土力学及地基基础土压力及朗肯土压力理论.pptx

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1、会计学1土力学及地基基础土压力及朗肯土压力理土力学及地基基础土压力及朗肯土压力理论论 挡土墙及土压力概念挡土墙及土压力概念挡土墙及土压力概念挡土墙及土压力概念挡土墙：用来侧向支持土体，防止土体坍塌的结构物。土压力通常是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧压力。E填土面码头桥台E隧道侧墙EE第1页/共26页 挡土墙照片挡土墙照片挡土墙照片挡土墙照片加劲挡土墙加劲挡土墙绿化生态挡土墙绿化生态挡土墙石笼网挡墙石笼网挡墙第2页/共26页一、土压力类型一、土压力类型被动土压力主动土压力静止土压力土压力1.静止土压力 n挡土墙静止不动，墙后填土处于弹性平衡状态时，作用在挡土墙背上的土压力。一般

2、用E0表示。Eo o挡土墙位移情况墙后土体所处的应力状态第3页/共26页2.2.主动土压力主动土压力主动土压力主动土压力n挡土墙向离开土体偏移至墙后土体达到主动极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力。一般用Ea表示。滑裂面Ea3.被动土压力 Ep滑裂面n在外力作用下，挡土墙向土体方向偏移，直到墙后土体达到被动极限平衡状态时，作用在墙上的土压力。一般用Ep表示。第4页/共26页4.4.三种土压力之间的关系三种土压力之间的关系三种土压力之间的关系三种土压力之间的关系-+-EoapEaEo oEpn对同一挡土墙，在相同的墙高和填土条件下有如左之不等式：n1.Ea Eo Epn2.p a第5页/共26页

3、 产生产生产生产生主动和被动土压力所需墙的位移量主动和被动土压力所需墙的位移量主动和被动土压力所需墙的位移量主动和被动土压力所需墙的位移量土类应力状态墙运动形式可能需要的位移量砂土主动平移0.001H绕墙趾转动0.001H绕墙顶转动0.02H被动平移0.05H绕墙趾转动0.1H绕墙顶转动0.05H粘土主动平移0.004H绕墙趾转动0.004H第6页/共26页二、静止土压力计算二、静止土压力计算静止土压力犹如半空间弹性变形体，在土的自重作用下无侧向变形时的水平侧压力。K0 h h zK0 zzh/3静止土压力系数静止土压力强度 静止土压力分布：三角形分布。合力作用点：作用点距墙底h/3。合力第7

4、页/共26页 静止土压力系数测定方法静止土压力系数测定方法静止土压力系数测定方法静止土压力系数测定方法1.通过侧限条件下的试验测定；2.按相关表格提供的经验值确定。一般砂土可取0.350.50；粘性土为0.500.70；3.对正常固结土，可采用经验公式K0=1-sin 计算。n n注意问题注意问题1.当填土分层时，可先计算每层土的竖向自重应力，再分别乘以该层土的静止土压力系数，就是该层土的静止土压力分布。2.注意：在层面上尽管竖向自重应力可以是连续的，但是静止土压力分布却可能不连续，原因是静止土压力系数一般是不相等的。3.提示：p0的单位为kPa；E0的单位是kN/m。第8页/共26页三、朗肯

5、土压力理论三、朗肯土压力理论（一）朗肯土压力基本概念假定：1.挡土墙背垂直、光滑；2.填土表面水平；3.墙体为刚性体。z=zxK0zz=0ap增加减小45o-/245o /2竖向为大主应力方向主动伸展被动压缩竖向为小主应力方向填土类似半无限大空间，竖向和水平向都是主应力方向第9页/共26页p pa app f zK0z f=c+tan 土体处于弹性平衡状态主动极限平衡状态被动极限平衡状态水平方向均匀压缩伸展压缩水平方向均匀伸展处于主动朗肯状态时，1沿竖直方向，剪破面与竖直面夹角为45o-/2；45o-/245o/2处于被动朗肯状态，3沿竖直方向，剪破面与竖直面夹角为45o/2两个极限状态第10

6、页/共26页（二）主动土压力（二）主动土压力（二）主动土压力（二）主动土压力45o/2h z(1 1)pa(3)极限平衡条件朗肯主动土压力系数朗肯主动土压力强度z z第11页/共26页 讨论讨论讨论讨论h/3Ea hKa无粘性土，c=0朗肯主动土压力强度h1.无粘性土主动土压力强度与z成正比，沿墙高呈三角形分布；2.合力大小为分布图形的面积，即三角形面积；3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h/3处。第12页/共26页 粘性土，粘性土，粘性土，粘性土，c c0 02 2cKaEa(h-z0)/3h粘性土主动土压力强度包括两部分：1.土的自重引起的土压力zKa2.粘聚力c引起的负侧压力2c

7、Ka拉力深度为临界深度z01.粘性土主动土压力强度存在拉力区；2.合力大小为分布图形的面积；3.合力作用点在离墙底(h-z0)/3处。z0 hKa-2 2cKa第13页/共26页（三）被动土压力（三）被动土压力（三）被动土压力（三）被动土压力极限平衡条件朗肯被动土压力系数朗肯被动土压力强度 z(3)pp(1)45o/2hz z第14页/共26页 讨论讨论讨论讨论无粘性土，c=0朗肯被动土压力强度1.无粘性土被动土压力强度与z成正比，沿墙高呈三角形分布；2.合力大小为分布图形的面积，即三角形面积；3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h/3处。h hKph/3Ep第15页/共26页 粘性土，

8、粘性土，粘性土，粘性土，c c0 0粘性土被动土压力强度包括两部分1.土的自重引起的土压力zKp2.粘聚力c引起的侧压力2cKp1.粘性土被动土压力强度不存在负侧压力区；2.合力大小为分布图形的面积，即梯形分布图形面积；3.合力作用点在梯形形心。被动土压力合力hEp2cKp hKp 2 2cKphp第16页/共26页 例题例题例题例题【例】有一挡土墙，高5米，墙背直立、光滑，墙后填土面水平。填土为粘性土，其重度、内摩擦角、粘聚力如下图所示，求主动土压力及其作用点，并绘出主动土压力分布图。h=5m=18kN/m3c=12kPa=20o第17页/共26页【解解解解】主动土压力系数墙底处土压力强度临

9、界深度主动土压力合力主动土压力作用点距墙底的距离-16.8kPa1.90mEa=42.32kN/m1.03m5m27.3kPa地面处土压力强度第18页/共26页（四）几种常见情况下土压力计算（以主动土压力为例）（四）几种常见情况下土压力计算（以主动土压力为例）（四）几种常见情况下土压力计算（以主动土压力为例）（四）几种常见情况下土压力计算（以主动土压力为例）1.填土表面有均布荷载 zqh深度z处竖向应力为(q+z)。AB对于无粘性土，相应主动土压力强度A点土压力强度B点土压力强度对于粘性土，c0注意可能有临界深度z0z0 0说明存在负侧压力区，计算合力时不计负压力区土压力；z0 0说明不存在负

10、侧压力区，土压力为三角形或梯形分布。z zq第19页/共26页2.2.成层填土情况（以无粘性土为例）成层填土情况（以无粘性土为例）成层填土情况（以无粘性土为例）成层填土情况（以无粘性土为例）ABCD 1 1，1 1 2 2，2 2 3 3，3 3paApaB上上paB下下paC下下paC上上paD成层填土时，先求竖向自重应力，然后乘以该土层的主动土压力系数，得到相应的主动土压力强度h1h2h3A点B点上界面B点下界面C点上界面C点下界面D点注意：合力大小为分布图形的面积，作用点位于分布图形的形心处。第20页/共26页3.3.墙后填土存在地下水（以无粘性土为例）墙后填土存在地下水（以无粘性土为例

11、）墙后填土存在地下水（以无粘性土为例）墙后填土存在地下水（以无粘性土为例）ABC(h1+hw)Ka wh2常用水土分算，即墙背上的侧压力分土压力和水压力两部分，从地下水位处分两层计算，假设水位上下同一土层的抗剪强度指标相同，地下水位以下土层用有效重度计算。A点B点C点土压力强度水压力强度B点C点h1hwh注意：总侧压力为土压力和水压力之和，作用点在合力分布图形的形心处。第21页/共26页 例题例题例题例题【例例】挡土墙高7m，墙背直立、光滑，墙后填土面水平，共分两层。各层的物理力学性质指标如图所示，试求作用于墙背上的总侧压力E，并绘出侧压力分布图。h=7m 1=18kN/m3c1=12kPa 1=20o sat=19kN/m3c2=6.0kPa 2=26oh1=3mh2=4m123q=20kPa第22页/共26页【解解解解】第一层填土中的主动土压力强度设临界深度为z0，则第二层填土中的主动土压力强度第二层填土底部的水压力强度第23页/共26页h=7m 1=18kN/m3c1=12kPa 1=20o sat=19kN/m3c2=6.0kPa 2=26oh1=3mh2=4m123q=20kPa-7.0kPa19.46kPa21.37kPa35.72kPa40kPa总的侧压力为阴影部分的面积第24页/共26页谢谢！谢谢！第25页/共26页