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1、第五节 几种常见情况的土压力,粘性土应用库仑土压力公式,本节主要讲述以下几种常见情况的土压力：,填土表面作用均布荷载,墙后填土分层,填土中有地下水,1.粘性土应用库仑土压力公式,若填土为粘性土，工程中常用等值内摩擦角法。具体计算分以下两种：,根据抗剪强度相等原理,粘性土的抗剪强度,等值抗剪强度,由上面两式相等，得,据土压力相等原理,为简化计算，不论任何墙形与填土情况，均采用=0， =0， =0情况的土压力公式来折算等值内摩擦角D,填土为粘性土的土压力,按等值内摩擦角的土压力,令Pa1= Pa2,2.填土表面作用均布荷载, 主动土压力,墙背竖直、填土表面水平的情况,填土表面深度z处竖向应力为,相
2、应主动土压力强度,A点土压力强度,对于无粘性土,临界深度z0,B点土压力强度,对于粘性土,墙背倾斜、填土表面倾斜的情况,计算当量土层高度h=q/r，此虚构填土的表面斜向延伸与墙背AB向上延长线，交于A点。,可按AB为虚构墙背计算土压力。,虚构的挡土墙高度为h+H,h的计算：由正弦定理：,根据AAF 得：,被动土压力,计算原理同主动土压力,根据AAE 得：,故,即,3.墙后填土分层,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,a点,b点上界面,b点下界面,e点,4. 填土中有地下水,作用在墙背上的土侧压力有土压力和水压力两部分，可分别计
3、算,地下水位以下土层用浮重度计算,土压力计算,水压力计算,A点,B点,C点,B点,C点,第六节 挡土墙设计,挡土墙型式的选择,挡土墙设计包括以下内容：,挡土墙初定尺寸,挡土墙稳定性验算,抗滑稳定验算,抗倾覆稳定验算,地基承载力验算,墙后回填土的选择,墙后排水措施,1.挡土墙型式的选择,选型原则：,挡土墙的用途、高度与重要性；,建筑场地的地形与地质条件；,尽量就地取材，因地制宜；,安全与经济。,常用挡土墙型式：,重力式挡土墙；悬臂式挡土墙；扶壁式挡土墙； 锚杆式挡土墙；加筋土挡墙,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
4、。,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,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,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来维持,加筋土挡墙,由墙面板、加筋材料及填土共同组成。它依靠拉筋与填土之间的摩擦力来平衡作用在墙面的土压力以保持平衡。,2.挡土墙初定尺寸,挡土墙的高度H,挡土墙的顶宽,挡土墙的底宽,通常挡土墙的高度是
5、由任务要求确定的。,挡土墙的顶宽是由构造要求确定。 对于砌石重力式挡土墙、素混凝土重力式挡土墙，顶宽应大于0.5m。对于钢筋混凝土悬臂式或扶壁式挡土墙顶宽不小于0.3m。,挡土墙的底宽由整体稳定性确定。 初定挡土墙底宽B0.50.7H，挡土墙底面为卵石、碎石时取小值；墙底为粘性土时取大值。,3.挡土墙的稳定性验算,作用在挡土墙上的诸力,墙身自重W,土压力Pa、 Pp,基底反力H、V,若排水不良，墙后填土积水，需计算水压力。填土表面堆料以及地震区应计入相应的荷载。,抗滑稳定验算,抗滑稳定验算公式,挡土墙在土压力作用下可能沿基础底面发生滑动,增大抗滑力措施,修改挡土墙的断面尺寸，通常加大底宽，增加
6、墙自重W以增大抗滑力；,在挡土墙基底铺砂、碎石垫层，提高摩擦系数值，增大抗滑力；,将挡土墙基底做成逆坡，利用滑动面上部分反力抗滑；,在软土地基上，抗滑稳定安全系数较小，采取其它方法无效或不经济时，可在挡土墙踵后面加钢筋混凝土拖板。利用托板上的填土重量增大抗滑力。,抗倾覆稳定验算,抗倾覆稳定验算公式,挡土墙在土压力作用下可能沿墙址发生转动。,增大抗倾覆稳定的措施,修改挡土墙尺寸，如加大墙底宽，增大墙自重W，以增大抗倾覆力矩；,伸长墙前趾；,做卸荷台。,地基承载力验算,挡土墙地基承载力验算，应同时满足下列两个公式：,将墙背做成仰斜，可减小土压力；,4.墙后回填土的选择,5.墙后排水措施,理想的回填
7、土：卵石、砾石、粗砂、中砂,可用的回填土：细砂、粉砂、含水率接近最优含 水率的粉土、粉质粘土和低塑性粘土,不能用的回填土：软粘土、成块的硬粘土、 膨胀土、耕植土,无排水措施的危害,挡土墙后填土由于雨水入渗，使填土的重度增加，内摩擦角减小，土的抗剪强度降低，导致土压力增大，同时产生水压力，对挡土墙稳定不利。,排水措施的部位与构造,第七节 土坡稳定分析,1.土坡稳定的作用,土坡包括天然土坡和人工土坡,天然土坡山坡、海滨、河岸、湖边等,人工土坡基坑开挖、填筑路基、堤坝等,2.影响土坡稳定的因素,土坡坡度,土坡高度,土的性质,气象条件,地下水的渗透,地震,土坡坡度有两种表示方法：,以高度与水平尺度之比
8、来表示，1:m。,以坡角的大小来表示。,3.土坡稳定分析圆弧法,基本原理,通常粘性土坡的滑动曲面接近圆弧，可按圆弧计算，称为圆弧法。,假设两组合力(Pi，Xi) (Pi1，Xi1)，忽略不计。,土坡稳定安全系数K,当土坡沿滑动面滑动时，可视为土体ABC绕圆心O转动。,抗滑力矩MR：由滑动面上的摩擦力和粘聚力产生。,滑动力矩MT：由滑动土体的自重在滑动方向上的分力产生。,取土坡长度一延米进行分析：,试算法确定Kmin。,计算步骤,按比例绘出土坡剖面,任选一圆心O，确定滑动面。,将滑动土体竖向分条与编号。,计算每一土条的自重Qi,将土条的自重Qi分解为作用在滑动面上的法向应力和切向应力。,计算滑动
9、力矩,计算抗滑力矩,计算土坡稳定安全系数,求最小安全系数Kmin,简单土坡最危险的滑动面,简单土坡是指土坡坡面单一、土质均匀的土坡。,4.简单土坡稳定计算,无粘性土简单土坡,安全系数K的取值，对基坑开挖边坡可采用1.11.2,稳定条件：T T,粘性土简单土坡,应用此图，可以解决下列两类问题：,已知粘性土坡的坡角和土的指标、c、，求土坡的最大允许高度H。,已知粘性土土坡高度和土的指标c、 、，求土坡的稳定坡角。,本章主要讲述了以下三个方面的内容：,1.土压力的概念及计算,小 结,2.挡土墙设计,3.土坡稳定分析,这是本章的重点内容。,1.土压力的概念及计算,定义,静止土压力P0,挡土墙静止不动，
10、墙后土体处于弹性平衡状态，此时墙后土体作用在墙背上的土压力。,被动土压力PP,主动土压力Pa,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。,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,土压力之间的大小关系,静止土压力P0,Pa Po Pp,土压力计算,理论：,土中一点处于极限平衡状态的应力条件。,主动土压力和被动土压力采用朗肯土压力理论和库仑土压力理论。,朗肯土压力理论,适用条件：,挡土墙的墙背竖直、光滑；,挡土墙后填土表面水平；,朗肯主动土压力强度,计算：,朗肯被动土压力强度,库
11、仑土压力理论,理论：滑动楔体静力平衡条件,适用条件：,墙背倾斜；,墙背粗糙；,填土为理想散粒体，粘聚力c=0；,挡土墙后填土表面倾斜；,库仑主动土压力强度,计算：,土压力作用方向与墙背法线成,库仑被动土压力强度,HKp,土压力强度作用方向与墙背法线成,粘性土应用库仑土压力公式,填土表面作用均布荷载,若填土为粘性土，工程中常用等值内摩擦角法。用抗剪强度相等或土压力相等将c、转换为D。,几种常见情况的土压力,主动土压力强度,被动土压力强度,墙背竖直、填土表面水平的情况,a点,b点上界面,b点下界面,e点,墙后填土分层,填土中有地下水,土压力和水压力分别计算,挡土墙型式的选择,挡土墙设计包括以下内容：,挡土墙初定尺寸,挡土墙稳定性验算,抗滑稳定验算,抗倾覆稳定验算,地基承载力验算,墙后回填土的选择,墙后排水措施,2.挡土墙设计,3.土坡稳定分析,