2023/9/2課件1第六章?lián)跬两Y(jié)構(gòu)物上的土壓力

Chapter6LateralPressurebetweenasoilmassandanadjoiningearth-structure.

第一節(jié)概述

6.1Induction

Thischapterdealswiththemagnitudeanddistributionoflateralpressurebetweenasoilmassandanadjoiningearth-retainingstructure(擋土結(jié)構(gòu)物,俗稱擋土墻).擋土墻的結(jié)構(gòu)型式2023/9/2課件2一、擋土墻的結(jié)構(gòu)類型對土壓力分布的影響Theinfluenceofstructuretypesofearth-retainingwalloncdistribution(一)、剛性擋土墻（rigidearth-retainingwall）用磚、石、混凝土所筑成，斷面較大。圖6-2剛性擋土墻背上壓力分布圖6-3柔性擋土墻背上壓力分布2023/9/2課件3

(二)、柔性擋土墻（flexibleearth-retainingwall）（三）臨時支撐（temporarybrace）一基坑壁圍護(hù)時采用由橫板、立柱和支撐組成二、墻體位移與土壓類型（剛性土壓力）Walldisplacementandlateralearthpressuretypes（一）靜止土壓力(stilllateralpressure)擋土墻的剛度很大，在土壓力作用下墻處于靜止不動的狀態(tài)，即位移為零，墻后土體處于彈性平衡狀態(tài)。使擋土墻保持靜止的條件（1）墻身尺寸足夠大（2）墻身砼與基巖牢固地聯(lián)結(jié)在一起（3）擋土墻地基不產(chǎn)生不均勻沉降

2023/9/2課件4

如：地下室擋土墻的頂板和底板與墻體為剛性聯(lián)結(jié)，故墻的水平位移近于零。作用于墻背的土壓力：一般可按靜止土壓力算（《成都科大：土力與地基》）（二）主動土壓力（Activelateralearthpressure）土推、墻移（或繞墻跟轉(zhuǎn)動）當(dāng)滑動面上 時,有 （此時密砂土上的墻位移量 。H為擋土墻高；密實粘土上的墻位移量 ）（三）被動土壓力（Passivelateralearthpressure)墻推土移，墻后土體處于被動極限平衡狀態(tài)此時位移量達(dá)某一較大量（密砂土 密實粘土 ）2023/9/2課件5結(jié)論：墻體位移對土壓力影響：圖6-6①E0屬于彈性狀態(tài)土壓力，可用彈性理論計算；

Ea、Ep則屬于極限平衡狀態(tài)土壓力，用以抗剪強度和極限平衡理論為基礎(chǔ)的古典郎土壓力理論——肯土壓力理論和庫倫土壓力理論計算；②圖6-6墻體位移與土壓力關(guān)系曲線2023/9/2課件6三、影響土壓力的因素Thefactorsofinfluencinglateralearthpressure（1）擋土墻的高度，結(jié)構(gòu)型式，墻背形狀（傾斜、俯斜或垂直）和光滑程度；（2）擋土墻的位移方向（向前、向后、靜止不動）和位移量的大小；（3）墻后填土表面的形狀（水平、向上傾斜、向下傾斜）及荷載作用情況（集中荷載，均布荷載或任意分布荷載）（4）墻土的物理力學(xué)性質(zhì)，包括填土的容重，包括含水量w，內(nèi)磨擦角

和粘聚力c等。2023/9/2課件7第二節(jié)靜止土壓力的計算

6.4TheCalculationofearthpressureatrest一、靜止土壓力(earthpressureatrest)半無限彈性的應(yīng)力狀態(tài)求解（靜止土壓力強度）（KPa）2023/9/2課件8二、靜止土壓力分布及總土壓力

Thedistributionofearthpressureatrestandthetotalearthpressure（KN）三、靜止土壓力系數(shù)

(coefficientofearthpressureatrest)

對于正常固結(jié)粘土，一般以 （

/為有效內(nèi)摩擦角）砂土的K0值約為0.4

粘土K0=0.4~0.8

超固結(jié)粘土,K0可能大于1,由經(jīng)驗公式(6-4)估算。2023/9/2課件9第三節(jié)朗肯土壓力理論

6.3Rankine’sTheoryofEarthPressure

一、基本原理(basicprinciples)圖6-9，6-102023/9/2課件10二、水平填土面上的朗肯土壓力TheRankine’searthpressureonthelevelfillsurface假設(shè):（1）墻體為剛性體 （2）墻背垂直，光滑

Considerasemi-infinitemassofsoilwithahorizontalSurfaceandhavingaverticalboundaryformedbyasmoothwallsurfaceextendingtosemi-infinitedepth,asrepresentedinFig6-9.Thesoilisassumedtobehomogeneous（均勻）andisotopic（各向同性）.（一）主動土壓力（Activeearthpressure）1．無粘性土(none-cohesivesoil)C=0，由（5-14）

2023/9/2課件112．粘性土(cohesivesoil)將代入得（6-7）（6-6）2023/9/2課件12則有（圖6-12）令（6-8）（拉應(yīng)力區(qū)深度）

總壓力（三角形abc之面積）：作用點位置：2023/9/2課件13（二）被動土壓力（Passiveearthpressure）1．無粘性土(none-cohesivesoil)將代入——被動土壓力系數(shù)合力：（圖6-13）2023/9/2課件141．粘性土(cohesivesoil)同理將

代入得合力：（圖6-14）2023/9/2課件15（二）應(yīng)力法求解無粘性土主動土壓力

Tocalculatetheactiveearthpressurebystressmethod①∵

故ac面上正應(yīng)力

即為A點，畫出與水平成在座標(biāo)系上作點2023/9/2課件16（2）在圓點找E點（1）（2）由（1）、（2）可求

（3）∵

2023/9/2課件17故B點代表單元體豎直面上應(yīng)力，即根據(jù)幾何關(guān)系可推出：

可以看出，當(dāng)=0時，簡寫為（6-14）（6-15）同理：（6-19）上述公式適用條件：2023/9/2課件18例：試用朗肯土壓力理論計算主動土壓力及其作用點的位置和方向。方向取AB解：從A點作豎直線AC，求出AC上：計算AB與AC間填土重量：

作用于AB上土壓力為與的合力C2023/9/2課件19作用在墻底以上：

作用方向與水平面夾角2023/9/2課件20第四節(jié)庫倫土壓力理論

6.4Coulomb’sTheoryofEarthPressure

一、方法要點(outlineofthemethod)（一）庫倫公式推導(dǎo)的出發(fā)點ThestarttodeduceCoulomb’sformula（圖6-19）與朗肯區(qū)別：（1）墻背傾角，摩擦角，填土傾角 ；（2）直接求E。（二）假設(shè)條件(assumption)（1）墻體為剛性體（2）平面滑裂面假設(shè)：AB、BC滑面（3）剛體滑動假設(shè)：楔ABC為剛體（4）土楔ABC處于極限平衡狀態(tài)2023/9/2課件21圖6-192023/9/2課件22（三）取滑動楔體ABC為隔離體進(jìn)行受力分析TakethetrialwedgeABCasaseparatingparttoanalysetheforcesactingontheitREWREW（a）主動狀態(tài)（b）被動狀態(tài)Theforcesactingonthesoilwedgeatfailureare:(1)theweightofthewedge(W)(2)thereaction(E)betweenthewallandthesoil,actingatangle

belowthenormal;(3)thereaction(R)onthefailureplane,actingatangle

belowthenormal;2023/9/2課件231．作出E、R的方向2．由力三角形，求E、R大小3．求極值，找出真正滑裂面。二、數(shù)解法(mathematicsmethod)（1）楔體重量（取沿墻長度為1m）圖6-212023/9/2課件242．∵

2023/9/2課件25式中

為定值變化范圍，∵ 時，R與W重合，時，無楔形體（∵AC與AB重合）

中間必有最大值求出最危險的滑裂面和相應(yīng)的破壞角2023/9/2課件26代入E求得土壓力強度沿墻高的分布形式：(6-22)圖6-22庫倫土壓力強度分布2023/9/2課件27三、圖解法（簡介）D

庫倫土壓力理論:討論 的砂土的土壓力,且要求填土面為平面;當(dāng)填土為 的粘性土或填土面不是平面,而是任意折線或曲線形狀時,前述庫倫理論不能用,此時可采用圖解法。（一）基本方法（二）庫爾曼圖解法2023/9/2課件28第五節(jié)朗肯理論與庫倫理論的比較

6.5ThecomparisonbetweenRankine’sTheoryandCoulomb’sTheory一、分析方法的異同similaritiesanddifferencesbetweenthetwoanalysismethods相同(similarities)：均屬于極限平衡狀態(tài)土壓力理論（bothbelongtothelimitingequilibriumstateearthpressureTheory）不同(differences)：朗肯：一點的應(yīng)力狀態(tài)→極限平衡→豎直面 土壓強 總土壓力 或（極限應(yīng)力法）應(yīng)用受限制2023/9/2課件29庫侖：整體→極限平衡→靜力平衡條件→總土壓力 或（滑動楔體法）二、適用范圍(Applicationscopes)（一）坦墻的土壓力計算Theearthpressurecalculationofflatretainingwall1．什么是坦墻(flatretainingwall)——出現(xiàn)第二滑裂面之擋土墻討論：（1）