第八章土壓力1.概述2.擋土墻上的土壓力3.朗肯土壓力理論4.庫侖土壓力理論5.地基破壞型式6.地基臨塑荷載和臨界荷載7.地基的極限承載力—土壓力與土坡穩(wěn)定性—

土坡可分為天然土坡和人工土坡，由于人工開挖和不利的自然因素，土坡可能發(fā)生整體滑動而失穩(wěn)。土坡的滑塌常造成嚴重的工程事故，并危及人身安全。因此對影響工程安全的天然邊坡或人工邊坡都應進行邊坡的穩(wěn)定性驗算，對不穩(wěn)定邊坡宜采取必要的工程措施予以加固。對于某些人工邊坡，如高層建筑深基坑周緣、人工堆填土邊緣，由于空間限制使邊坡角設計很陡，臨空面附近的土體會沿著直線面或弧形面下滑，因此必須預先采用擋土墻等結構物以平衡土坡的側向壓力，我們把這種壓力稱為土壓力。土壓力的計算是對人工土坡進行支擋結構設計的前提?！?-1概述擋土墻的用途：為防止土坡發(fā)生滑動和坍塌，需用各種類型的擋土結構物加以支擋。擋土墻是最常見的支擋結構物。用于工民建、水利水電工程、鐵路、公路、橋梁、港口、航道等。擋土墻的類型：按擋土墻結構類型分為：重力式、懸臂式、扶臂式、錨桿式、加筋土擋土墻；按建筑材料分類：磚砌、塊石、素混、鋼混擋土墻應用舉例§8-2擋土墻上的土壓力

1土壓力試驗擋土墻的模型試驗，可以量測擋土墻不同位移方向，產生3中不同的土壓力。板側安裝壓力盒，考察：板靜止不動；板向離開填土的臨空方向移動或轉動；把板向填土方向推，壓力盒測得的土壓力2土壓力種類a.靜止土壓力E0

墻靜止不動，土對墻的壓力；b.主動土壓力Ea

擋土墻離開土體，土體主動推墻，至土體達到極限平衡狀態(tài)時，作用在墻上的土壓力；c.被動土壓力Ep

擋土墻向土體方向偏移至土體達到極限平衡狀態(tài)時，作用在墻上的土壓力；擋土墻的三種土壓力

(a)主動土壓力；(b)被土土動力；(c)靜止土壓力3影響土壓力的因素：擋土墻上土壓力的大小及其分布規(guī)律受到墻體可能移動的方向、填土的種類、填土的形式、墻的截面剛度和地基的變形等一系列因素的影響；擋土墻的位移：其方向,大小是影響土壓力大小的主要因素擋土墻的形狀：墻背情況，涉及采用的計算理論填土的性質：填土的密實程度、填土表面形態(tài)擋土墻的建筑材料：主要決定墻的表面是否光滑E

a

<

E

o

<

E

pΔ

p

>>

Δ

a墻身位移和土壓力的關系§8.3靜止土壓力計算公式：K0

(土側壓力系數(shù)或靜止土壓力系數(shù))取值:

半經(jīng)驗公式:

經(jīng)驗值K0

：砂土；粘性土靜止土壓力分布：呈三角形分布，墻頂z=0，壓力為0；墻底部z=H，靜止土壓力合力：（三角形分布）合力作用點：靜止土壓力三角形分布圖重心，即下H/3處靜止土壓力的分布

§8-4朗肯土壓力理論

Rankine于1857年研究了半無限土體在自重作用下，處于極限平衡狀態(tài)的應力條件，推倒出土壓力計算公式，即朗肯土壓力理論。1.土體主動和被動朗肯狀態(tài) 半無限土體在自重作用下，離地表z處取一單位微體M，其應力狀態(tài)：a，主動朗肯狀態(tài) 土體水平向伸展，逐漸減小至，為大主應力，大主應力面為水平面，極限平衡時破壞面與大主應力面夾角半空間土體的極限平衡狀態(tài)(a)半空間內的微元體；(b)摩爾圓表示的主動和被動朗肯狀態(tài)；(c)半空間的主動朗肯狀態(tài)；(d)半空間的被動朗肯狀態(tài)。b，被動朗肯狀態(tài) 土體水平向壓縮逐漸增大至，為大主應力，大主應力面為豎直平面。將上述理論應用于擋土墻，首先使墻后土體應力狀態(tài)符合半空間的應力狀態(tài)，即假設墻后土體表面水平；墻背直立；墻背光滑。2.主動土壓力 極限平衡狀態(tài)條件；粘性土：無粘性土：

利用為大主應力，為小主應力有：粘性土：無粘性土：Ka--主動土壓力系數(shù)，主動土壓力分布、總土壓力及其作用點：無粘性土：三角形分布，作用點離墻底H/3處

粘性土主動土壓力包括：土自重引起的土壓力，和由粘聚力c引起的負側壓力。實際粘聚力不會產生負側壓力，則主動土壓力為：

z0為主動土壓力為零處距填土面的深度，常稱為受拉區(qū)高度：代入上式有：gg222221cKcHKHEaaa-=+3.被動土壓力利用為小主應力,大主應力有：粘性土：Kp--被動土壓力系數(shù)，無粘性土：被動土壓力分布、總土壓力及其作用點：無粘性土：三角形分布，作用點離墻底H/3處

粘性土被動土壓力包括：土自重引起的土壓力，和由粘聚力c引起的側壓力。粘性土的被動土壓力強度呈梯形分布，被動土壓力通過梯形壓力分布圖的形心。

§8.5幾種情必況下的瞎土壓力杜計算1.填土提面有啊均布偉荷載a）連續(xù)勒均布荷策載q方法京：將理均布稈荷載斤換算途成當住量的愁土層旱厚度述作用因（虛握構）;由均布串荷載q換算成揪虛構填疾土高,產生的塵土壓力航按墻高艱為h+H計算菌。b）填翠土面爛和墻窯背傾傍斜當量燦土層顛的厚資度仍亦為孕，由升于填隊土面霜和墻腐背傾熱斜，萄假想初的墻珍高應忍為h’+H，其中如，然幻玉后同樣醉按假想棋的直立魯墻背無爹荷載情堅況計算c）均布范荷載從域墻背后僚某一距逗離開始2.填土成猜層計算熄土壓饑力時巾，第蒼一層輛按均滅質土真計算紐奉，第任二層各時，臣第一舒層土柔按重粉度換需算成層與第伐二層思土相制同的露當量吸土層令，厚短度為,以隔為墻軍高，按塔第二層屋的參數(shù)假進行均倒質土計梨算，算慎至第二夠層底面疾；第三園層，則凍需要再秩按途第二層偷土重度映換算成萍與第三降層相同紐奉的當量尿土層，粱厚度為仍墻高按3.墻后填改土有地性下水墻后狠填土忌通常并會位庫于地折下水毒位以疏下，丈水能既降低棵土的?？辜舯虖姸葔?，增暫大土型壓力席，因懷此擋刪土結捕構應從有良美好排拖水措錘施。一般有恩水土分淡算；水包土合算辜兩種思嫂路。分算：總的件側壓股力為唯：土涼壓力聚和水新壓力逃之和駕。土壓帝力：條計算葬時水感下按莊浮容急重；水壓力方：合算遠：使用條除件：有哥地區(qū)工狗程實踐肢經(jīng)驗的橋粘性土地下水塑下取飽輸和容重剝，固結抹不排水劍抗剪強微度指標揪計算。§8耕.6庫侖土趙壓力理析論庫倫姥土壓血力理播論是闊根據(jù)蒙墻后論土體諸處于齊極限莫平衡桐狀態(tài)職并形向成一半滑動部楔體蛇時，懲從楔懷體的帶靜力云平衡帆條件套得出絮的土兵壓力想計算盜理論蘿?；舅募僭O:①墻后的寒填土是稠理想的屯散粒體器（c=0）；②滑疲動破理壞面松為一兔平面座。1.主動土史壓力一般擋要土墻的濫計算均剝屬于平賄面問題快，故在腥下述討呆論中均學沿墻的炮長度方葵向取1m進行分思析。當鏟墻向前奧移動或飽轉動而狹使墻后晝土體沿翻某一破科壞面破澡壞時，背土楔AB輕C向下滑辣動而處謎于主動班極限平頁衡狀態(tài)苦。此時雕，作用遠于土楔AB仆C上的力鏟有：1)土楔切體的根自重W=Δ三ABC·γ（γ為填聲土的車容重珍），倍其方寸向向脹下；2)破壞面殖上的反盜力R，反釀力R與破壞粉面的法世線N1之間的碧夾角等命于土的宅內摩擦醒角φ，并里位于N1的下側李；3)墻背睛對土架楔體象的反紗力E，與虜它大慣小相刷等、察方向椒相反碎的作臺用力泛就是陽墻背獲上的職土壓聰力。京反力E的方邀向必動與墻由背的井法線N2成δ角。版當土塔楔下尊滑時獻，墻置對土冬楔的平阻力滔是向鐮上，頃故反揉力E必在N2的下側席。注意：紋上圖中校所示的惰土壓力驗分布圖襖只表示刃大小，晴不代表灑作用方蓄向。GGφ--墻后竭填土茅的內環(huán)摩擦楚角（央度）壤；α--墻背嫁的傾嚷斜角繞（度爸），夢俯斜淺時取餅正號姨，仰潑斜為晨負號辱；β--墻后填昏土面的鍋傾角（矮度）；δ-元-土對擋再土墻背版的摩擦姜角根據(jù)單墻背填突土的內黃摩擦角φ查表縣確定隸。墻背俯怒斜墻背市仰斜上式衣中淘都飼是已輸知的靠（其車中島）扛，煮而滑籮動面菌與水魄平面迫的夾胳角θ是任意問假定的筒。不同吧的滑動沖面可得茶出一系留列的E（是θ的函監(jiān)數(shù)）慶，Emax大小帖等于嶼墻背園上的擊主動鐘土壓擺力。欲求運主動柏土壓盤力就好是解外極值仍，求背得E為極閃大值媽時的θcr，最終勝得到件庫侖閃主動蝕土壓憲力的撇一般習表達拐式：令Ka桌(庫侖主偷動土壓據(jù)力系數(shù))等于上腦式中的燙最后一鄰項則有硬：Ka取值這按公吼式后誘查表壤得到本。土塵對擋孕土墻做墻背究的的再摩擦阻角：腦見P14婦4的表4-2。當墻背詞垂直α=0、光巡壽滑δ=0、填土憂水平β=0時，庫蘭侖主動頑土壓力紛的公式異為：在上述乘條件下抄，庫倫畢公式和這朗肯公新式相同仁。對擋歲土墻忘墻背錯的摩申擦角擋土墻情況摩擦角δ墻背平滑、排水不良墻背(0-0.33)φ墻背粗糙、排水良好(0.33-0.5)φ墻背很粗糙、排水良好(0.5-0.67)φ墻背與填土間不可能滑動(0.67-1.0)φ2.被動土械壓力注意弊：在鍬圖中復所示進的土嫩壓力癢分布共圖只避表示可其大懸小，惑而不前代表叔其作旦用方緩向。墻受妄外力割作用驅推向叔填土袋，至暈土體制沿某姿破裂碼面破彎壞時陡，楔適形土蘋體向侮上滑眨動，種并處磁于極慎限平奮衡狀啦態(tài)。計楔體奴的受么力情睛況，競三個季力：隸自重瓣應力W；破壞逢面上的顫反力R；墻伯背對撕楔形錦土體摘的力E。與“主動”同樣塵原理礙，得迎被動探土壓仔力的腳庫侖涉公式妄：Kp—被動土塑壓力系渠數(shù)；其矮它符號礎同前。當墻背慶垂直α=0、光怠滑δ=0、填土緒水平β=0時，庫朱侖被動網(wǎng)土壓力遍的公式乎與朗肯父公式相搜同。3.粘性京土的晚土壓吩力庫侖土杜壓力理羽論假設憤填土是叔理想的巖散體，少即c=0，理論業(yè)上庫侖顆公式不作適用于典粘性土囑。a）等值湯內摩擦寸角φD法：在應府用庫慕侖公掙式時駝，將榴內摩渴擦角途增大柳，綜旋合考臭慮內雜聚力越對土俘壓力折的影豪響，攀但誤寺差較徹大。b）圖解責法：土體的余破壞面礎是：深叔度為Z0的垂直您張拉裂芝縫和與沖水平面逗夾角為θ的BC平面李。依神據(jù)力支系平冶衡，直圖解犯出土水壓力休的大滅小。c）《建筑遮地基滅基礎通設計下規(guī)范》推薦共公式采用楔膀體法相胃似的平搞面滑裂霉面假定4.朗肯裹理論蓬與庫婆侖理窄論的蠅比較兩種土設壓力理呀論分別霸根據(jù)不同同的假黃設，不燥同的分惑析方法柔計算土丑壓力，夸只有在絮最簡單筑的情況哨下（日墻背垂竟直α=0、光封滑δ=0、填使土水補平β=施0），這逆兩種理租論的凍計算結依果才相在同，否浮則得出扛不同的葬結果訴。

土壓力理論比較朗肯理論庫侖理論假設條件α=0,δ=0,β=0破壞面為一平面不足之處忽略了墻背與填土之間的摩擦影響不能直接應用于粘性土對于粘性土可以不能直接應用計算結果偏差Ea偏大；Ep偏小墻背斜度不大時,Ea有

2-10%,Ep較大第九乎章逢地基做破壞畜型式應和地揮基承壯載力§9.栽1地基私破壞灶型式在荷繼載作妄用下候，建闊筑物煩地基態(tài)的破鬧壞是銳由于膊承載臭力不剖足而疼引起評的剪裂切破綱壞。個地基炭剪切貍破壞共的型承式：顧整體瞞剪切至破壞睛、局被部剪糾切破閣壞和典沖剪妄破壞護。整體蘿剪切帝破壞箱的特征：形中成了嗎一連簽續(xù)的你滑動糟面，鞏基礎弄急劇筑下沉薪或向讀一側寨傾斜熄。局部剪藍切破壞鍋的特征：剪冤切破替壞也瘦是從動基礎屆邊緣舌開始抱，但搬滑動問面不秋發(fā)展炒到底仁面，古而是建限制壤在地旦基內春部某崗一區(qū)壘域。沖剪破足壞的特征：地基想中沒有家出現(xiàn)明柜顯的連膛續(xù)滑動莖面，沉黃降曲線睛不出現(xiàn)輝明顯的斬轉折現(xiàn)漫象。各類撇破壞誤型式執(zhí)發(fā)生晚的地層：與困地基這土的你壓縮韻性有剩關，估一般限說：塊密砂隙土和芝堅硬際粘土腥出現(xiàn)先整體援破壞僵，壓焰縮性飄比較稠大的企松砂短和軟篇粘土妄可能畜出現(xiàn)熔局部腸或沖母剪破康壞。訓此外基，破知壞型警式還背與基怨礎埋幟深、顧加荷妻速率像等因清素有章關§9.秒2地基承斑載力地基房誠承載骨力：是治指地遠基承鴨受荷猜載的多能力蛋。臨塑脫荷載Pcr：指盛地基洗土在柔外荷涼作用噴下，唉地基紋開始獨出現(xiàn)濤局部膝剪切柱破壞剖（即姨塑性易變形?。r程的基獻底壓厲力。地基極客限承載攪力Pu：是地物基所能隸承受的推極限荷呼載，當堪基底壓臘力達到Pu時，地瘦基就發(fā)擺生整體殖剪切破研壞。地基經(jīng)容許耗承載緊力Pa：地基歡極限承芽載力除耍以安全辰系數(shù)K確定，億是具有消一定安耗全儲備躁的地基虛承載力蛾。地基承就載力的將確定：四種方追法：現(xiàn)跌場原位昌實驗、冤理論公莖式計算視、查規(guī)紙范表格科和當?shù)刂ソ?jīng)驗法臥等方法尸。理論計漆算公式達均在整球體破壞奔的條件遵下得到畏的，對惜于局部果剪切和孕沖剪破纖壞的情獸況，目羞前尚無塑理論公懇式可循池?！?六.3淺基礎短的地基貢臨塑荷描載和臨吹界荷載1.地基隸臨塑寬荷載臨塑荷滴載就是隨刮著的增五大，地淘基土由酷彈性變?yōu)⑿坞A段狀開始產降生塑性憲變形的傳臨界荷惕載。臨塑寄荷載Pc抽r計算加公式賞：其中，d-基礎洋的埋掃置深挪度，γ0-基底草標高融以上時土的綿重度程，c、φ-地基敵土的序內聚紫力和錯內摩野擦角我（弧勇度）漸。經(jīng)驗證亂明：即蓄使地基搬發(fā)生局漠部剪切儀破壞，剃只要塑恩性區(qū)的柜范圍不爬超過某獻一限度擦就不致染影響建金筑物的毅安全和驚使用。議因此，功如果使姐用Pc幕r作為地加基的承姿載力是訊偏于保曾守的。稼可以適歉當?shù)奶釗砀撸瑩P節(jié)省造陰價、降劇低工程河量。2.地基頁的臨奪界荷狼載定義畏：當?shù)鼗渲械乃軋孕宰冃斡蛥^(qū)最大柱深度為：與此相難對應的廁基底壓規(guī)力，分拐別以俗表示茫，稱為琴臨界荷爸載。臨界偶荷載誓的計葉算：可以掀得到冒另外隆一個湊臨界誦荷載鐵公式家的公賣式。§9.4淺基礎短的地基甜極限承皂載力地基極形限承載胖力Pu：是地貼基所能旦承受的忍極限荷憑載，當誘基底壓領力達到Pu時，地幫基就發(fā)全生整體渾剪切破掠壞。地基極稅限承載耍力的計鑰算公式被是在普鋤朗德爾脈極限承缸載力理驢論的基莖礎上，冒根據(jù)不旺同的假塔設條件韻，得出棕了各種蒜不同極取限承載計力近似助計算方鑰法如太給沙基公由式、魏連錫克（Ves度ic）公囑式、秧漢森檔（Ha料ns鄰en也J邪.篩B.）公饞式等犬。1.普朗德甲爾（Pr節(jié)an腥dt圖l）極限逐承載力缺理論根據(jù)栗塑性辟理論分，研鄰究剛恥性沖符模壓更入無話質量桿的半室無限章剛塑跳性介獅質時泛，導平出了語介質近達到拾破壞殊時的由滑動死面形侮狀和武極限混壓力幟公式潛。對觀于一誰無限旗長的倘、底羞面光結滑的罷條形牢荷載俱板置適于無逐質量歷的土謊的表謀面上尸，當陵荷載粥板下郵的土剛體處訴于塑目性平塌衡狀幣態(tài)時劈燕，塑污性區(qū)槽共分粉五個蝕區(qū)。2.太沙朋基（K.宿T著er株za椅gh降i）公冊式理論假品定：①逢條形狐基礎律；②奶地基器發(fā)生距滑動運時滑濁動面電的形哈狀時殃兩端喝為直儉線，窯中間瀉為曲立線左乳右對炎稱；索③Ⅰ區(qū)位于件基礎底列面下，勵不發(fā)生圍剪切破杠壞，而惠處于彈法性壓密降，Ⅱ區(qū)滑面拔為對數(shù)創(chuàng)螺旋線厚，Ⅲ區(qū)滑椒面為翅斜向披平面掛，剖蠢面榨上呈都等腰劈燕三角殿形。理論金基礎：基給礎下嘩土楔笑的靜則力平謀衡條挖件確荷定。公式：對于番一般廈情況國，太給沙基嫌認為仆地基倦極限櫻承載塔力可良近似抱假設止為三創(chuàng)種情彼況計哲算結些果的姐總和吩：若地基松飲軟（軟引粘土上或松旗砂）寶，地高基破后壞為梨局部班剪切幸破壞頁，太災沙基想建議層用經(jīng)孤驗的屋方法閑調整腐抗剪緊強度米指標商，公忙式表蚊達式地為：對于邊財長為b的方形煌基礎的地基邁極限承嗓載力，快由條形銳基礎推憲倒得到測：對于粗直徑載為b的圓形消基礎的地基津極限承氏載力：地基的容許則承載斬力就是筐地基朗極限精承載您力除眠以安庭全系愁數(shù)K確定，懶從而也植可以確任定。3.魏錫蘆克（Ve矩si音c）極鴉限承橋載力資公式理論枯假定：①曬條形蟻基礎替；②肯中心藥荷載縫作用山下的對比丈太沙獲基和蝕魏錫渾克極僑限承偏載力欣計算寧公式丙可以血發(fā)現(xiàn)朽：其井基本斧形式泊是相得同的世，其悄中的穩(wěn)承載樣力因糧數(shù)Nc，Nq相同悠，而Nr差別較阻大。魏咱錫克極詳限承載毒力計算含結果偏駕于安全拼。魏錫克頑耕具影都響承載比力的各干種因素寒對上式綿進行修司正，考揚慮的影墻響因素晨最多，晌從而比職較全面沃。㈠基礎綱形狀的影椅響對于喬方形澆和圓關形基館礎，纖采用肚半經(jīng)砌驗的都基礎塞形狀釀因數(shù)裁加以堤修正㈡偏心和臭傾斜荷戚載的影緞響在偏心止和傾斜僅荷載作壩用下，蠅地基極跨限承載勉力將有睛所降低太。偏心切荷載港：有坐效寬起度，漲或有奸效面菠積；傾斜屬荷載墊：用釘傾斜騙荷載快因數(shù)景進行賓修正咽；偏心濃和傾石斜荷挨載同單時存詢在：㈢孟基礎參兩側張覆蓋決層抗貿剪強枯度的仇影響由于忽正略了基稀礎底面置以上兩公側覆蓋勾層土的夸抗剪強喉度，如光果考慮辟這個影組響，承鋸載力應販該有所雹提高。事采用喇基礎埋愿深修正絲式因數(shù)進能行修正岡。9.克4地基承陷載力特倒征值1.《建筑地切基基礎桌設計規(guī)聞范》（GB晚50霉00綁7-單20枕02）應用的罷公式(偏心乓距e小于賠或等紋于0.切03嬌3倍基羨礎底拐面寬理度時)式中：fa--由土棗和抗呆剪強準度指弟標確古定的嶄地基狗承載犁力設塘計值元；Mb、Md、Mc--承載力倉系數(shù)，畢由下表煙確定；