土力学基本知识.ppt

《土力学基本知识.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土力学基本知识.ppt（98页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、 绪 论 2 4 土力学需要研究和解决的工程中的三大类问题： 土体：稳定或强度问题 土体：变形问题 渗流：渗透变形与渗透稳定 变形问题 渗透问题 F土力学作为一门系统的学科是以的1925土力学 为标志。 第1章 土的组成 土是松散颗粒的堆积物，是岩石风化的产物 1.1 土的形成 母岩 物理风化 化学风化 生物风化 原生矿物：石英、云母 长石等 次生矿物：粘土矿物、 无定形氧化物胶体、可 溶盐等 散粒体 结晶作用 胶结作用 生物化学 1.1 土的形成 物理风化：岩石经受风、霜、雨、雪的侵蚀，或受波浪的 冲击、地震等引起各种力的作用，温度的变化、冻胀等因 素使整体岩石产生裂隙、崩解碎裂成岩块、岩屑

2、的过程。 化学风化：岩体（或岩块、岩屑）与氧气、二氧化碳等各 种气体、水和各种水溶液等物质相接触，经氧化、碳化和 水化作用，使这些岩石或岩屑逐渐产生化学变化，分解为 极细颗粒的过程。 特征： F物理风化：量变过程，形成的土颗粒较粗； F化学风化：质变过程，形成的土颗粒很细。 对一般的土而言，通常既经历过物理风化，又有化学 风化，只不过哪种占优而已。 1.2 土的特点 大量孔隙 非连续连续 介质质 岩石风风化 的产产物 一、土具有碎散性 二、土是三相体系 固相土骨架 液相水 气相空气 多相介质质 三、土有自然变异性土是自然界的产产物，性质质复杂杂 1.3 土的三相组成 气相固相液相 + 构成土骨

3、架，起决定作用重要影响 土体 次要作用 土是固体颗粒、水和空气的混合物，常称土为三相系。 土的颗粒、粒间胶结物 土体孔隙中的水 孔隙中的空气 当土骨架的孔隙全部被水占满时，这种土称为饱和土； 当土骨架的孔隙仅含空气时，就成为干土； 一般在地下水位以上地面以下一定深度内的土的孔隙中 兼含空气和水，此时的土体属三相系，称为湿土。 根据土的粘性分：粘性土：颗粒很细； 无粘性土：颗粒较粗，甚至很大。砂、 碎石、甚至堆石（直径几十cm甚至1m） 颗粒大小 粒度 土粒的大小，通常以粒径表示 粒组 按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类 界限粒径 划分粒组的分界尺寸 1.4 土中固体颗粒 d (mm) d (

4、mm) 砾石砂粒粉粒粘粒胶粒 6020.0750.0050.002 0.250.5520 粗 中 细 粗 中 细 极细 粗粒细粒 0.075 粒径级配 确定方法 筛分法：适用于粗粒土 (0.075 mm) 水分法：适用于细粒土 ( i0, v = k(i - i0 ) i v o vcr 3.2.2 渗透系数的测定及影响因素 室内试验测定方法 野外试验测定方法 常水头试验法 变水头试验法 井孔抽水试验 井孔注水试验 1. 测定方法 适用透水性较较 大的砂性土 适适用透水性较较 小的粘性土 H1 H2 H3 H h k1 k2 k3 x zq1x q3x q2x L 1 1 2 2 不透 水层

5、(1) 水平渗流 条件: 层状地基的等效渗透系数 等效渗透系数: qx=vxH=kxiH qmx=kmimHm 层状地基的等效渗透系数 (2) 竖直渗流 H1 H2 H3 H h k1 k2 k3 x z v 承压水 条件: 等效渗透系数: 算例 按层厚加权平均，由较大值控制 倒数按层厚加权平均，由较小值控制 3.4 渗透力与渗透变形 一 渗透力的性质 物理意义：单位土体内土骨架所受到的渗透水流的拖 曳力，它是体积力 j = wi 大小 ： 方向：与 i 方向一致（均质土与渗流方向一致） 作用对象：土骨架 渗透力与浮力有何区别？ 基本类型 二.渗透变形（渗透破坏） 流土 管涌 土工建筑物及地基

6、由于渗流作用而出现的变形或破坏 形成条件 防治措施 1. 流土 流土 在向上的渗透作用下，表层局部土体颗粒 同时发生悬浮移动的现象 粘性土k1k2 砂性土k2 坝体 渗流 原因： i icr : 土体发生流土破坏 在渗流作用下，一定级配的无粘性土中的细小颗 粒，通过较大颗粒所形成的孔隙发生移动，最终 在土中形成与地表贯通的管道。 2. 管涌 管涌 原因： 内因 有足够多的粗 颗粒形成大于细粒径的 孔隙通道 外因渗透力足够大 管涌 管涌破坏 流土与管涌的比较 流土 土体局部范围的颗粒同 时发生移动 管涌 只发生在水流渗出的表层 只要渗透力足够大，可发 生在任何土中 破坏过程短 导致下游坡面产生局

7、部滑 动等 现象 位置 土类 历时 后果 土体内细颗粒通过粗粒 形成的孔隙通道移动 可发生于土体内部和渗 流溢出处 一般发生在特定级配的无 粘性土或分散性粘土 破坏过程相对较长 导致结构发生塌陷或溃口 防治 延长渗径，增加透水盖重 设反滤层等，减小渗透坡降 第4章 土中应力 强度问题 变形问题 地基中的应力状态 应力应变关系 土力学中应力符号的规定 应力状态 自重应力 附加应力 基底压力计算 建筑物修建以后，建筑物重量 等外荷载在地基中引起的应力 ，所谓的“附加”是指在原来自 重应力基础上增加的应力。 建筑物修建以前，地基中由 土体本身的有效重量所产生 的应力。 4.1 地基中自重应力 水平地

8、基中的自重应力 定义：在修建建筑物以前，地基中由 土体本身的有效重量而产生的应力。 计算：地下水位以上用天然重度，地 下水位以下用浮重度 土体在自重作用下，在漫长的地质历史时期，已经压 缩稳定，因此，土的自重应力不再引起土的变形。但对于 新沉积土层或近期人工充填土应考虑自重应力引起的变形 。 天然地面 1 1 z z cz cz= z (1)、竖向自重应力 土体中任意深度处的竖向自重应力等于单位面 积上土柱的有效重量 cz= z cz沿水平面均匀分布，且与z成正比，即随深度按直 线规律分布 成层土的自重应力计算 说明： 1.地下水位以上土层采用 天然重度，地下水位以下 土层采用浮重度 2.非均

9、质土中自重应力沿 深度呈折线分布 3.不透水层中不存在水的 浮力，所以层面及层面以 下的自重应力应按上覆土 层的水土总重计算 天然地面 h1 h2 h3 3 2 1 水位面 1 h1 1 h1 + 2h2 1 h1 + 2h2 + 3h3 (2)、水平向自重应力 式中，K0为为土的静止侧压侧压 力系数，为为泊松比 天然地面 z 静止侧压 力系数 (4)、例题分析 【例】一地基由多层土组成，地质剖面如下图 所示，试计算并绘制自重应力cz沿深度的分 布图 57.0kPa 80.1kPa 103.1kPa 150.1kPa 194.1kPa 4.2 基底压力计算 基底压力：基础底面传 递给地基表面的

10、压力， 也称基底接触压力。 基底压力 附加应力 地基沉降变形 基底反力 基础结构的外荷载 上部结构的自重 及各种荷载都是 通过基础传到地 基中的。 影响因素 计算方法 分布规律 上部结构 基础 地基 建筑物 设计 暂不考虑上部结构的影 响，使问题得以简化； 用荷载代替上部结构。 B L P B P B P B L P B P 荷载条件 竖直中心 竖直偏心 倾斜偏心 基 础 形 状 矩 形 条 形 P单位长 度上的荷载 B L P o x y 4.2.1 基底压力简化计算 假定基底压力按直线分布的材料力学方法 ex ey B L x y x y B L PP 矩形面积中心荷载 矩形面积偏心荷载

11、eB/6: 出现拉应力区 e x y B L K 3K P 土不能承 受拉应力 基底 压力 合力 与总 荷载 相等 压力调整 K=B/2-e e x y B L K 3K P K=B/2-e 形心 4.2.3 基底附加应力的计算 基底附加应力基底净压力 概念：作用在基础底面的压力与该处原来的自重应力之差 。 基础总是埋置在天然地面以下一定的深度，势必要进行 基坑开挖，这样一来就意味着加了一个负荷载。因此，应 在基底压力中扣除基底标高处原有土的自重应力，才是基 础底面下真正施加于地基的压力，称为基底附加应力或基 底净压力。 计算公式： p0=psz=p0d 0基底以上土的重度； d基底埋深 4.

12、3 地基中附加应力的计算 竖直 集中力 矩形面积竖直均布荷载 矩形面积竖直三角形荷载 水平 集中力 矩形面积水平均布荷载 竖直线布荷载 条形面积竖直均布荷载 圆形面积竖直均布荷载 特殊面积、特殊荷载 主要讨论 竖直应力 荷载方向 荷载分布 作用面 矩形面积竖直均布荷载作用下的附加应力计算 1. 角点下的竖竖直附加应应力 矩形竖直向均布 荷载角点下的应 力分布系数 p M m=L/B, n=z/B a.矩形面积内 b.矩形面积外 两种情况： 矩形面积三角形分布荷载作用下的附加应力计算 矩形面积竖直三角分 布荷载角点下的应力 分布系数 pt M 第5章 土的压缩性 一、基本概念 土在压力作用下，体

13、积缩小的现象称为土的压缩性。 土体压缩主要来自孔隙水和土中孔隙气体的排出。 孔隙中水和气体向外排出要有一个时间过程。因此土的 压缩亦要经过一段时间才能完成。我们把这一与时间有关 的压缩过程称为固结。 二、固结试验 试验室测定土的压缩性的主要装置为固结仪。在这种 仪器中进行试验，由于试样不可能产生侧向变形，只有竖 向压缩。于是，我们把这种条件下的压缩试验称为单向压 缩试验或侧限压缩试验。土的压缩是由于孔隙体积的减 小，所以土的变形常用孔隙比e表示。 三、压缩曲线 研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律 土样在压缩前后变 形量为Hi，整个 过程中土粒体积和 底面积不变 土样受压前后高度之 比等于体

14、积之比 整理 Vve0 Vs1 H0/(1+e0) H0 Vve Vs1 H1/(1+e) p H1Hi p 根据不同压压力p作用下，达到稳稳定的孔隙比e ，绘绘制e-p曲线线，为压缩为压缩 曲线线 (a) e-p曲线 (b) e-logp曲线 压缩曲线 四、压缩性指标 根据压缩曲线可以得到压缩性指标： (1) 压缩系数a (2) 压缩指数CC (3) 压缩模量Es (4) 变形模量E0 (1).压缩系数a 土体在侧限条件下孔隙 比减少量与竖向压应力 增量的比值(MPa-1) p1p2 e1 e2 M1 M2 e0 e p e-p曲线 p e 规范用p1100kPa、 p2200kPa对应的压

15、缩系 数a1-2评价土的压缩性 在压缩曲线中，实际采用 割线斜率表示土的压缩性 (2). 压缩指数Cc 土体在侧限条件下孔隙比减少 量与有效压应力常用对数值增 量的比值。 五、应力历史对压缩性的影响 先期固结应力 pc：土在历史上曾受到过的最大有效应力。 超固结比OCR ：前期固结应力与现有有效应力之比，即 OCR pc/p 正常固结土：先期固结压力等于现时的土压力pcp0 OCR=1 超固结土：先期固结压力大于现时的土压力pcp0 OCR1, OCR愈大，土受到的超固结作用愈强，在其他条件 相同的情况下，其压缩性愈低。 欠固结土 ：先期固结压力小于现时的土压力pcp0 OCR1,土在自重作用

16、下还没有完全固结，土的固结应力末 全部转化为有效应力，即尚有一部分由孔隙水所承担。 第6章 地基变形 沉降的三个部分： a、瞬时沉降： 根据弹性理论公式估算。 b、主固结沉降： 采用分层总和法计算。 c、次固结沉降： 由土颗粒之间的蠕变及重新排列产生。 地基沉降是随时间而发展的。地基的最终沉降量是指地基 土在外荷作用下压缩稳定后的沉降量。对一般粘性土来讲， 固结沉降是基础沉降或地基沉降的主要部分，通常所说的基 础沉降一般都是指固结沉降。 地基最终沉降量的计算常用方法有(传统的)分层总和法 和规范推荐的分层总和法。 分层总和法 在地基沉降计算深度范围内将地基土划分为若 干分层来计算各分层的压缩量

17、，然后求其总和。每 个分层压缩量的计算方法与无侧向变形条件下的压 缩量计算方法相同。 6.3 地基的最终沉降量计算 地基沉降计算深度 基础底面向下需要计算压缩变形所达到的深度。 沉降计算深度的下限(应力比法) 一般取地基附加应力等于自重应力的 20% , 即z 0.2c处；在该深度以下如有高压缩性土，则应继续向下计 算至z 0.1c处 各分层沉降量： 最终沉降量： 6.2.3 计算步骤 1 选择沉降计算剖面，在每一个剖面 上选择选择 若干计计算点（通常为为基础础的中 心点）。 2 地基分层。天然土层层的交界面和地 下水位面必为为分层层面，在同一类类土层层 中分层层厚度不宜过过大。一般取分层层厚

18、 hi0.4b或hi=12m，b为为基础宽础宽 度。 3 求出计计算点垂线线上各分层层层层 面处处的 竖向自重应力c ( 从地面起算)。 d 地基沉降计算深度 c线 z线 4 求出计计算点垂线线上各分层层层层 面处处的竖向附加应力z，取 z 0.2c (低压缩压缩 性土)或z 0.1c (高压缩压缩 性土)处处的 土层层深度为为地基沉降计计算深度。 5 求出各分层层的平均自重应 力p1i 和平均附加应力pi 6 由各分层层的平均自重应应力 p1i 和平均自重应应力p1i 与 平均附加应应力pi 之和 (p1i+ pi ) ,在压缩压缩 曲线线上 查查出相应应的初始孔隙比和 压缩稳定后的孔隙比

19、7 计计算各分层层土的压缩压缩 量 si 8 地基最终终沉降量 s 的分层层 总总和法 d 地面 基底 p p0 d 自重应力 附加应力 沉降计算深度 szi z i Hi 自重应力从地面算起 附加应力是由基底附加应 力 p-d 引起的 6.4 饱和土中的有效应力 把饱和土体中由孔隙水来承担或传递的应力定义为孔隙 水应力，常以u表示。 把通过粒间的接触面传递的应力称为有效应力。 土的变形与强度都只取决于有效应力 有效应力原理 饱和土中任意点的总应力总是等于有效应力加上 孔隙水压力u 固结的力学机理 1 整个渗流固结过程中u和 都是在随时间t而不断变化 渗流固结过程的实质就是土中两种不同应力形态

20、的转化 过程。 2 超静孔隙水压力，是由外荷载引起，超出静水位以上的 那部分孔隙水压力。它在固结过程中随时间不断变化，固 结完成应等于零，饱水土层中任意时刻的总孔隙水压力应 是静孔隙水压力与超静孔隙水压力之和。 3 侧限条件下t0时，饱和土体的初始超静孔隙水压力u0 数值上就等于施加的外荷载强度 (总应力). 饱和土的渗流固结就是超孔隙水压力的消散和有 效应力相应增加的过程 6.5 地基变形与时间的关系 6.5.1 一维固结理论 固结系数 或 时间因数 H土层最远的排水距离，当土层为单面(上面或下面)排水时， H取土层厚度；双面排水时，水由土层中心分别向上下两方向 排出，此时H应取土层厚度之半

21、。 6.5.2 地基固结度 一点M： 地 层 ： 一层土的平均固结度 1、基本概念 地基固结度是指地基土层在某一压力作用下，经历 时间t所产生的固结变形量与最终固结变形量之比 值，或土中超孔隙水压力消散程度 在时刻t的沉降量与最终沉降量之比 3) 常见计算条件 双面排水时 无论哪种情况，均按情况1计算； 压缩土层深度H取1/2值 透水边界 应力分布 ： 12534 基本情况 ： 透水边界 H 求某一时刻t的固结度与沉降量 t Tv=Cvt/H2 St=Ut S Ut= St /S 从 Ut 查表确定 Tv 求达到某一沉降量(固结度) 所需要的时间 例2 某饱和黏土层的厚度为10m，在大面积荷载

22、p0=120kPa 作用下，设该土层的初始孔隙比e0=1，压缩系数=0.3MPa-1, 压缩模量ES=6.0MPa，渗透系数k=5.710-8 cm/s。对黏土层在 单面排水或双面排水条件下分别求(1)加荷后一年时的变形量 ；(2)变形量156cm所需的时间 解 (1)加荷后一年时的变形量 黏土层中附加应力沿深度是均布的，z= p0 =120kPa 黏土层的最终变形量 s= zH/ES =120 10000/6000=200mm 黏土层的竖向固结系数 CV=k(1+e0)/(W )=5.710-8 (1+1)/(10 10-6 3) =3.8 10-3 cm2/s=1.2 105 cm2/年

23、对于单向排水条件下：竖向固结时间因数 TV=CVt/H2=1.2 105 1/10002=0.12 由UZ TV曲线(1)查的相应的固结度UZ =0.39；则得t=1年时 的变形量st= UZ s=0.39 200=78mm 在双面排水条件下仍用UZ TV曲线(1)，但压缩土层厚度取 半数：竖向固结时间因数 TV=CVt/H2=1.2 105 1/5002=0.48 查的相应的固结度UZ =0.75；则得t=1年时的变形量st= UZ s=0.75 200=150mm (2)求变形量达156cm所需的时间 平均固结度将为UZ = st /s=156/200=0.78，由UZ TV曲线(1)查

24、的相应的时间因素TV=0.53 在单向排水条件下： t= TV H2/CV=0.53 10002/1.2 105=4.4年 在双向排水条件下： t= TV H2/CV=0.53 5002/1.2 105=1.1年 第7章 土的抗剪强度 土的抗剪强度是指土体对于外荷载所产生的剪 应力的极限抵抗能力。 土的破坏主要是由于剪切所引起的，剪切破坏是土体破 坏的重要特点。 1. 库仑定律 库仑定律：土的抗剪强度是剪切面上的法向总应力 的 线性函数 c:土的粘聚力 :土的内摩擦角 2. 土的极限平衡条件和莫尔库仑破坏准则 应力圆与强度线相离： 应力圆与强度线相切： 应力圆与强度线相割： 强度线 极限应 力

25、圆 f 破坏状态 弹性平衡状态 极限平衡状态 莫尔应力圆与库仑强度线相切的应力状态作为土的破坏 准则 (目前判别别土体所处处状态态的最常用准则则) 上式即为土的极限平衡条件。 当土的强度指标c， 为已知， 若土中某点的大小主应力1和3满足上列关系式时，则该土体正 好处于极限平衡或破坏状态。 1f 3 O c 土体处于极限平衡状态时，破坏面与大主应力作用面 的夹角为 f f 2 f 31 c A cctg1/2(1 +3 ) 说明：剪破面并不产生于最大剪应力面，而与最大剪 应力面成 / 2的夹角，可知，土的剪切破坏并不是由最 大剪应力max所控制 max 4. 破坏判断方法 11f 破坏状态 O

26、 c 1f 3 11 3= 常数： 根据应力状态计算出大小主应力1、3，由3计算 1f，比较1与1f 1= 常数： 根据应力状态计算出大小主应力1、3，由1计算3f ，比较3与3f O c 1 3f 33 33f 弹性平衡状态 3=3f 极限平衡状态 33f 破坏状态 【例】地基中某一单元土体上的大主应力为430kPa，小主应 力为200kPa。通过试验测得土的抗剪强度指标c=15 kPa， =20o。试问该单元土体处于何种状态？ 【解答 】 已知1=430kPa，3=200kPa，c=15kPa， =20o 1.计算法 计算结果表明：1f 大于该单元土体实际大主应力1，实际 应力圆半径小于极

27、限应力圆半径，所以，该单元土体处于弹 性平衡状态 5. 例题分析 计算结果表明： 3f小于该单元土体实际小主应力 3， 实际应力圆半径小于极限应力圆半径 ，所以，该单元 土体处于弹性平衡状态 在剪切面上 库仑定律 由于f ，所以，该单元土体处于弹性平衡状态 7.3 土的抗剪强度试验 一、室内试验 二、野外试验 直剪试验、三轴压缩试验、无 侧限抗压强度试验等 制样（重塑土）或现场取样 缺点：扰动 优点：应力条件清楚，易重复 十字板扭剪试验等 原位试验 缺点：应力条件不易掌握 优点：原状土的原位强度 一、室内试验 1.直剪试验 直剪试验试验 可分为为固结慢剪、固结快剪和快剪 2.三轴剪切试验 三轴

28、压缩试验 也称三轴剪切试验，是测定土抗剪强 度较为完善的方法。 三轴压缩试验测 定，按剪切前的固结状态和剪切时 的排水条件分为三种固结排水试验、固结不排水试验 和不固结不排水试验。 3.无侧限抗压强度试验 三轴压缩试验的特殊情况 （3=0），又称单轴试验 第8章 土压力 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 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、主动土压力和 被动土压力。 1.静止土压力 挡土墙在压力作用下不发生任何变形和位移(静止不动) ，墙后土体处于弹性平衡状态时，土体作用在挡土墙上 的土压力称为静止土压力，用E0表示。

29、 2.主动土压力 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，作用在墙上 的土压力称为主动土压力，用Ea表示。 3.被动土压力 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 土压力称为被动土压力，用Ep表示。 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： Ea E o Ep 5、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 h z K0z z h/3 静止土压力 系数 静止土压力强度 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

30、 8.3 朗肯土压力理论 8.3.1 朗肯土压力基本理论 1.挡土墙背垂直、光滑 2.填土表面水平 3.墙体为刚性体 z=z xK0z z f=0 paKaz ppKpz 增加 减小 45o- / 2 45o / 2 大主应力方向 主动 伸展 被动 压缩 小主应力方向 papp 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 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-/2 45o-/245o/2 处于被动朗肯状态，3方向竖直，剪切 破坏面与竖直

31、面夹角为45o/2 二、主动土压力 45o/2 h 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 h/3 Ea hKa 讨论： 当c=0,无粘性土 朗肯主动土压力强度 h 1.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 当c0, 粘性土 粘

32、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zKa 2. 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z0 2cKa Ea (h-z0)/3 h z0 hKa-2cKa 1.粘性土主动土压力强度存在负 侧压力区（计算中不考虑） 2.合力大小为分布图形的面积（ 不计负侧压力部分） 3.合力作用点在三角形形心，即 作用在离墙底(h-z0)/3处 2cKa Ea (h-z0)/3 h z0 hKa-2cKa 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)

33、 pp(1) 45o/2 h z 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 讨论： 当c=0,无粘性土 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 hKp h/3 Ep 当c0, 粘性土 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zKp 2. 粘聚力c引起的侧压力2

34、cKp 说明：侧压力是一种正压力，在计算中 应考虑 1.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 土压力合力 h Ep 2cKp hKp 2cKp hp 四、例题分析 【例】有一挡土墙，高6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=6m =17kN/m3 c=8kPa =20o 【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 2cKa z0 Ea (h-z0)/3 6m hKa-2cKa