第七章土压力与土坡稳定分析.ppt

第七章 土压力与土坡稳定分析 第一节 土压力理论 一、土压力类型 二、静止土压力计算 三、朗肯土压力理论 1.主动土压力 讨论： 2.被动土压力 讨论： 四、库仑土压力理论 1.库仑土压力基本假定 五、几种特殊情况下的土压力计算 第二节 挡土墙设计 一、挡土墙类型 二、重力式挡土墙的计算 三、重力式挡土墙构造 土定概述坡稳 一、瑞典圆弧滑动法 条分法分析步骤 I 条分法分析步骤Ⅱ 第三节 土坡稳定分析 天然土坡 人工土坡 由于地质作用而自然形成的土坡 在天然土体中开挖或填筑而成的土坡 山坡、江河岸坡 路基、堤坝 坡底 坡脚 坡角 坡顶 坡高 土坡稳定分析问题 无粘性土坡稳定分析 T T? 均质的无粘性土土坡，在干燥或完全浸水条件下，土粒间无粘结力 只要位于坡面上的土单元体能够保持稳定，则整个坡面就是稳定的 单元体稳定 T?T 土坡整体稳定 N W W T T?? N 稳定条件：T?T 砂土的内摩擦角 抗滑力与滑动力的比值 安全系数 粘性土土坡稳定分析 N f W R O B d 假定滑动面为圆柱面，截面为圆弧，利用土体极限平衡条件下的受力情况： 滑动面上的最大抗滑力矩与滑动力矩之比 饱和粘土，不排水剪条件下，?u＝0，τf＝cu C A 粘性土土坡滑动前，坡顶常常出现竖向裂缝 C R d B A W f O N A ? z 0 深度近似采用土压力临界深度 裂缝的出现将使滑弧长度由AC减小到A?C，如果裂缝中积水，还要考虑静水压力对土坡稳定的不利影响 Fs是任意假定某个滑动面的抗滑安全系数，实际要求的是与最危险滑动面相对应的最小安全系数 假定若干滑动面 最小安全系数 * 化学工业出版社 * 土压力通常是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧压力 E 填土面 码头 桥台 E 隧道侧墙 E E 被动土压力 主动土压力 静止土压力 土压力 1.静止土压力 挡土墙在压力作用下不发生任何变形和位移，墙后填土处于弹性平衡状态时，作用在挡土墙背的土压力 Eo 2.主动土压力 在土压力作用下，挡土墙离开土体向前位移至一定数值，墙后土体达到主动极限平衡状态时，作用在墙背的土压力 滑裂面 Ea 3.被动土压力 播放动画 播放动画 Ep 滑裂面 在外力作用下，挡土墙推挤土体向后位移至一定数值，墙后土体达到被动极限平衡状态时，作用在墙上的土压力 4.三种土压力之间的关系 -△ +△ +△ -△ E o △a △p Ea Eo Ep 对同一挡土墙，在填土的物理力学性质相同的条件下有以下规律： 1. Ea ＜Eo ＜＜Ep 2. △p ＞＞△a 作用在挡土结构背面的静止土压力可视为天然土层自重应力的水平分量 K0?h h ?z K0?z z h/3 静止土压力系数 静止土压力强度 静止土压力系数测定方法： 1.通过侧限条件下的试验测定 2.采用经验公式K0 = 1-sinφ’ 计算 3.按相关表格提供的经验值确定 静止土压力分布 土压力作用点 三角形分布 作用点距墙底h/3 1.挡土墙背垂直、光滑 2.填土表面水平 3.墙体为刚性体 σz=?z σx＝K0?z z f=0 pa＝Ka?z pp＝Kp?z 增加 减小 45o-? / 2 45o＋? / 2 大主应力方向 主动伸展 被动压缩 小主应力方向 pa pp ?f ? ?z K0?z ?f =c+? tan? 土体处于弹性平衡状态 主动极限平衡状态 被动极限平衡状态 水平方向均匀压缩 伸展 压缩 主动朗肯状态 被动朗肯状态 水平方向均匀伸展 处于主动朗肯状态，σ1方向竖直，剪切破坏面与竖直面夹角为45o-?/2 45o-?/2 45o＋?/2 处于被动朗肯状态，σ3方向竖直，剪切破坏面与竖直面夹角为45o＋?/2 45o＋?/2 h 挡土墙在土压力作用下，产生离开土体的位移，竖向应力保持不变，水平应力逐渐减小，位移增大到△a，墙后土体处于朗肯主动状态时，墙后土体出现一组滑裂面，它与大主应力面夹角45o＋?/2，水平应力降低到最低极限值 ?z(σ1) pa(σ3) 极限平衡条件 朗肯主动土压力系数 朗肯主动土压力强度 z h/3 Ea ?hKa 当c=0,无粘性土 朗肯主动土压力强度 h 1.无粘性土主动土压力强度与z成正比，沿墙高呈三角形分布 2.合力大小为分布图形的面积，即三角形面积 3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h/3处 2c√Ka Ea (h-z0)/3 当c＞0, 粘性土 h 粘性土主动土压力强度包括两部分 1. 土的自重引起的土压力?zKa 2. 粘聚力c引起的负侧压力2c√Ka 说明：负侧压力是一种拉力，由于土与结构之间抗拉强度很低，受拉极易开裂，在计算中不考虑 负侧压力深度为