郎肯土压力理论 * 对于无粘性土，C=0，则主动土压力强度： 由上式可见，主动土压力强度pa与深度成正比，沿墙高呈三角形分布。 单位墙长上的主动土压力为： 2.粘性土的郎肯主动土压力 主动土压力 郎肯土压力理论 对于粘性土， ，则主动土压力为： 由正负两部分叠加而成： 一部分是由土自重引起的土压力 ，为正值， 另一部分是由于粘性土内聚力的存在而引起的负侧压力 单位墙长上的主动土压力为： 深度Z0称为开裂深度(临界深度)，此处的主动土压力强度为零 C=10kpa φ=20° γ=18kN/m3 γHka H=5m + -2c√ka - z0 Ea （H-z0）/3 γHka -2c√ka 【解】由 【例题8-1】 主动土压力 郎肯土压力理论 * 44.13 H=5m C=10kpa φ=20° γ=18kN/m3 + -14 - Z0=1.59 Ea 30.13 【例题8-1】 临界深度Z0 3.41 总土压力: 合力作用点: * 当挡土墙在外力作用下推向土体，并达到极限平衡状态时，称为被动朗肯状态。此时，被动土压力强度pp是大主应力，而 是小主应力， 则根据极限平衡条件有： 被动土压力 郎肯土压力理论 1.无粘性土的被动土压力 对于无粘性土，C=0，则被动土压力强度为： 被动土压力强度与Z成正比，沿墙高呈三角形分布 单位墙长上的被动土压力为： 被动土压力 郎肯土压力理论 2. 粘性土被动土压力 对于粘性土， ，则被动土压力强度为： 单位墙长上的被土压力为： 作用方向垂直于墙背，其作用点通过梯形的形心，距墙底的高度Hp可用下式计算： 被动土压力 郎肯土压力理论 (以郎肯主动态, c=0为例) q=γh 作用在假想墙高上的土压力(假想墙高为H+h)分布为: σa=γz ka z从假想的墙顶算起 Z=0 σa=0 Z=h σa=γhka = qka Z=H+h σa=γ(H+h)ka =γHka+qka 有超载时的主动土压力 郎肯土压力理论 * 上部虚设的土压力不要。则作用在真正挡土墙上的总土压力为： Ea=qkaH+1/2γH2ka 当计算熟练后，也可以不假想墙高。墙顶土压力用qka一次算出。 有超载时的主动土压力 郎肯土压力理论 * 1.成层填土 (以郎肯主动态,c=0为例) ∵σa=γz ka a点：z=0 σa=0 b上点: σa=γ1h1ka1 b下点: ∵φ1＜φ2 ∴ka1＞ka2 φ1＜φ2 令 h1’γ2=h1γ1 则: (等代土层法) 非均质填土的主动土压力 郎肯土压力理论 * b下点: e点: 结论:等代土层后的结果是,上层土在其下层土中产生的侧向土压力,等于上层土的自重应力乘以下层土的土压力系数。 1.成层填土 (以郎肯主动态,c=0为例) 非均质填土的主动土压力 郎肯土压力理论 * 成层土：Rankine主动土压力 c=0情况下的土压力分布 1.成层填土 (以郎肯主动态,c=0为例) 非均质填土的主动土压力 郎肯土压力理论 * ①φ相同ka不变土层界面处无突变。γ不同，土压力分布在界面处有转折。 ②φ不同，ka不同。φ大ka小，界面处σa有突变，反之亦然。 1.成层填土 (以郎肯主动态,c=0为例) 非均质填土的主动土压力 郎肯土压力理论 * 将水上、水下视为两种土层（水上用γ，水下用γ′）与求自重应力的规则相同,按成层土情况计算. 但作用在墙背上的总压力为总土压力与总水压力之和. 无粘性土地下水对φ影响很小,可忽略不计. 注意:水压力各个方向相同,所以不乘土压力系数. 2.墙后填土有地下水 非均质填土的主动土压力 郎肯土压力理论 * 作用在墙背上的总压力： 2.墙后填土有地下水 非均质填土的主动土压力 郎肯土压力理论 * 填土中有地下水时给土压力带来以下影响: 1.水下γ γ′但却增加了静水压力,所以作用在墙背上的总压力(土压力+水压力)增大。 2.使粘性土c 、φ ，所以σa 。 3.粘性土遇水膨胀，产生膨胀力。 4.冻害产生冻胀力。 正因为如此，所以墙后一般要设置排水设施。 2.墙后填土有地下水 非均质填土的主动土压力 郎肯土压力理论 * 解: ka=tg2(450-340/2) =0.283 土压力分布为: 墙顶σa1=qka=10×0.283=2.8kpa 墙底σa2=