模塊四土壓力計(jì)算及土坡穩(wěn)定性分析《工程巖土》學(xué)習(xí)導(dǎo)圖

單元一

土壓力計(jì)算任務(wù)1土壓力類型及

靜止土壓力計(jì)算問(wèn)題導(dǎo)學(xué)情境描述知識(shí)講解小組學(xué)習(xí)知識(shí)小測(cè)

某擬建高速公路某隧道出口段為高填方路段，路基主要為砂土，因地形限制，需收縮坡角，經(jīng)勘察后決定該路段擬選用擋土墻以保障路堤穩(wěn)定，擋墻的具體設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)需因地制宜。勘察還發(fā)現(xiàn)該隧道出口附近有河溝通過(guò)，故在填方段后擬建一座橋梁跨越水系及溝谷。

問(wèn)題導(dǎo)學(xué)情境描述知識(shí)講解小組學(xué)習(xí)知識(shí)小測(cè)

如果你是工程設(shè)計(jì)人員，根據(jù)前述工程情境，高填方路堤段選擇了重力式擋土墻以保障路堤穩(wěn)定，墻體采用混凝土澆筑，請(qǐng)問(wèn)如何確定該擋土墻所受土壓力類型？如果該處擬建橋梁選擇拱橋，采用重力式U型橋臺(tái)，混凝土澆筑，若橋臺(tái)處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，作用在該拱橋橋臺(tái)上的土壓力如何計(jì)算？1.該工程項(xiàng)目中擋土墻所受土壓力類型，應(yīng)根據(jù)擋土墻的（

）

、（

）及（

）

所處的應(yīng)力狀態(tài)確定。2.擋土墻所受土壓力可以分為三種（

）、（

）、（

），在相同的墻高和填土條件下，三種土壓力的大小關(guān)系為（

）。3.靜止土壓力是擋土墻在墻后填土的壓力作用下，（

）任何變形和位移，墻后填土處于（

）平衡狀態(tài)時(shí)，作用在擋土墻背的土壓力。該工程中若拱橋橋臺(tái)處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)所受土壓力為（

）。4.主動(dòng)土壓力是擋土墻在墻后填土的壓力作用下，（

）填土方向產(chǎn)生位移，這時(shí)作用在擋墻上的土壓力將由靜止土壓力逐漸（

），當(dāng)墻后土體達(dá)到

平衡，并出現(xiàn)連續(xù)滑動(dòng)面使土體下滑，這時(shí)土壓力減至（

），稱為主動(dòng)土壓力。該工程中如果設(shè)計(jì)的路堤擋土墻離開(kāi)土體產(chǎn)生位移，所受土壓力為（

）

。5.該工程中在靜止土壓力計(jì)算時(shí)需假定墻體為（

），靜止土壓力系數(shù)在室內(nèi)可以由（

）測(cè)得，在現(xiàn)場(chǎng)可由（

）

測(cè)得。6.簡(jiǎn)述該工程設(shè)計(jì)時(shí)靜止土壓力計(jì)算步驟？（

）。問(wèn)題導(dǎo)學(xué)情境描述知識(shí)講解小組學(xué)習(xí)知識(shí)小測(cè)擋土墻與土壓力

在土木、交通、水利等工程建設(shè)中，經(jīng)常會(huì)修建擋土結(jié)構(gòu)物，它是用來(lái)支撐天然或人工斜坡不致坍塌，保持土體穩(wěn)定的一種建筑物。在工程中把這種建筑物稱為“擋土墻”。

土壓力通常是指擋土墻后的填土因自重或外荷載作用對(duì)墻背產(chǎn)生的側(cè)向壓力。問(wèn)題導(dǎo)學(xué)情境描述知識(shí)講解小組學(xué)習(xí)知識(shí)小測(cè)一、土壓力類型

根據(jù)擋土墻的位移方向、大小及墻后填土所處的應(yīng)力狀態(tài)，將土壓力分為靜止土壓力、主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力三種。a)靜止土壓力b)主動(dòng)土壓力c)被動(dòng)土壓力

墻體位移與土壓力關(guān)系曲線問(wèn)題導(dǎo)學(xué)情境描述知識(shí)講解小組學(xué)習(xí)知識(shí)小測(cè)二、靜止土壓力計(jì)算

靜止土壓力只發(fā)生在擋土墻為剛體、墻體不發(fā)生任何位移的情況下。擋墻在靜止土壓力作用下，墻后填土處于彈性平衡狀態(tài)，墻靜止不動(dòng)，土體無(wú)側(cè)向位移，可假定墻后填土內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)為半無(wú)限彈性體的應(yīng)力狀態(tài)。

σcz=γz

σcx=K0σcz=K0γz

K0為靜止側(cè)壓力系數(shù)，理論上K0=μ/（1-μ），μ為土的泊松比。實(shí)際K0由試驗(yàn)確定，當(dāng)缺少試驗(yàn)資料時(shí)，也可采用經(jīng)驗(yàn)公式估算。問(wèn)題導(dǎo)學(xué)情境描述知識(shí)講解小組學(xué)習(xí)知識(shí)小測(cè)

若將某一豎直面換成擋土墻的墻背，如下圖所示的AB，墻背靜止不動(dòng)時(shí)，墻后填土無(wú)側(cè)向位移，說(shuō)明墻背對(duì)墻后填土的作用力強(qiáng)度與該豎直面上原有的水平向應(yīng)力σcx相同，即：

靜止土壓力強(qiáng)度

靜止土壓力合力

問(wèn)題導(dǎo)學(xué)情境描述知識(shí)講解小組學(xué)習(xí)知識(shí)小測(cè)三、特殊情況下靜止土壓力計(jì)算（一）成層填土和填土面有連續(xù)均布荷載的情況

對(duì)于成層土和有超載的情況，靜止土壓力強(qiáng)度可按下式計(jì)算：式中：γi——計(jì)算點(diǎn)以上第i層土的重度，kN/m3；hi——計(jì)算點(diǎn)以上第i層土的厚度，m；q——填土面以上的均布荷載，kPa；

問(wèn)題導(dǎo)學(xué)情境描述知識(shí)講解小組學(xué)習(xí)知識(shí)小測(cè)三、特殊情況下靜止土壓力計(jì)算（二）墻后填土中有地下水

對(duì)于墻后填土中有地下水情況計(jì)算靜止土壓力時(shí)，地下水位以下透水的土應(yīng)采用有效重度γ/計(jì)算，同時(shí)考慮作用于擋土墻上的靜止水壓力，如下圖所示。

有地下水時(shí)靜止土壓力分布圖問(wèn)題導(dǎo)學(xué)情境描述知識(shí)講解小組學(xué)習(xí)知識(shí)小測(cè)三、特殊情況下靜止土壓力計(jì)算（三）墻背傾斜的情況（1）計(jì)算靜止土壓力系數(shù)K0；（2）計(jì)算各土層界面上（包含地下水位線）的靜止土壓力強(qiáng)度p0i；（3）根據(jù)計(jì)算的p0i繪出土壓力強(qiáng)度分布圖；（4）計(jì)算土壓力強(qiáng)度分布圖的面積即為靜止土壓力的合力E0；（5）計(jì)算土壓力分布圖的形心位置即為靜止土壓力的合力作用點(diǎn)。

問(wèn)題導(dǎo)學(xué)情境描述知識(shí)講解