土压力地基承载力和土坡稳定.pptx

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1、会计学1土压力地基承载力和土坡稳定土压力地基承载力和土坡稳定6.1 6.1 6.1 6.1 土压力概述土压力概述土压力概述土压力概述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86页n n一、一、一、一、土压力类型土压力类型土压力类型土压力类型被动土压力主动土压力静止土压力土压力n1.静止土压力 n挡土墙在压力作用下不发生任何变形和位移，墙后填土处于弹性平衡状态时，作用在挡土墙背的土压力Eo第2页/共86页n2.主动土压力 n在土压力作用下，挡土墙离开土体向前位移至一定数值，墙后土体达到主动极限平衡状态时，作用在墙背的土压力滑裂面Ea

2、n3.被动土压力 n播放动画n播放动画Ep滑裂面n在外力作用下，挡土墙推挤土体向后位移至一定数值，墙后土体达到被动极限平衡状态时，作用在墙上的土压力第3页/共86页第4页/共86页第5页/共86页n4.三种土压力之间的关系 -+-EoapEaEoEpn对同一挡土墙，在填土的物理力学性质相同的条件下有以下规律：n1.Ea Eo Epn2.p a第6页/共86页n n二、静止土压力计算二、静止土压力计算二、静止土压力计算二、静止土压力计算作用在挡土结构背面的静止土压力可视为天然土层自重应力的水平分量 K0h hzK0zzh/3静止土压力系数静止土压力强度 静止土压力系数测定方法：n1.通过侧限条件

3、下的试验测定 n2.采用经验公式K0=1-sin 计算 n3.按相关表格提供的经验值确定静止土压力分布 土压力作用点三角形分布 作用点距墙底h/3 第7页/共86页6.2 6.2 6.2 6.2 朗肯土压力理论朗肯土压力理论朗肯土压力理论朗肯土压力理论n n一、朗肯土压力基本理论一、朗肯土压力基本理论一、朗肯土压力基本理论一、朗肯土压力基本理论n1.挡土墙背垂直、光滑 n2.填土表面水平 n3.墙体为刚性体z=zxK0zzf=0paKazppKpz增加减小45o-/245o/2大主应力方向主动伸展被动压缩小主应力方向第8页/共86页pappfzK0zf=c+tan 土体处于弹性平衡状态主动极限

4、平衡状态被动极限平衡状态水平方向均匀压缩伸展压缩主动朗肯状态被动朗肯状态水平方向均匀伸展处于主动朗肯状态，1方向竖直，剪切破坏面与竖直面夹角为45o-/245o-/245o/2处于被动朗肯状态，3方向竖直，剪切破坏面与竖直面夹角为45o/2第9页/共86页n n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挡土墙在土压力作用下，产生离开土体的位移，竖向应力保持不变，水平应力逐渐减小，位移增大到a，墙后土体处于朗肯主动状态时，墙后土体出现一组滑裂面，它与大主应力面夹角45o/2，水平应力降低到最低极限值z(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第1

5、0页/共86页h/3EahKan n讨论：讨论：讨论：讨论：当c=0,无粘性土朗肯主动土压力强度hn1.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n2.合力大小为分布图形的面积，即三角形面积n3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h/3处第11页/共86页2cKaEa(h-z0)/3当c0,粘性土h粘性土主动土压力强度包括两部分n1.土的自重引起的土压力zKan2.粘聚力c引起的负侧压力2cKa说明：负侧压力是一种拉力，由于土与结构之间抗拉强度很低，受拉极易开裂，在计算中不考虑负侧压力深度为临界深度z0n1.粘性土主动土压力强度存在负侧压力区（计算中不考虑）n2.合力大小为分布图

6、形的面积（不计负侧压力部分）n3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底(h-z0)/3处z0hKa-2cKa第12页/共86页n n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挡土墙在外力作用下，挤压墙背后土体，产生位移，竖向应力保持不变，水平应力逐渐增大，位移增大到p，墙后土体处于朗肯被动状态时，墙后土体出现一组滑裂面，它与小主应力面夹角45o/2，水平应力增大到最大极限值第13页/共86页n n讨论：讨论：讨论：讨论：当c=0,无粘性土朗肯被动土压力强度n1.无粘性土被动土压力强度与z成正比，沿墙

7、高呈三角形分布n2.合力大小为分布图形的面积，即三角形面积n3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h/3处hhKph/3Ep第14页/共86页当c0,粘性土粘性土主动土压力强度包括两部分n1.土的自重引起的土压力zKpn2.粘聚力c引起的侧压力2cKp说明：侧压力是一种正压力，在计算中应考虑n1.粘性土被动土压力强度不存在负侧压力区n2.合力大小为分布图形的面积，即梯形分布图形面积n3.合力作用点在梯形形心土压力合力hEp2cKphKp 2cKphp第15页/共86页四、例题分析四、例题分析四、例题分析四、例题分析n n【例】【例】有一挡土墙，高有一挡土墙，高有一挡土墙，高有一挡土墙，高6

8、 6 6 6米，墙背直立、光滑，墙后填土米，墙背直立、光滑，墙后填土米，墙背直立、光滑，墙后填土米，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、粘聚力如面水平。填土为粘性土，其重度、内摩擦角、粘聚力如面水平。填土为粘性土，其重度、内摩擦角、粘聚力如面水平。填土为粘性土，其重度、内摩擦角、粘聚力如下图所示下图所示下图所示下图所示 ，求主动土压力及其作用点，并绘出主动土压求主动土压力及其作用点，并绘出主动土压求主动土压力及其作用点，并绘出主动土压求主动土压力及其作用点，并绘出主动土压力分布图力分布图力分布图力分布图h=6m=17kN/m3c=8kPa=20o第16页/共86页n

9、 n【解答】解答】解答】解答】主动土压力系数墙底处土压力强度临界深度主动土压力主动土压力作用点距墙底的距离2cKaz0Ea(h-z0)/36mhKa-2cKa第17页/共86页n n五、几种常见情况下土压力计算五、几种常见情况下土压力计算五、几种常见情况下土压力计算五、几种常见情况下土压力计算n1.填土表面有均布荷载（以无粘性土为例）zqh填土表面深度z处竖向应力为(q+z)AB相应主动土压力强度A点土压力强度B点土压力强度若填土为粘性土，c0临界深度z0z0 0说明存在负侧压力区，计算中应不考虑负压力区土压力z0 0说明不存在负侧压力区，按三角形或梯形分布计算zq第18页/共86页n2.成层

10、填土情况（以无粘性土为例）ABCD1，12，23，3paApaB上paB下paC下paC上paD挡土墙后有几层不同类的土层，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点说明：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19页/共86页n3.墙后填土存在地下水（以无粘性土为例）ABC(h1+h2)Kawh2挡土墙后有地下水时，作用在墙背上的土侧压力有土压力和水压力两部分，可分作两层计算，一般假设地下水位上下土层的抗剪强度指标相同，地下水位以下土层用浮重度计算A点B点C点土压力强度水压力强度B点C点

11、作用在墙背的总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h1h2h第20页/共86页六、例题分析六、例题分析六、例题分析六、例题分析n n【例】【例】挡土墙高挡土墙高挡土墙高挡土墙高5 5 5 5m m m m，墙背直立、光滑，墙后填土面水平，墙背直立、光滑，墙后填土面水平，墙背直立、光滑，墙后填土面水平，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，试求主共分两层。各层的物理力学性质指标如图所示，试求主共分两层。各层的物理力学性质指标如图所示，试求主共分两层。各层的物理力学性质指标如图所示，试求主动土压力动土压力动土压力动土压力E Ea a，并绘出土压

12、力分布图并绘出土压力分布图并绘出土压力分布图并绘出土压力分布图 h=5m1=17kN/m3c1=01=34o2=19kN/m3c2=10kPa2=16oh1=2mh2=3mABCKa10.307Ka20.568第21页/共86页n n【解答】解答】解答】解答】ABCh=5mh1=2mh2=3mA点B点上界面B点下界面C点主动土压力合力10.4kPa4.2kPa36.6kPa第22页/共86页6.3 6.3 6.3 6.3 库仑土压力理论库仑土压力理论库仑土压力理论库仑土压力理论n n一、库仑土压力基本假定一、库仑土压力基本假定一、库仑土压力基本假定一、库仑土压力基本假定n1.墙后的填土是理想散

13、粒体 n2.滑动破坏面为通过墙踵的平面 n3.滑动土楔为一刚塑性体，本身无变形n二、库仑土压力GhCABq墙向前移动或转动时，墙后土体沿某一破坏面BC破坏，土楔ABC处于主动极限平衡状态土楔受力情况：n3.墙背对土楔的反力E,大小未知，方向与墙背法线夹角为ERn1.土楔自重G=ABC,方向竖直向下n2.破坏面为BC上的反力R,大小未知，方向与破坏面法线夹角为 第23页/共86页土楔在三力作用下，静力平衡GhACBqER滑裂面是任意给定的，不同滑裂面得到一系列土压力E，E是q的函数，E的最大值Emax，即为墙背的主动土压力Ea，所对应的滑动面即是最危险滑动面库仑主动土压力系数，查表确定土对挡土墙

14、背的摩擦角，根据墙背光滑，排水情况查表确定第24页/共86页主动土压力与墙高的平方成正比主动土压力强度主动土压力强度沿墙高呈三角形分布，合力作用点在离墙底h/3处，方向与墙背法线成，与水平面成（）hhKahACBEah/3说明：土压力强度分布图只代表强度大小，不代表作用方向主动土压力第25页/共86页三、例题分析三、例题分析三、例题分析三、例题分析n n【例】【例】挡土墙高挡土墙高挡土墙高挡土墙高4.54.54.54.5m m m m，墙背俯斜，填土为砂土，墙背俯斜，填土为砂土，墙背俯斜，填土为砂土，墙背俯斜，填土为砂土，=17.5kN/m=17.5kN/m=17.5kN/m=17.5kN/m

15、3 3，=30=30=30=30o o o o，填土坡角、填土与墙背摩擦角等，填土坡角、填土与墙背摩擦角等，填土坡角、填土与墙背摩擦角等，填土坡角、填土与墙背摩擦角等指标如图所示，试按库仑理论求主动土压力指标如图所示，试按库仑理论求主动土压力指标如图所示，试按库仑理论求主动土压力指标如图所示，试按库仑理论求主动土压力E Ea a及作用点及作用点及作用点及作用点=10o=15o=20o4.5mAB=10oEah/3【解答】由=10o，=15o，=30o，=20o查表得到土压力作用点在距墙底h/3=1.5m处第26页/共86页6.4 6.4 6.4 6.4 土压力计算方法讨论土压力计算方法讨论土压

16、力计算方法讨论土压力计算方法讨论n n一、朗肯与库仑土压力理论存在的主要问题一、朗肯与库仑土压力理论存在的主要问题一、朗肯与库仑土压力理论存在的主要问题一、朗肯与库仑土压力理论存在的主要问题n朗肯土压力理论基于土单元体的应力极限平衡条件建立的，采用墙背竖直、光滑、填土表面水平的假定，与实际情况存在误差，主动土压力偏大，被动土压力偏小n库仑土压力理论基于滑动块体的静力平衡条件建立的，采用破坏面为平面的假定，与实际情况存在一定差距（尤其是当墙背与填土间摩擦角较大时）n二、三种土压力在实际工程中的应用n挡土墙直接浇筑在岩基上，墙的刚度很大，墙体位移很小，不足以使填土产生主动破坏，可以近似按照静止土压

17、力计算岩基E0第27页/共86页n挡土墙产生离开填土方向位移，墙后填土达到极限平衡状态，按主动土压力计算。位移达到墙高的0.1%0.3%,填土就可能发生主动破坏。Ea30%Epn挡土墙产生向填土方向的挤压位移，墙后填土达到极限平衡状态，按被动土压力计算。位移需达到墙高的2%5%,工程上一般不允许出现此位移，因此验算稳定性时不采用被动土压力全部，通常取其30第28页/共86页n n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n挡土墙下端不动，上端外移，墙背压力按直线分布，总压力作用点位于墙底以上H/3n挡土墙上端

18、不动，下端外移，墙背填土不可能发生主动破坏，压力为曲线分布，总压力作用点位于墙底以上约H/2n挡土墙上端和下端均外移，位移大小未达到主动破坏时位移时，压力为曲线分布，总压力作用点位于墙底以上约H/2,当位移超过某一值，填土发生主动破坏时，压力为直线分布，总压力作用点降至墙高1/3处H/3H/2H/3第29页/共86页n n四、不同情况下挡土墙土压力计算四、不同情况下挡土墙土压力计算四、不同情况下挡土墙土压力计算四、不同情况下挡土墙土压力计算n1.墙后有局部均布荷载情况 n局部均布荷载只沿虚线间土体向下传递，由q引起的侧压力增加范围局限于CD墙段n2.填土面不规则的情况 n填土面不规则情况，采用

19、作图法求解，假定一系列滑动面，采用静力平衡求出土压力中最大值第30页/共86页n3.墙背为折线形情况 n墙背由不同倾角的平面AB和BC组成，先以BC为墙背计算BC面上土压力E1及其分布，然后以AB的延长线AC 作为墙背计算ABC 面上土压力,只计入AB段土压力E2，将两者压力叠加得总压力n n五、规范土压力计算公式五、规范土压力计算公式五、规范土压力计算公式五、规范土压力计算公式BACC E2E1hEazqABpapb主动土压力其中：yc为主动土压力增大系数分布情况第31页/共86页6.5 6.5 6.5 6.5 挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计n n一、挡土墙类型一、挡土墙类型一、挡

20、土墙类型一、挡土墙类型n1.重力式挡土墙块石或素混凝土砌筑而成，靠自身重力维持稳定，墙体抗拉、抗剪强度都较低。墙身截面尺寸大，一般用于低挡土墙。n2.悬臂式挡土墙钢筋混凝土建造，立臂、墙趾悬臂和墙踵悬臂三块悬臂板组成，靠墙踵悬臂上的土重维持稳定，墙体内拉应力由钢筋承担，墙身截面尺寸小，充分利用材料特性，市政工程中常用墙顶墙基墙趾墙面墙背墙趾墙踵立壁钢筋第32页/共86页n3.扶壁式挡土墙针对悬臂式挡土墙立臂受力后弯矩和挠度过大缺点，增设扶壁，扶壁间距（0.81.0）h，墙体稳定靠扶壁间填土重维持n4.锚定板式与锚杆式挡土墙预制钢筋混凝土面板、立柱、钢拉杆和埋在土中锚定板组成，稳定由拉杆和锚定板

21、来维持墙趾墙踵扶壁墙板锚定板基岩锚杆第33页/共86页n n二、挡土墙计算二、挡土墙计算二、挡土墙计算二、挡土墙计算n1.稳定性验算：抗倾覆稳定和抗滑稳定n2.地基承载力验算挡土墙计算内容n3.墙身强度验算抗倾覆稳定验算zfEaEazEaxGaa0d抗倾覆稳定条件挡土墙在土压力作用下可能绕墙趾O点向外倾覆Ox0 xfbz第34页/共86页抗滑稳定验算抗滑稳定条件EaEanEatdGGnGtaa0O挡土墙在土压力作用下可能沿基础底面发生滑动n n三、重力式挡土墙的体型与构造三、重力式挡土墙的体型与构造三、重力式挡土墙的体型与构造三、重力式挡土墙的体型与构造m为基底摩擦系数，根据土的类别查表得到n

22、1.墙背倾斜形式重力式挡土墙按墙背倾斜方向分为仰斜、直立和俯斜三种形式，三种形式应根据使用要求、地形和施工情况综合确定第35页/共86页n2.挡土墙截面尺寸砌石挡土墙顶宽不小于0.5m，混凝土墙可缩小为0.20m0.40m，重力式挡土墙基础底宽约为墙高的1/21/3为了增加挡土墙的抗滑稳定性，将基底做成逆坡当墙高较大，基底压力超过地基承载力时，可加设墙趾台阶E1仰斜E2直立E3俯斜三种不同倾斜形式挡土墙土压力之间关系E1E2E3逆坡墙趾台阶第36页/共86页n3.墙后排水措施挡土墙后填土由于雨水入渗，抗剪强度降低，土压力增大，同时产生水压力，对挡土墙稳定不利，因此挡土墙应设置很好的排水措施，增

23、加其稳定性墙后填土宜选择透水性较强的填料，例如砂土、砾石、碎石等，若采用粘土，应混入一定量的块石，增大透水性和抗剪强度，墙后填土应分层夯实n4.填土质量要求泄水孔粘土夯实滤水层泄水孔粘土夯实粘土夯实截水沟第37页/共86页6.6 6.6 加筋土挡土墙简洁加筋土挡土墙简洁*n n一、锚定板挡土结构一、锚定板挡土结构一、锚定板挡土结构一、锚定板挡土结构墙板锚定板预制钢筋混凝土面板、立柱、钢拉杆和埋在土中锚定板组成，稳定由拉杆和锚定板来维持n二、加筋土挡土结构预制钢筋混凝土面板、土工合成材料制成拉筋承受土体中拉力拉筋面板第38页/共86页n n三、桩撑挡土结构三、桩撑挡土结构三、桩撑挡土结构三、桩撑

24、挡土结构采用桩基础，打入地基一定深度，形成板桩墙，用做挡土结构，基坑工程中应用较广支护桩第39页/共86页第二部分第二部分 地基地基承载力承载力n n6.6.7.17.1地基承载力概述地基承载力概述n n6.6.7.27.2按极限平衡区发展范围确定地基按极限平衡区发展范围确定地基承载力承载力n n6.6.7.37.3按极限荷载确定地基极限承载力按极限荷载确定地基极限承载力n n6.6.7.47.4按原位测试成果确定地基承载力按原位测试成果确定地基承载力n n6.6.7.57.5按地基规范确定地基承载力按地基规范确定地基承载力主要内容第40页/共86页6.6.6.6.7.1 7.1 7.1 7.

25、1 地基承载力概述地基承载力概述地基承载力概述地基承载力概述n n一、地基承载力概念一、地基承载力概念一、地基承载力概念一、地基承载力概念 建筑物荷载通过基础作用于地基，对地基提出两个方面的要求1.变形要求建筑物基础在荷载作用下产生最大沉降量或沉降差，应该在该建筑物所允许的范围内 2.稳定要求建筑物的基底压力，应该在地基所允许的承载能力之内 地基承载力：地基所能承受荷载的能力第41页/共86页n n二、地基变形的三个阶段二、地基变形的三个阶段二、地基变形的三个阶段二、地基变形的三个阶段 0sppcrpuabcppcrpcrppuppua.线性变形阶段塑性变形区连续滑动面oa段，荷载小，主要产生

26、压缩变形，荷载与沉降关系接近于直线，土中f,地基处于弹性平衡状态b.弹塑性变形阶段ab段，荷载增加，荷载与沉降关系呈曲线，地基中局部产生剪切破坏，出现塑性变形区c.破坏阶段bc段，塑性区扩大，发展成连续滑动面，荷载增加，沉降急剧变化第42页/共86页n n三、地基的破坏形式三、地基的破坏形式三、地基的破坏形式三、地基的破坏形式 地基开始出现剪切破坏（即弹性变形阶段转变为弹塑性变形阶段）时，地基所承受的基地压力称为临塑荷载pcr 地基濒临破坏（即弹塑性变形阶段转变为破坏阶段）时，地基所承受的基地压力称为极限荷载pu1.整体剪切破坏a.p-s曲线上有两个明显的转折点，可区分地基变形的三个阶段b.地

27、基内产生塑性变形区，随着荷载增加塑性变形区发展成连续的滑动面c.荷载达到极限荷载后，基础急剧下沉，并可能向一侧倾斜，基础两侧地面明显隆起第43页/共86页2.局部剪切破坏a.p-s曲线转折点不明显，没有明显的直线段b.塑性变形区不延伸到地面，限制在地基内部某一区域内c.荷载达到极限荷载后，基础两侧地面微微隆起3.冲剪破坏b.地基不出现明显连续滑动面 c.荷载达到极限荷载后，基础两侧地面不隆起，而是下陷a.p-s曲线没有明显的转折点第44页/共86页6.6.6.6.7.2 7.2 7.2 7.2 按塑性区发展范围确定地基承载力按塑性区发展范围确定地基承载力按塑性区发展范围确定地基承载力按塑性区发

28、展范围确定地基承载力n n一、塑性区的发展范围一、塑性区的发展范围一、塑性区的发展范围一、塑性区的发展范围 zzbdq=dp013根据弹性理论，地基中任意点由条形均布压力所引起的附加大、小主应力 假定在极限平衡区土的静止侧压力系数K0=1，M点土的自重应力所引起的大小主应力均为(dz)M点达到极限平衡状态，大、小主应力满足极限平衡条件M第45页/共86页塑性区边界方程塑性区最大深度zmaxn n二、临塑荷载二、临塑荷载二、临塑荷载二、临塑荷载p pcrcr和界限荷载和界限荷载和界限荷载和界限荷载当zmax0，地基所能承受的基底附加压力为临塑荷载塑性区开展深度在某一范围内所对应的荷载为界限荷载中

29、心荷载偏心荷载第46页/共86页n n三、例题分析三、例题分析三、例题分析三、例题分析 n【例】某条基，底宽b=1.5m，埋深d=2m，地基土的重度19kN/m3，饱和土的重度sat21kN/m3,抗剪强度指标为=20，c=20kPa,求(1)该地基承载力p1/4,(2)若地下水位上升至地表下1.5m，承载力有何变化【解答】(1)(2)地下水位上升时，地下水位以下土的重度用有效重度说明：当地下水位上升时，地基的承载力将降低第47页/共86页6666.7.3 .7.3 .7.3 .7.3 按极限荷载确定地基承载力按极限荷载确定地基承载力按极限荷载确定地基承载力按极限荷载确定地基承载力n n一、普

30、朗特尔极限承载力理论一、普朗特尔极限承载力理论一、普朗特尔极限承载力理论一、普朗特尔极限承载力理论 1920年，普朗特尔根据塑性理论，在研究刚性物体压入均匀、各向同性、较软的无重量介质时，导出达到破坏时的滑动面形状及极限承载力公式 Pbccdd45o/245o/2将无限长，底面光滑的荷载板至于无质量的土(0)的表面上，荷载板下土体处于塑性平衡状态时，塑性区分成五个区区：主动朗肯区，1竖直向，破裂面与水平面成45o/2区：普朗特尔区，边界是对数螺线 区：被动朗肯区，1水平向，破裂面与水平面成45o/2第48页/共86页普朗特尔理论的极限承载力理论解式中：承载力系数当基础有埋深d 时式中：n n二

31、、太沙基极限承载力理论二、太沙基极限承载力理论二、太沙基极限承载力理论二、太沙基极限承载力理论 底面粗糙，基底与土之间有较大的摩擦力，能阻止基底土发生剪切位移，基底以下土不会发生破坏，处于弹性平衡状态Paabccdd45o/245o/2区：弹性压密区(弹性核)区：普朗特尔区，边界是对数螺线 区：被动朗肯区，1水平向，破裂面与水平面成45o/2第49页/共86页太沙基理论的极限承载力理论解Nr、Nq、Nc均为承载力系数，均与有关，太沙基给出关系曲线，可以根据相关曲线得到上式适用于条形基础整体剪切破坏情况，对于局部剪切破坏，将c和tan均降低1/3 方形基础局部剪切破坏时地基极限承载力Nr、Nq、

32、Nc为局部剪切破坏时承载力系数，也可以根据相关曲线得到对于方形和圆形基础，太沙基提出采用经验系数修正后的公式 圆形基础第50页/共86页n n三、汉森极限承载力理论三、汉森极限承载力理论三、汉森极限承载力理论三、汉森极限承载力理论 对于均质地基、基础底面完全光滑，受中心倾斜荷载作用式中：汉森公式Sr、Sq、Sc 基础的形状系数ir、iq、ic 荷载倾斜系数dr、dq、dc 深度修正系数gr、gq、gc 地面倾斜系数br、bq、bc 基底倾斜系数Nr、Nq、Nc 承载力系数说明：相关系数均可以有相关公式进行计算第51页/共86页6.6.6.6.7.4 7.4 7.4 7.4 按原位测试成果确定地

33、基承载力按原位测试成果确定地基承载力按原位测试成果确定地基承载力按原位测试成果确定地基承载力n n一、载荷试验法一、载荷试验法一、载荷试验法一、载荷试验法 pup0s千斤顶荷载板平衡架拉锚由拐点得地基极限承载力pu，除以安全系数Fs得容许承载力pp-s曲线确定地基承载力特征值:1.p-s曲线有明确的比例界限时，取比例界限所对应的荷载值 2.极限荷载能确定，且值小于对应比例界限的荷载值的2倍时，取极限荷载值的一半 3.不能按上述两点确定时，取s/b=0.010.015对应荷载值；但值不应大于最大加载量的一半 第52页/共86页n n二、静力触探试验法二、静力触探试验法二、静力触探试验法二、静力触

34、探试验法 探头QfQcF钻杆用静压力将装有探头的触探器压入土中，通过压力传感器及电阻应变仪测出土层对探头的贯入阻力。探头贯入阻力的大小直接反映了土的强度的大小，把贯入阻力与荷载试验所得到的地基容许承载力建立相关关系，从而即可按照实测的贯入阻力确定地基的容许承载力值。还可以把土的贯入阻力与土的变形模量及压缩模量建立相关关系，从而可以确定变形模量和压缩模量 方法介绍：探头阻力Q可分为两个部分1.锥头阻力Qc 2.侧壁摩阻力Qf 比贯入阻力：探头单位截面积的阻力 第53页/共86页n n三、标准贯入试验法三、标准贯入试验法三、标准贯入试验法三、标准贯入试验法试验时，先行钻孔，再把上端接有钻杆的标准贯

35、入器放至孔底，然后用质量为63.5kg的锤，以76cm的高度自由下落将贯入器先击入土中15cm，然后测继续打30cm的所需要锤击数，该击数称为标准贯入击数 方法介绍：建立标准贯入击数与地基承载力之间的对应关系，可以得到相应标准贯入击数下的地基承载力 第54页/共86页6.6.6.6.7.5 7.5 7.5 7.5 按地基规范确定地基承载力按地基规范确定地基承载力按地基规范确定地基承载力按地基规范确定地基承载力n n一、按抗剪强度指标确定地基承载力一、按抗剪强度指标确定地基承载力一、按抗剪强度指标确定地基承载力一、按抗剪强度指标确定地基承载力1.抗剪强度指标标准值ck、ka.根据室内n组三轴试验

36、结果，计算土性指标的平均值、标准差和变异系数平均值标准差变异系数b.计算内摩擦角和粘聚力的统计修正系数、cc.计算内摩擦角和粘聚力的标准值第55页/共86页2.确定地基承载力特征值当e0.033b，根据土的抗剪强度指标确定地基承载力fa 土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值Mb、Md、Mc 承载力系数（可根据k查表得到)g地基土的重度，地下水位以下取浮重度d基础埋置深度(m)，从室外地面标高计算gm基础底面以上土的加权重度，地下水位以下取浮重度b 基础地面宽度，大于6m时，按6m取值，对于砂土小于 3m时按3m取值ck 基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值第56页/共86页3.确定地基承载

37、力特征值修正规范规定：当b3m或d0.5m，地基承载力特征值应该进行修正fa 修正后的地基承载力特征值fak 地基承载力特征值，根据强度指标确定b、d基础宽度和埋深的地基承载力修正系数（可查表）说明：规范规定地基承载力特征值还可以由载荷试验或其它原位测试、并结合工程经验等方法综合确定第57页/共86页第三部分第三部分 土坡稳定分析土坡稳定分析n n6.9.16.9.1无粘性土土坡稳定分析无粘性土土坡稳定分析n n6.9.6.9.2 2粘性土土坡稳定分析粘性土土坡稳定分析n n6.9.6.9.3 3土坡稳定分析中有关问题土坡稳定分析中有关问题 主要内容第58页/共86页土坡稳定概述土坡稳定概述土

38、坡稳定概述土坡稳定概述天然土坡人工土坡由于地质作用而自然形成的土坡 在天然土体中开挖或填筑而成的土坡 山坡、江河岸坡路基、堤坝坡底坡脚坡角坡顶坡高土坡稳定分析问题第59页/共86页6.9.6.9.6.9.6.9.1 1 1 1 无粘性土坡稳定分析无粘性土坡稳定分析无粘性土坡稳定分析无粘性土坡稳定分析n n一、一般情况下的无粘性土土坡一、一般情况下的无粘性土土坡一、一般情况下的无粘性土土坡一、一般情况下的无粘性土土坡TT均质的无粘性土土坡，在干燥或完全浸水条件下，土粒间无粘结力 只要位于坡面上的土单元体能够保持稳定，则整个坡面就是稳定的 单元体稳定TT土坡整体稳定NW第60页/共86页WTTN稳

39、定条件：TT砂土的内摩擦角抗滑力与滑动力的比值 安全系数第61页/共86页二、有渗流作用时的无粘性土土坡分析二、有渗流作用时的无粘性土土坡分析二、有渗流作用时的无粘性土土坡分析二、有渗流作用时的无粘性土土坡分析稳定条件：TT+JWTTNJ顺坡出流情况:/sat1/2，坡面有顺坡渗流作用时，无粘性土土坡稳定安全系数将近降低一半 第62页/共86页三、例题分析三、例题分析三、例题分析三、例题分析n n【例】【例】均质无粘性土土坡，其饱和重度均质无粘性土土坡，其饱和重度均质无粘性土土坡，其饱和重度均质无粘性土土坡，其饱和重度 satsatsatsat=20.0kN/m=20.0kN/m=20.0kN

40、/m=20.0kN/m3 3 3 3,内摩擦角内摩擦角内摩擦角内摩擦角 =30,=30,=30,=30,若要求该土坡的稳定安全系数为若要求该土坡的稳定安全系数为若要求该土坡的稳定安全系数为若要求该土坡的稳定安全系数为1.201.201.201.20，在干坡情况下以及坡面有顺坡渗流时其坡角应为多少度在干坡情况下以及坡面有顺坡渗流时其坡角应为多少度在干坡情况下以及坡面有顺坡渗流时其坡角应为多少度在干坡情况下以及坡面有顺坡渗流时其坡角应为多少度？WTTN干坡或完全浸水情况 顺坡出流情况 渗流作用的土坡稳定比无渗流作用的土坡稳定，坡角要小得多 WTTNJ第63页/共86页6.9.6.9.6.9.6.9

41、.2 2 2 2 粘性土土坡稳定分析粘性土土坡稳定分析粘性土土坡稳定分析粘性土土坡稳定分析 n n一、瑞典圆弧滑动法一、瑞典圆弧滑动法一、瑞典圆弧滑动法一、瑞典圆弧滑动法NfWROBd假定滑动面为圆柱面，截面为圆弧，利用土体极限平衡条件下的受力情况：滑动面上的最大抗滑力矩与滑动力矩之比 饱和粘土，不排水剪条件下，u0，fcu CA第64页/共86页粘性土土坡滑动前，坡顶常常出现竖向裂缝 CRdBAWfONA z0深度近似采用土压力临界深度 裂缝的出现将使滑弧长度由AC减小到AC，如果裂缝中积水，还要考虑静水压力对土坡稳定的不利影响 Fs是任意假定某个滑动面的抗滑安全系数，实际要求的是与最危险滑

42、动面相对应的最小安全系数 假定若干滑动面 最小安全系数 第65页/共86页n n最危险滑动面圆心的确定最危险滑动面圆心的确定最危险滑动面圆心的确定最危险滑动面圆心的确定12ROBA对于均质粘性土土坡，其最危险滑动面通过坡脚 =0 圆心位置由1，2确定OB12AHE2H4.5HFs 0 圆心位置在EO的延长线上 第66页/共86页二、条分法二、条分法二、条分法二、条分法abcdiiOCRABH对于外形复杂、0的粘性土土坡，土体分层情况时，要确定滑动土体的重量及其重心位置比较困难，而且抗剪强度的分布不同，一般采用条分法分析 各土条对滑弧圆心的抗滑力矩和滑动力矩 滑动土体分为若干垂直土条土坡稳定安全

43、系数 第67页/共86页条分法分析步骤条分法分析步骤条分法分析步骤条分法分析步骤I I I IabcdiiOCRABH1.按比例绘出土坡剖面 2.任选一圆心O，确定滑动面，将滑动面以上土体分成几个等宽或不等宽土条 3.每个土条的受力分析 cdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTiWi静力平衡假设两组合力(Pi，Xi)(Pi1，Xi1)第68页/共86页条分法分析步骤条分法分析步骤条分法分析步骤条分法分析步骤4.滑动面的总滑动力矩 5.滑动面的总抗滑力矩 6.确定安全系数 abcdiiOCRABHcdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTi条分法是一种试算法，应选取不同圆心位置和不同半径进行计

44、算，求最小的安全系数 第69页/共86页三、例题分析三、例题分析三、例题分析三、例题分析n n【例】【例】某土坡如图所示。已知土坡高度某土坡如图所示。已知土坡高度某土坡如图所示。已知土坡高度某土坡如图所示。已知土坡高度HH=6m=6m=6m=6m，坡角坡角坡角坡角 =55=55=55=55，土的重度，土的重度，土的重度，土的重度 =18.6=18.6=18.6=18.6kN/mkN/mkN/mkN/m3 3 3 3，内摩擦角内摩擦角内摩擦角内摩擦角 =12=12=12=12，粘聚，粘聚，粘聚，粘聚力力力力c c =16.7kPa=16.7kPa=16.7kPa=16.7kPa。试用条分法验算土

45、坡的稳定安全系数试用条分法验算土坡的稳定安全系数试用条分法验算土坡的稳定安全系数试用条分法验算土坡的稳定安全系数 第70页/共86页分析分析分析分析:n n按比例绘出土坡，选择圆心，作出相应的滑动圆弧按比例绘出土坡，选择圆心，作出相应的滑动圆弧按比例绘出土坡，选择圆心，作出相应的滑动圆弧按比例绘出土坡，选择圆心，作出相应的滑动圆弧n n将滑动土体分成若干土条，对土条编号将滑动土体分成若干土条，对土条编号将滑动土体分成若干土条，对土条编号将滑动土体分成若干土条，对土条编号 n n量出各土条中心高度量出各土条中心高度量出各土条中心高度量出各土条中心高度h h h hi i i i、宽度宽度宽度宽度

46、b b b b i i i i，列表计算列表计算列表计算列表计算sinsinsinsin i i i i、coscoscoscos i i i i以及土条重以及土条重以及土条重以及土条重W W W W i i i i，计算该圆心和半径下的安全系数，计算该圆心和半径下的安全系数，计算该圆心和半径下的安全系数，计算该圆心和半径下的安全系数 n n对圆心对圆心对圆心对圆心O O O O选不同半径，得到选不同半径，得到选不同半径，得到选不同半径，得到O O O O对应的最小安全系数；对应的最小安全系数；对应的最小安全系数；对应的最小安全系数；n n在可能滑动范围内，选取其它圆心在可能滑动范围内，选取其

47、它圆心在可能滑动范围内，选取其它圆心在可能滑动范围内，选取其它圆心O O O O1 1 1 1，O O O O2 2 2 2，O O O O3 3 3 3，重复上重复上重复上重复上述计算，求出最小安全系数，即为该土坡的稳定安全系数述计算，求出最小安全系数，即为该土坡的稳定安全系数述计算，求出最小安全系数，即为该土坡的稳定安全系数述计算，求出最小安全系数，即为该土坡的稳定安全系数 第71页/共86页计算计算计算计算按比例绘出土坡，选择圆心，作出相应的滑动圆弧取圆心O，取半径R=8.35m 将滑动土体分成若干土条，对土条编号列表计算该圆心和半径下的安全系数0.601.802.853.754.103

48、.051.501 1 1 1 1 1 1.1511.1633.4853.0169.7576.2656.7327.9011.0 32.1 48.5 59.4158.3336.6212.671 2 3 4 5 6 7编号中心高度(m)条宽(m)条重W ikN/m1(o)W isini 9.5 16.523.831.640.149.863.0W icosi 1.84 9.51 21.3936.5549.1243.3324.86合计186.60258.63第72页/共86页四、泰勒图表法四、泰勒图表法四、泰勒图表法四、泰勒图表法土坡的稳定性相关因素：抗剪强度指标c和、重度、土坡的尺寸坡角 和坡高H泰勒

49、（Taylor,D.W，1937）用图表表达影响因素的相互关系 稳定数土坡的临界高度或极限高度 根据不同的 绘出 与Ns的关系曲线 泰勒图表法适宜解决简单土坡稳定分析的问题：已知坡角及土的指标c、，求稳定的坡高H已知坡高H及土的指标c、，求稳定的坡角已知坡角、坡高H及土的指标c、，求稳定安全系数F s第73页/共86页五、例题分析五、例题分析五、例题分析五、例题分析n n【例】【例】一简单土坡一简单土坡一简单土坡一简单土坡 =15,=15,=15,=15,c c c c=12.0kPa,=12.0kPa,=12.0kPa,=12.0kPa,=17.8kN/m=17.8kN/m=17.8kN/m

50、=17.8kN/m3 3 3 3，若若若若坡高为坡高为坡高为坡高为5 5 5 5m,m,m,m,试确定安全系数为试确定安全系数为试确定安全系数为试确定安全系数为1.21.21.21.2时的稳定坡角。若坡角时的稳定坡角。若坡角时的稳定坡角。若坡角时的稳定坡角。若坡角为为为为60606060，试确定安全系数为，试确定安全系数为，试确定安全系数为，试确定安全系数为1.51.51.51.5时的最大坡高时的最大坡高时的最大坡高时的最大坡高 在稳定坡角时的临界高度：Hcr=KH=1.25=6m【解答】稳定数：由=15,Ns=8.9查图得稳定坡角=57由=60，=15查图得泰勒稳定数Ns为8.6 稳定数：求