土质学与土力学第7单元.ppt

给出几个柔性挡土结构物的例子： 成层填土： 若填土面水平、墙背竖直以及墙背光滑时，即 、 及 时，可得 此式与朗金主动土压力系数公式相同 7.5 几种特殊情况下的土压力计算 7.5.1 地面荷载作用下的库仑土压力 1) 将均布荷载换算成位于地表以上的当量土重， 即假想的土重。当量土层厚度 h’=q/ ? 2) 再以 H+h’为墙高，按填土面无荷载的情况计算土压力。 假设为无粘性土的主动情况： z = 0, ea = ? h’Ka = qKa z = H, ea = ? (H+h’) Ka 梯形分布土压力。 2. 挡土结构物的位移与土压力的关系 达到极限平衡所需的位移量: 主动土压力: 容易达到 被动土压力: 3. 地下水渗流对土压力的影响 有渗流时: 按三角形分布考虑 无渗流时: 按梯形分布考虑 4. 土体蠕变和松弛的影响 1. 蠕变对土压力的影响 土体需满足一定位移，才可以达到极限平衡状态。填土达屈服强度时，填土开始蠕变。此时，挡土物以同样变形速率向外移动，主动土压力最小；挡土物以同样变形速率向内移动，被动土压力最大。 2. 松弛对土压力的影响 挡土物位移不变，蠕变变形受到限制。土体内应力产生松弛，主动土压力随时间增加，达到静止土压力为止。 7.7 其它结构物上的土压力 上海苏州河整治的顶管施工 北京地铁大北窑站施工 盾构法的施工 日本东京湾跨海隧道 作业： 挡土墙后填土中有地下水存在: 水土分算： 对砂性土或粉土，按水土分算 先分别计算土压力和水压力，然后叠加 采用有效重度? ?计算土压力 水土合算： 对于粘性土，按水土分算或水土合算进行 地下水位以下用饱和重度?sat。 例题7-4 挡土墙高度H=10m，填土为砂土，墙后有地下水位。水土分算法计算: 主动土压力及水压力的分布及其合力。 [解] 主动土压力系数 各点主动土压力: a点： pal=?1zKa=0 b点： pa2=?1h1Ka=18?6?0.333=36 kPa c点： pa3=(?1h1+? ? h2)Ka =(18?6+9?4) ?0.333=48 kPa 合力: Ea=0.5?36?6+36?4+0.5?(48-36)?4=108+144+24=276kN/m 作用点距墙底距离: c点水压力: pw=?wh2=9.81?4= 39.2kPa 水压力合力: Pw=39.2?4/2=78.4kN/m 作用点： h2/3=4/3 =1.33m处。 7.4 库仑土压力理论 7.4.1基本原理和假定 挡土墙背离土体移动或推向土体,达到极限平衡状态 假定滑动土楔ABC是刚体 最早假定为砂性土 分析土楔ABC的静力平衡条件 主动状态 被动状态 7.4.2 库仑主动土压力计算 考虑滑动土楔ABC的静力平衡： (a) 土楔ABC的重力G： 若?值已知，则大小、方向及作用点位置均已知。 (c) 挡土墙对土楔的作用力Q ： 作用方向已知，大小未知。 (b) 土体作用在滑动面BC上的反力R： 作用方向已知，大小未知。 T1和N1的合力 T2和N2的合力 内摩擦角 外摩擦角 根据滑动土楔ABC静力平衡，由正弦定律得 式中： 当?=?/2+?时，G=0，故而Q=0 于是： 可见：Q随?变化而变化。 分析： 当?= ? 时，R与G重叠，则Q=0 “极大值Qmax即为所求的主动土压力Ea” 当?在(?/2+?) 和?之间变化，Q存在一个极大值。 解得?值，并代入Q表达式得 为求得Qmax值，对?求导，令 当?=0时（简单情形），Ka值可由表7-1查得。 将Ea对z 求导数得： 土压力沿墙高为线性分布。 7.4.3 库仑被动土压力计算 (a) 土楔ABC的重力G 大小、方向及作用点位置均已知 (c) 挡土墙对土楔的作用力Q 作用方向已知，大小未知 (b) 土体作用在滑动面BC上的反力R 作用方向已知，大小未知 根据滑动土体的静力平衡