最新土力学第六章精品课件.ppt

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1、土力学第六章土力学第六章6 61 1 概述概述6 62 2 静止土压力计算静止土压力计算6 63 3 朗肯土压力理论朗肯土压力理论6 64 4 库仑土压力理论库仑土压力理论6 65 5 土压力问题的讨论土压力问题的讨论6 66 6 工程中挡土墙的土压力计算工程中挡土墙的土压力计算6 67 7 支挡结构物上的土压力计算支挡结构物上的土压力计算一、挡土结构物（挡土墙）一、挡土结构物（挡土墙）6 61 1 概概 述述刚性挡土墙刚性挡土墙混凝土挡土墙及复合排水管混凝土挡土墙及复合排水管完工完工一、挡土结构物（挡土墙）一、挡土结构物（挡土墙）6 61 1 概概 述述刚性挡土墙刚性挡土墙柔性支护结构柔性支

2、护结构锚杆锚杆板桩板桩板桩变形板桩变形基坑支撑上的土压力基坑支撑上的土压力变形变形土压力分布土压力分布板桩上土压力板桩上土压力 实测实测 计算计算一、挡土结构物（挡土墙）一、挡土结构物（挡土墙）6 61 1 概概 述述上海市外上海市外环过江隧环过江隧道暗埋段道暗埋段基坑支撑基坑支撑柔性支护结构柔性支护结构一、挡土结构物（挡土墙）一、挡土结构物（挡土墙）6 61 1 概概 述述 无法打锚杆无法打锚杆( (相邻相邻建筑物的基础较深建筑物的基础较深, ,地下管线地下管线) )内支撑内支撑柔性支护结构柔性支护结构一、挡土结构物（挡土墙）一、挡土结构物（挡土墙）6 61 1 概概 述述 土压力的影响因素

3、土压力的影响因素填土的性质填土的性质挡土墙的高度挡土墙的高度挡土墙的移动方向挡土墙的移动方向挡土墙和土的相对位移量挡土墙和土的相对位移量挡土墙的刚度挡土墙的刚度土体与墙之间的摩擦土体与墙之间的摩擦6 61 1 概概 述述 在影响土压力的诸多因素中，在影响土压力的诸多因素中，墙体位移条件墙体位移条件是最是最主要的因素。墙体位移的方向和相对位移量决定着所主要的因素。墙体位移的方向和相对位移量决定着所产生的土压力的性质和土压力的大小。产生的土压力的性质和土压力的大小。二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力6 61 1 概概 述述二、位移对土压力的影响及三种典

4、型的土压力二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力土土压压力力离填土位移离填土位移向填土位移向填土位移0EaEpEABE静止土压力静止土压力：挡土墙完全没有侧向移动（不产生位移和变形）：挡土墙完全没有侧向移动（不产生位移和变形）时墙后填土作用于挡土墙上的土压力。以时墙后填土作用于挡土墙上的土压力。以E E0 0表示。表示。主动土压力主动土压力：挡土墙背离填土方向转动或位移，墙后填土达到：挡土墙背离填土方向转动或位移，墙后填土达到极限平衡状态时作用于挡土墙上的土压力。它是土压力中的最极限平衡状态时作用于挡土墙上的土压力。它是土压力中的最小值。以小值。以E Ea a表示。表示。被动土压力被动土压力

5、：挡土墙向填土方向转动或位移，墙后填土达到极：挡土墙向填土方向转动或位移，墙后填土达到极限平衡状态时作用于挡土墙上的土压力。它是土压力中的最大限平衡状态时作用于挡土墙上的土压力。它是土压力中的最大值。以值。以E Ep p表示。表示。二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力6 61 1 概概 述述c.c.被动土压力被动土压力（Passive earth pressure)a.a.静止土压力静止土压力（Earth pressure at rest)b.b.主动土压力主动土压力（Active earth pressure)6 61 1 概概 述述二、位移对土压

6、力的影响及三种典型的土压力二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力墙体位移对土压力的影响墙体位移对土压力的影响挡土墙所受土压力的类型，首先取决于墙体是否发生位移挡土墙所受土压力的类型，首先取决于墙体是否发生位移以及位移的方向。其中有三种特定情况下的土压力，即静止以及位移的方向。其中有三种特定情况下的土压力，即静止土压力、主动土压力和被动土压力。土压力、主动土压力和被动土压力。挡土墙所受土压力的大小并不是一个常数，而是随位移量挡土墙所受土压力的大小并不是一个常数，而是随位移量的变化而变化。的变化而变化。6 61 1 概概 述述二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力二、位移对土压力的影响及三种典

7、型的土压力当d =D/H=0 时 E=E01. 1. 静止土压力静止土压力15%15%0E0EaD DHHD DEp土压力 E_ DDHHd +6 61 1 概概 述述二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力2. 2. 主动土压力主动土压力墙体墙体外移外移，土压力逐渐土压力逐渐减小减小，当土体当土体破坏破坏，达到，达到极极限平衡状态限平衡状态时所对应时所对应的土压力的土压力 ( (最小最小) )15%15%0E0EaD DHHD DEp土压力 E_ DDHHd +6 61 1 概概 述述二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力二、位移对土压力的影响及三种

8、典型的土压力3. 3. 被动土压力被动土压力墙体墙体内移内移，土压力逐渐土压力逐渐增大增大，当土体当土体破坏破坏，达到达到极限平衡状态极限平衡状态时所对应的土压力时所对应的土压力( (最大最大) )15%15%0E0EaD DHHD DEp土压力 E_ DDHHd +6 61 1 概概 述述二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力二、位移对土压力的影响及三种典型的土压力本章要讨论的中心问题本章要讨论的中心问题刚性挡土墙刚性挡土墙上的土压力性质及土压力计上的土压力性质及土压力计算，包括土压力的大小、方向、分布及算，包括土压力的大小、方向、分布及合力作用点。合力作用点。6 61 1 概概 述述 可

9、按土体处于可按土体处于侧限条件下侧限条件下的弹性平衡的弹性平衡状态进行计算状态进行计算。6 62 2 静止土压力计算静止土压力计算s svs svs shshzvczzss0hcxKzss20012EKHHH/3K0H0E6 62 2 静止土压力计算静止土压力计算一、一般情况（填土均质且无地下水）一、一般情况（填土均质且无地下水）00heKzss svs svs shshzvczzss00hcxeKzss20012EKHHH/3K0H0E6 62 2 静止土压力计算静止土压力计算二、墙后填土中有地下水二、墙后填土中有地下水wwpz212wwPHwHwPH/322001122wwEEPKHH01

10、1kH16 62 2 静止土压力计算静止土压力计算三、墙后填土为成层土三、墙后填土为成层土H2022k土层分界面处：土层分界面处：001 11()eKHA上墙趾处：墙趾处：0021122eKHH00211()eKHA下H1H201 11KH0211KH021122KHHA静止土压力在均质地基中随深度呈直线分布；静止土压力在均质地基中随深度呈直线分布；静止土压力分布线的斜率是容重和静止侧压力系数静止土压力分布线的斜率是容重和静止侧压力系数的乘积；的乘积；静止土压力在土层的分界面上静止土压力在土层的分界面上一般一般会发生突变；会发生突变；静止土压力在地下水位处发生转折；静止土压力在地下水位处发生转

11、折；地下水位以下的土体在计算静止土压力时用浮容重；地下水位以下的土体在计算静止土压力时用浮容重；当地下水位高于挡土结构物的基底面时，挡土结构当地下水位高于挡土结构物的基底面时，挡土结构物除受到其后填土的土压力作用外，还会受到物除受到其后填土的土压力作用外，还会受到水压力水压力的作用。的作用。6 62 2 静止土压力计算静止土压力计算 K K0 0可通过现场或室内试验确定。可通过现场或室内试验确定。四、四、K K0 0的确定的确定 砂土或正常固结粘土砂土或正常固结粘土：01 sinK K K0 0通常小于通常小于1 1，但对于超固结粘土和压实土也可能，但对于超固结粘土和压实土也可能会大于会大于1

12、 1。01K由泊松比计算由泊松比计算：6 62 2 静止土压力计算静止土压力计算6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力理论土压力理论一、基本原理和基本假定一、基本原理和基本假定基本假定：基本假定： 土体是具有水平表面的半无限体，墙背竖直光滑。土体是具有水平表面的半无限体，墙背竖直光滑。 朗肯理论认为当墙后填土达到极限平衡状态时，与朗肯理论认为当墙后填土达到极限平衡状态时，与墙背接触的任一土单元体都处于极限平衡状态，然后根墙背接触的任一土单元体都处于极限平衡状态，然后根据土单元体处于极限平衡状态时应力所满足的条件来建据土单元体处于极限平衡状态时应力所满足的条件来建立土

13、压力的计算公式。立土压力的计算公式。6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力理论土压力理论一、基本原理和基本假定一、基本原理和基本假定s szs szs sxsxz被动被动eaK0szszsszK0szsep主动主动s szK0szszeas主动极限平衡应力状态主动极限平衡应力状态6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力理论土压力理论一、基本原理和基本假定一、基本原理和基本假定被动极限平衡应力状态被动极限平衡应力状态6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力理论土压力理论一、基本原理和基本假定一、基本原理和基本假定sz

14、K0szsep0452m m n n s sx二、朗肯主动土压力计算二、朗肯主动土压力计算(一一)基本计算公式基本计算公式6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力理论土压力理论easK0szsz1fzss3 fxaess200tan452tan 4522azecs20tan452aK20031tan452tan 4522ffcss主动土压主动土压力系数力系数二、朗肯主动土压力计算二、朗肯主动土压力计算(二二)无粘性土的主动土压力计算公式无粘性土的主动土压力计算公式6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力理论土压力理论zzs0c aaezK21

15、2aaEH KHH/3HKa45/2z二、朗肯主动土压力计算二、朗肯主动土压力计算(二二)无粘性土的主动土压力计算公式无粘性土的主动土压力计算公式6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力理论土压力理论zzqs0c aaezq K212aaaEH KqHKHqHKaqKazaE二、朗肯主动土压力计算二、朗肯主动土压力计算(三三) 粘性土的主动土压力计算公式粘性土的主动土压力计算公式6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力理论土压力理论zzs0c 2aaaezKc K02aczKHHKaz2ac Kz02012aaEHzK主主动动区区aE03Hz

16、二、朗肯主动土压力计算二、朗肯主动土压力计算(三三) 粘性土的主动土压力计算公式粘性土的主动土压力计算公式6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力理论土压力理论zzqs2aaaaezKqKc K02acqzKHHKazz02122aaaaEH KqHKc Kaq K2ac K2acKqaE三、朗肯被动土压力计算三、朗肯被动土压力计算(一一) 基本计算公式基本计算公式6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力理论土压力理论szK0szsep3 fzss1fxpess200tan452tan 4522pzecs20tan452pK被动土压被动土压力

17、系数力系数(二二)无粘性土的被动土压力计算无粘性土的被动土压力计算6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力理论土压力理论zzs0c ppezK212ppEH KH H/3HKp45/290+三、朗肯被动土压力计算三、朗肯被动土压力计算z(二二)无粘性土的被动土压力计算无粘性土的被动土压力计算6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力理论土压力理论zzqs0c pppezKqK212pppEH KqHKHqzHKpqKp三、朗肯被动土压力计算三、朗肯被动土压力计算pE(三三)粘性土的被动土压力计算粘性土的被动土压力计算6-3 6-3 朗肯朗肯(R

18、ankine)(Rankine)土压力理论土压力理论zzs0c 2pppezKc K2122pppEH KcHK三、朗肯被动土压力计算三、朗肯被动土压力计算HzHKp2cKppE(三三)粘性土的被动土压力计算粘性土的被动土压力计算6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力理论土压力理论zzqs0c 2ppppezKqKc K2122ppppEH KqHKcHKHqz三、朗肯被动土压力计算三、朗肯被动土压力计算2pc KpqKpHKpE以无粘性土的主动土压力计算为例以无粘性土的主动土压力计算为例6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力理论土压力理

19、论0aAe四、填土中有地下水时的土压力计算四、填土中有地下水时的土压力计算H1H212aHHK1aH KACB1aaBeH K12aaCeHHK0wBp2wwCpH2wH2211221122aaaaEH KH H KH K22211222111222awaaawPEPH KH H KH KH6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力理论土压力理论五、填土中为成层土时的土压力计算五、填土中为成层土时的土压力计算H1H2111cACB222c注意两点：注意两点：1 1、由于各层填土的重度不同，、由于各层填土的重度不同，使得填土的竖向应力分布在交界使得填土的竖向应力分布在交界

20、面上出现转折；面上出现转折；2 2、由于各层填土的粘聚力和内、由于各层填土的粘聚力和内摩擦角不同，所以在计算土压力摩擦角不同，所以在计算土压力系数时，需采用计算点所在土层系数时，需采用计算点所在土层的粘聚力和内摩擦角。的粘聚力和内摩擦角。以无粘性土的主动土压力计算为例以无粘性土的主动土压力计算为例6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力理论土压力理论0aAe五、填土中为成层土时的土压力计算五、填土中为成层土时的土压力计算H1H211222aHHK111aH KACB111aaBeH K上112aaBeH K下2211111222221122aaaaEH KH H KH

21、 K11222aaCeHHK112aH K111c222c6-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力理论土压力理论总结：总结： 朗肯土压力理论假定土体是具有水平表面的半无朗肯土压力理论假定土体是具有水平表面的半无限体，墙背竖直光滑。限体，墙背竖直光滑。 朗肯理论认为当墙后填土达到极限平衡状态时，朗肯理论认为当墙后填土达到极限平衡状态时，与墙背接触的任一土单元体都处于极限平衡状态，然与墙背接触的任一土单元体都处于极限平衡状态，然后根据土单元体处于极限平衡状态时应力所满足的条后根据土单元体处于极限平衡状态时应力所满足的条件来建立土压力的计算公式。件来建立土压力的计算公式。6

22、-3 6-3 朗肯朗肯(Rankine)(Rankine)土压力理论土压力理论总结：总结：土压力在均质地基中随深度呈直线分布；土压力在均质地基中随深度呈直线分布；土压力分布线的斜率是容重和土压力系数的乘积；土压力分布线的斜率是容重和土压力系数的乘积；土压力在土层的分界面上土压力在土层的分界面上一般一般会发生突变；会发生突变；土压力在地下水位处发生转折，地下水位以下土体的土压力在地下水位处发生转折，地下水位以下土体的容重用浮容重；容重用浮容重；当地下水位高于挡土结构物的基底面时，挡土结构物当地下水位高于挡土结构物的基底面时，挡土结构物除受到其后填土的土压力作用外，还会受到水压力的除受到其后填土的

23、土压力作用外，还会受到水压力的作用。作用。 如果墙背不垂直、粗糙如果墙背不垂直、粗糙 墙后填土表面不水平墙后填土表面不水平 如何计算挡土墙后的土压力？如何计算挡土墙后的土压力？6-4 6-4 库仑土压力理论库仑土压力理论6-4 6-4 库仑土压力理论库仑土压力理论ABCED一、基本原理和基本假定一、基本原理和基本假定6-4 6-4 库仑土压力理论库仑土压力理论基本假定：基本假定：一、基本原理和基本假定一、基本原理和基本假定 滑动面为平面、滑动体为刚体。滑动面为平面、滑动体为刚体。6-4 6-4 库仑土压力理论库仑土压力理论二、无粘性土主动土压力计算二、无粘性土主动土压力计算CABHRWE0RW

24、E00906-4 6-4 库仑土压力理论库仑土压力理论RWE009000sinsin 90WE0022sin 90sin 9012cossinWH220coscossin12cossincosEH二、无粘性土主动土压力计算二、无粘性土主动土压力计算6-4 6-4 库仑土压力理论库仑土压力理论RWE0090220coscossin12cossincosEH0dEd212aaEH K222000cossinsincoscos1coscosaK二、无粘性土主动土压力计算二、无粘性土主动土压力计算6-4 6-4 库仑土压力理论库仑土压力理论RWE0090212aaEH K二、无粘性土主动土压力计算二、

25、无粘性土主动土压力计算ABHaHKaE3H墙背光滑墙背光滑垂直，垂直，填土表面水平时填土表面水平时与朗肯土压力理论一致与朗肯土压力理论一致6-4 6-4 库仑土压力理论库仑土压力理论二、无粘性土主动土压力计算二、无粘性土主动土压力计算6-4 6-4 库仑土压力理论库仑土压力理论三、无粘性土被动土压力计算三、无粘性土被动土压力计算CABHRWE0RWE00906-4 6-4 库仑土压力理论库仑土压力理论三、无粘性土被动土压力计算三、无粘性土被动土压力计算00sinsin 90WE0022sin 90sin 9012cossinWH220coscossin12cossincosEH6-4 6-4

26、库仑土压力理论库仑土压力理论三、无粘性土被动土压力计算三、无粘性土被动土压力计算220coscossin12cossincosEH0dEd212ppEH K222000cossinsincoscos1coscospK6-4 6-4 库仑土压力理论库仑土压力理论三、无粘性土被动土压力计算三、无粘性土被动土压力计算212ppEH KABHaHKpE3H四、库尔曼图解法四、库尔曼图解法6-3 6-3 库仑土压力理论库仑土压力理论 库伦土压力计算公式是基于填土表面为平面的假定建立的，库伦土压力计算公式是基于填土表面为平面的假定建立的，若填土表面不是平面，而是折线或曲线状时，就不能应用前述若填土表面不是

27、平面，而是折线或曲线状时，就不能应用前述解析解直接计算，此时可以用图解法。解析解直接计算，此时可以用图解法。 库尔曼图解法是其中的一种，由库尔曼在库尔曼图解法是其中的一种，由库尔曼在18751875年提出的、年提出的、目前较常用的图解方法。目前较常用的图解方法。 图解法的思路：假定一系列的破坏面，分别作出相应的图解法的思路：假定一系列的破坏面，分别作出相应的力矢三角形，可以直接由作图确定出相应力矢三角形，可以直接由作图确定出相应E E值，则所有值，则所有E E值中值中的最大值就是总的主动土压力的最大值就是总的主动土压力E Ea a。0090PRWPRW旋转090C4C4A AB BC1C1C2

28、C2C3C3 C Cn1n1m1m1n2n2n3n3n4n4m2m2m3m3m4m4m mn n0090C4C4A AB BC1C1C2C2C3C3 C Cn1n1m1m1n2n2n3n3n4n4m2m2m3m3m4m4m mn n0090FL四、库尔曼图解法四、库尔曼图解法6-3 6-3 库仑土压力理论库仑土压力理论CABOOaE0五、有超载作用时的土压力计算五、有超载作用时的土压力计算6-3 6-3 库仑土压力理论库仑土压力理论CABHWE0qRQRWE0090Q以主动土压力计算为例以主动土压力计算为例五、有超载作用时的土压力计算五、有超载作用时的土压力计算6-3 6-3 库仑土压力理论库

29、仑土压力理论cos()cossin()qHQqBC0()sin()sin(90)WQE2201coscos() cos()sin()2cos()cossin()cos()EHqH2cos1cos()2aaaEqHKH K五、有超载作用时的土压力计算五、有超载作用时的土压力计算6-3 6-3 库仑土压力理论库仑土压力理论2cos1cos()2aaaEqHKH KABHaHKcoscos()aqK六、粘性填土、地下水对土压力的影响六、粘性填土、地下水对土压力的影响6-3 6-3 库仑土压力理论库仑土压力理论（一）粘性填土（一）粘性填土02aczKW中包括BCDE六、粘性填土、地下水对土压力的影响六

30、、粘性填土、地下水对土压力的影响6-3 6-3 库仑土压力理论库仑土压力理论（二）填土中有地下水（二）填土中有地下水6 65 5 土压力问题的讨论土压力问题的讨论一、朗肯和库仑土压力理论存在的主要问题一、朗肯和库仑土压力理论存在的主要问题 朗肯土压力理论基于土单元体的应力极限平衡条件下建立朗肯土压力理论基于土单元体的应力极限平衡条件下建立，假定墙背面竖直、光滑、填土表面水平。，假定墙背面竖直、光滑、填土表面水平。 库仑土压力理论基于滑动块体的静力平衡条件建立，假定库仑土压力理论基于滑动块体的静力平衡条件建立，假定破坏面为平面。破坏面为平面。 当墙背倾斜角度较大超过一定范围后，滑动块体不会沿墙当

31、墙背倾斜角度较大超过一定范围后，滑动块体不会沿墙背滑动，而是沿土中某一面滑动。背滑动，而是沿土中某一面滑动。AB B1aE1WAB B1aE1W6 65 5 土压力问题的讨论土压力问题的讨论一、朗肯和库仑土压力理论存在的主要问题一、朗肯和库仑土压力理论存在的主要问题二、三种典型土压力在实际工程中的应用二、三种典型土压力在实际工程中的应用1 1、如果挡土墙直接浇筑在岩基上，且墙的刚度很大，墙体产生、如果挡土墙直接浇筑在岩基上，且墙的刚度很大，墙体产生的位移很小，不足以使填土产生主动破坏，此时可近似按静止的位移很小，不足以使填土产生主动破坏，此时可近似按静止土压力计算。此外，对于地下结构的侧墙，若

32、刚度大，墙顶又土压力计算。此外，对于地下结构的侧墙，若刚度大，墙顶又无法位移，也可认为墙上作用的是静止土压力。无法位移，也可认为墙上作用的是静止土压力。2 2、如果挡土墙在墙后填土自重等作用下产生离开填土方向的位、如果挡土墙在墙后填土自重等作用下产生离开填土方向的位移，并且使墙后填土达到了极限平衡状态，可按主动土压力计移，并且使墙后填土达到了极限平衡状态，可按主动土压力计算。实验研究表明，挡土墙的位移达到墙高的算。实验研究表明，挡土墙的位移达到墙高的0.1%0.3%0.1%0.3%，填土，填土就可能发生主动破坏，而这是一般的挡土墙都容易达到的。因就可能发生主动破坏，而这是一般的挡土墙都容易达到

33、的。因此通常情况下挡土墙的土压力可按主动土压力计算。此通常情况下挡土墙的土压力可按主动土压力计算。6 65 5 土压力问题的讨论土压力问题的讨论3 3、如果挡土墙在外力作用下产生向着填土方向挤压的位移，并、如果挡土墙在外力作用下产生向着填土方向挤压的位移，并且使墙后填土达到了极限平衡状态，可按被动土压力计算。但且使墙后填土达到了极限平衡状态，可按被动土压力计算。但实验表明，欲使填土发生被动破坏，挡土墙位移量需达到墙高实验表明，欲使填土发生被动破坏，挡土墙位移量需达到墙高的的2%5%2%5%，而这是工程中所不允许的，所以在验算挡土墙的稳定，而这是工程中所不允许的，所以在验算挡土墙的稳定性时，并不

34、采用被动土压力的全部，通常取其性时，并不采用被动土压力的全部，通常取其30%30%。二、三种典型土压力在实际工程中的应用二、三种典型土压力在实际工程中的应用6 65 5 土压力问题的讨论土压力问题的讨论三、挡土墙位移对土压力分布的影响三、挡土墙位移对土压力分布的影响1 1、如果挡土墙的下端不动，、如果挡土墙的下端不动，上端向外移动，无论位移多少上端向外移动，无论位移多少，作用在墙背上的压力都按直，作用在墙背上的压力都按直线分布，总压力作用点位于墙线分布，总压力作用点位于墙底以上底以上H H/3/3处。当墙上端的移处。当墙上端的移动达到一定数值后，墙后填土动达到一定数值后，墙后填土内会发生主动破

35、坏，此时作用内会发生主动破坏，此时作用在墙上的土压力成为主动土压在墙上的土压力成为主动土压力。力。6 65 5 土压力问题的讨论土压力问题的讨论2 2、如果挡土墙的上端不动，、如果挡土墙的上端不动，下端向外移动，无论位移达到下端向外移动，无论位移达到多大，都不能使填土内发生主多大，都不能使填土内发生主动破坏，压力为曲线分布，总动破坏，压力为曲线分布，总压力作用点位于墙底以上约压力作用点位于墙底以上约H H/2/2处。处。三、挡土墙位移对土压力分布的影响三、挡土墙位移对土压力分布的影响6 65 5 土压力问题的讨论土压力问题的讨论3 3、如果挡土墙的上端和下端都向、如果挡土墙的上端和下端都向外移

36、动，当位移的大小未达到足外移动，当位移的大小未达到足以使填土发生主动破坏时，压力以使填土发生主动破坏时，压力也是曲线分布，总压力作用点位也是曲线分布，总压力作用点位于墙底以上于墙底以上H H/2/2附近；当位移超过附近；当位移超过某一值后填土中将发生主动破坏某一值后填土中将发生主动破坏，压力成为直线分布，总压力作，压力成为直线分布，总压力作用点降至墙高的用点降至墙高的1/31/3处。处。三、挡土墙位移对土压力分布的影响三、挡土墙位移对土压力分布的影响6 65 5 土压力问题的讨论土压力问题的讨论6 66 6 工程中挡土墙的土压力计算工程中挡土墙的土压力计算一、填土表面有局部均布荷载时的土压力计

37、算一、填土表面有局部均布荷载时的土压力计算（一）均布荷载自墙后某一距离开始连续分布（一）均布荷载自墙后某一距离开始连续分布qoBACD0452qoBAD045266 工程中挡土墙的土压力计算工程中挡土墙的土压力计算一、填土表面有局部均布荷载时的土压力计算一、填土表面有局部均布荷载时的土压力计算（一）均布荷载自墙后某一距离开始连续分布（一）均布荷载自墙后某一距离开始连续分布（二）均布荷载分布在墙后某一宽度范围内（二）均布荷载分布在墙后某一宽度范围内oBAqoD0452CE045266 工程中挡土墙的土压力计算工程中挡土墙的土压力计算一、填土表面有局部均布荷载时的土压力计算一、填土表面有局部均布荷

38、载时的土压力计算oBAqoD0452E0452（二）均布荷载分布在墙后某一宽度范围内（二）均布荷载分布在墙后某一宽度范围内66 工程中挡土墙的土压力计算工程中挡土墙的土压力计算一、填土表面有局部均布荷载时的土压力计算一、填土表面有局部均布荷载时的土压力计算二、坦墙墙背上的土压力计算二、坦墙墙背上的土压力计算0452ABAaEW21122WH AAH tgaE2222221cossin2 cosaaaHEEWKaaWtgtgEK66 工程中挡土墙的土压力计算工程中挡土墙的土压力计算6 66 6 工程中挡土墙的土压力计算工程中挡土墙的土压力计算三、折线墙背上的土压力计算三、折线墙背上的土压力计算A

39、CB1E2EC6 66 6 工程中挡土墙的土压力计算工程中挡土墙的土压力计算四、开挖情况下的土压力计算四、开挖情况下的土压力计算开挖面较缓，滑动面只能发生开挖面较缓，滑动面只能发生在新填土中，按新填土的性质在新填土中，按新填土的性质计算土压力。计算土压力。开挖面较陡，墙后新填土受到开挖面较陡，墙后新填土受到限制不可能在新填土中出现库限制不可能在新填土中出现库仑理论的滑动面时，需份两步仑理论的滑动面时，需份两步进行：先假定开挖面为滑动面进行：先假定开挖面为滑动面，根据滑动土体的静力平衡条，根据滑动土体的静力平衡条件求得土压力；再假定墙后填件求得土压力；再假定墙后填土为均质体，以老填土的性质土为均

40、质体，以老填土的性质计算土压力。主动土压力取较计算土压力。主动土压力取较大值，被动土压力取较小值。大值，被动土压力取较小值。6 66 6 工程中挡土墙的土压力计算工程中挡土墙的土压力计算五、地震时的土压力计算五、地震时的土压力计算（一）地震加速度（一）地震加速度vk gg1vkghk g1secvgk1hvkarctgk（二）地震时的主动土压力（二）地震时的主动土压力1secvgk2cos(1)2cos()aevaeHEkqHK222000cos ()sin()sin()coscoscos() 1cos()cos()aeK66 工程中挡土墙的土压力计算工程中挡土墙的土压力计算五、地震时的土压力

41、计算五、地震时的土压力计算（三）地震时的被动土压力（三）地震时的被动土压力2cos(1)2cos()pevpeHEkqHK222000cos ()sin()sin()coscoscos() 1cos()cos()peK BA A 1secvgkHcoscosHq1secvqk1secvk66 工程中挡土墙的土压力计算工程中挡土墙的土压力计算五、地震时的土压力计算五、地震时的土压力计算四、朗肯和库仑土压力理论的比较四、朗肯和库仑土压力理论的比较（一）分析方法（一）分析方法区别 朗肯 库仑 极限平衡状态极限平衡状态土体内各点均处于极限平衡状态刚性楔体,滑面上处于极限平衡状态极限应力法 滑动楔体法6

42、-3 6-3 库仑土压力理论库仑土压力理论（二）（二） 应用条件应用条件朗肯朗肯库仑库仑1墙背光滑垂直墙背光滑垂直填土水平填土水平墙背、填土无限制墙背、填土无限制粘性土一般用图解法粘性土一般用图解法2坦墙坦墙坦墙坦墙3墙背垂直墙背垂直填土倾斜填土倾斜四、朗肯和库仑土压力理论的比较四、朗肯和库仑土压力理论的比较6-3 6-3 库仑土压力理论库仑土压力理论（三）（三） 计算误差计算误差-朗肯土压力理论朗肯土压力理论墙背垂直实际 d 0郎肯主动土压力偏大郎肯主动土压力偏大郎肯被动郎肯被动土压力偏小土压力偏小RE库伦WE郎肯dWRdE郎肯E库伦四、朗肯和库仑土压力理论的比较四、朗肯和库仑土压力理论的比

43、较6-3 6-3 库仑土压力理论库仑土压力理论（三）计算误差（三）计算误差-库伦土压力理论库伦土压力理论由于实际滑裂面不一定是平面由于实际滑裂面不一定是平面主动土压力主动土压力偏小偏小不一定是最不一定是最大大值值被动土压力被动土压力偏大偏大不一定是最不一定是最小小值值四、朗肯和库仑土压力理论的比较四、朗肯和库仑土压力理论的比较6-3 6-3 库仑土压力理论库仑土压力理论（三）计算误差（三）计算误差-与理论计算值比较与理论计算值比较四、朗肯和库仑土压力理论的比较四、朗肯和库仑土压力理论的比较6-3 6-3 库仑土压力理论库仑土压力理论（三）（三） 计算误差计算误差-与理论计算值比较与理论计算值比

44、较被被动动土土压压力力系系数数Kp( = =0)d=0d=/2d=计算理论204020402040Sokolovsky(精确)2.044.602.559.693.0418.2Rankine(朗肯)2.044.602.044.602.044.60Conlomb(库仑)2.044.602.6311.73.4392.3四、朗肯和库仑土压力理论的比较四、朗肯和库仑土压力理论的比较6-3 6-3 库仑土压力理论库仑土压力理论（三）计算误差（三）计算误差-与理论计算值比较与理论计算值比较d d=0 =0 滑裂面是直线，三种理论计算滑裂面是直线，三种理论计算Ka, KpKa, Kp相同相同dd0 0 Ka

45、Ka 朗肯偏大朗肯偏大10%10%左右，工程偏安全左右，工程偏安全库仑偏小一些（可忽略库仑偏小一些（可忽略) )； KpKp朗肯偏小可达几倍；朗肯偏小可达几倍；库仑偏大可达几倍库仑偏大可达几倍; ;在实际工程问题中，土压力计算是比较复杂的。在实际工程问题中，土压力计算是比较复杂的。RE库 伦WE郎 肯dRE库伦WE郎肯d四、朗肯和库仑土压力理论的比较四、朗肯和库仑土压力理论的比较6-3 6-3 库仑土压力理论库仑土压力理论6-4 6-4 几种工程中常见的主动土压力计算几种工程中常见的主动土压力计算一一. . 填土上有荷载填土上有荷载二二. . 成层填土情况成层填土情况三三. . 填土中有水填土

46、中有水四四. . 坦墙坦墙五五. . 墙背形状有变化墙背形状有变化六六. . 墙后填土受限制墙后填土受限制一一. . 填土上有荷载填土上有荷载1 朗肯土压力理论 s1=z+qpa= s3=qKa+zKaHZs1s3qKaHKazKa6-4 6-4 几种工程中常见的主动土压力计算几种工程中常见的主动土压力计算2. 2. 库仑土压力理论库仑土压力理论三角形相似21cos2cosaaaEH KqHK一一. . 填土上有荷载填土上有荷载6-4 6-4 几种工程中常见的主动土压力计算几种工程中常见的主动土压力计算3. 3. 局部荷载局部荷载-朗肯土压力理论朗肯土压力理论 一一. . 填土上有荷载填土上有

47、荷载6-4 6-4 几种工程中常见的主动土压力计算几种工程中常见的主动土压力计算CBA1 f1 c12 f2 c2H2H1朗肯理论)245(2)245(2soohatgcztgp二、成层填土二、成层填土6-4 6-4 几种工程中常见的主动土压力计算几种工程中常见的主动土压力计算（一）（一） 讨论讨论1. pa在在B点的连续性点的连续性(1) 1 = 2 f f1 = f f 2 c1 c2 (2) 1 = 2 f f 1 f f 2 c1 = c2=0(3) 1 2 f f 1 = f f 2 c1 = c2不连续不连续不连续不连续连续连续CBA1 f1 c12 f2 c2H2H1二、成层填土

48、二、成层填土6-4 6-4 几种工程中常见的主动土压力计算几种工程中常见的主动土压力计算2. d d p pa a /d z/d z( (即即p pa a斜率斜率) ) 的连续性的连续性(1) 1 2； f f1 = f f 2 转折转折: 大大 d pa /d z 大大(2) f f1 f f2 ； 1 = 2 转折转折: 大大 d pa /d z 小小2o452dpaKtgadzf朗肯理论仅和 f f 有关CBA1 f1 c12 f2 c2H2H1（一）（一） 讨论讨论二、成层填土二、成层填土6-4 6-4 几种工程中常见的主动土压力计算几种工程中常见的主动土压力计算f f1 = f f2

49、 c1 = c2=0 2 1 2 f f1 f f2 0 c2=0c1 =0 c20 1 = 2 f f2 = f f1CBA1 f1 c12 f2 c2H2H1（二）（二）几种情况下土压力讨论几种情况下土压力讨论二、成层填土二、成层填土6-4 6-4 几种工程中常见的主动土压力计算几种工程中常见的主动土压力计算1. 1. 构造要求：构造要求：一般用砂性土，墙设排水孔以及反滤层，填土表面设沟、一般用砂性土，墙设排水孔以及反滤层，填土表面设沟、堤等截流堤等截流2. 2. 水下部分水下部分 土压力土压力 P P a a=K=K a as s z z 水压力水压力 p pu u=u (=u (静水压

50、力、渗流压力、超静孔压静水压力、渗流压力、超静孔压) )三、填土中有水三、填土中有水6-4 6-4 几种工程中常见的主动土压力计算几种工程中常见的主动土压力计算墙基不透水墙基不透水不透水层H2H1朗肯理论KaH2KaH1wH2水压力土压力三、填土中有水三、填土中有水6-4 6-4 几种工程中常见的主动土压力计算几种工程中常见的主动土压力计算H2H1不透水dEapw土压力土压力水压力水压力Eapw库仑理论库仑理论墙基不透水墙基不透水三、填土中有水三、填土中有水6-4 6-4 几种工程中常见的主动土压力计算几种工程中常见的主动土压力计算填土渗透系数比地基土小得多填土渗透系数比地基土小得多H2H1s