土压力理论和边坡稳定分析.pptx

土压力理论和土坡稳定分析学习要求：掌握土压力的基本概念与常用计算方法，初步具备将土压力理论应用于一般工程问题的能力。1.掌握静止土压力、主动、被动土压力的形成条件；2.掌握朗肯土压力理论和库仑土压力理论；3.了解有超载、成层土、有地下水情况的土压力计算；4.掌握土坡稳定分析的方法。基本内容：◇概述◇静止土压力计算◇朗肯土压力理论◇库仑土压力理论◇挡土结构设计◇各种稳定分析问题土压力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向压力。挡土墙(或挡土结构)是防止土体坍塌的构筑物，在房屋建筑、水利、铁路工程以及桥梁中得到广泛应用，由于土压力是挡土墙的主要外荷载。因此，设计挡土墙时首先要确定土压力的性质、大小、方向和作用点。土压力的计算是个比较复杂的问题。它随挡土墙可能位移的方向分为主动土压力、被动土压力和静止土压力。土压力的大小还与墙后填土的性质、墙背倾斜方向等因素有关。简图…1简图…2简图…3简图…4简图…5挡土墙土压力的大小及其分布规律受到墙体可能的移动方向、墙后填土的种类、填土面的形式、墙的截面刚度和地基的变形等一系列因素的影响。根据墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可分为以下三种：静止土压力：当挡土墙静止不动，土体处于弹性平衡状态时，土对墙的压力称为静止土压力，一般用E0表示。主动土压力：当挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力称为主动土压力，一般用Ea表示。被动土压力：当挡土墙向土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在挡土墙上的土压力称为被动土压力，用Ep表示。挡土墙完全没有侧向位移、偏转和自身弯曲变形时，作用在其上的土压力即为静止土压力。1、地下室外墙通常地下室外墙，都有内隔墙支挡，墙位移与转角为零，按静止土压力计算。2、岩基上的挡土墙挡土墙与岩石地基牢固联结，墙不可能位移与转动，按静止土压力计算。3、拱座拱座不允许产生位移，故亦按静止土压力计算。此外，水闸、船闸的边墙，因与闸底板连成整体，边墙位移可忽略不计，也都按静止土压力计算。此时墙后土体处于侧限应力状态(弹性平衡状态)，与土的自重应力状态相同。半无限土体中z深度处一点的应力状态，巳知其水平面和竖直面都是主应力面。静止土压力计算…2主动土压力(无粘性土)作用于单位长度墙上的总主动土压力Ea为：Ka—主动土压力系数，Ka<K0Ea的作用点应在墙高的1/3处，水平方向。被动土压力(无粘性土)作用于单位长度墙上的总被动土压力Ep为：Kp—被动土压力系数，Ka<K0<KpEp的作用点应在墙高的1/3处，水平方向。EaRankine土压力理论…1由于为半空间，所以土体内每一竖直面都是对称面，因此竖直截面和水平截面上的剪应力都等于零，因而相应截面上的法向应力z和x都是主应力，此时的应力状态可用莫尔圆表示。由于该点处于弹性平衡状态，所以莫尔圆位于抗剪强度包线(破坏包线)的下方。如果使整个土体在水平方向均匀伸展(x减小)或压缩(x增大)，直到土体由弹性平衡状态转为塑性平衡状态。1.土体在水平方向伸展上述单元体在水平截面上的法向应力z不变，而竖直截面上的法向应力x却逐渐减小，直至满足极限平衡条件为止(称为主动朗肯状态)。此时，x达到最低限值pa，pa是小主应力，z是大主应力，莫尔圆与抗剪强度包线(破坏包线)相切。剪切破坏面与水平面的夹角为2.土体在水平方向压缩上述单元体在水平截面上的法向应力z不变而竖直截面上的法向应力x却逐渐增大，直至满足极限平衡条件为止（称为被动朗肯状态）。此时，x达到最高限值pp，pp是大主应力，z是小主应力，莫尔圆与抗剪强度包线（破坏包线）相切。剪切破坏面与水平面的夹角为主动土压力强度B点：pa=0时，求得临界深度：单位长度墙上的总主动土压力为合力点位于处，水平向左对于无粘性土，且土体表面无荷载的情况对于无粘性土，且土体表面有荷载的情况被动土压力强度A点：B点：单位长度墙上的总主动土压力为合力点位于形心处，水平向左对于无粘性土，且土体表面无荷载的情况对于无粘性土，且土体表面有荷载的情况对于粘性土，且土体表面有荷载的情况填土中有地下水时的土压力计算当墙后填土中有水时，需考虑地下水位以下的填土由于浮力作用使有效重量减轻引起的土压力减小，水下填土部分采用浮容重进行计算。在计算作用在墙背上的总压力中应包括水压力的作用。填土为成层土时的土压力计算由于各层填土重度不同，使得填土竖向应力分布在土层交界面上出现转折由于各层填土粘聚力和内摩擦角不同，所以在计算主动或被动土压力系数时，需采用计算点所在土层的粘聚力和内摩擦角。Rankine土压力理论…13【例】已知条件如图，求：作用在墙上的主动土压力Ea【例】求图示直立边坡可以保持稳定的最大高度。(设土压力合力为零时的高度为土坡可以自立的高度)【解】求土压力