lxdjjc7《土力學與地基基礎》第七章土壓力與擋土墻設計.ppt

《lxdjjc7《土力學與地基基礎》第七章土壓力與擋土墻設計.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《lxdjjc7《土力學與地基基礎》第七章土壓力與擋土墻設計.ppt（111頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、土力學與地基基礎土力學的基本原理在工程中的應用第七章 土壓力與擋土墻設計第八章 土坡穩(wěn)定分析 第九章 地基承載力 土力學與地基基礎 本 章 提 要 與 學 習 目 標土壓力是與土的抗剪強度有關的問題，也是土力學重要問題之一。學習本章時，要熟悉土壓力的類型及它們產(chǎn)生的條件和適用范圍，熟練掌握土壓力計算方法。 土力學與地基基礎 要 熟 悉 土 壓 力 的 類 型 及 它 們 產(chǎn) 生 的 條 件 和 適 用 范 圍 ， 熟 練 掌 握 土 壓 力 計 算 方 法 。 學 習 朗 肯 土 壓力 理 論 假 設 條 件 、 主 動 土 壓 力 、 被 動 土 壓 力 。 要求 掌 握 朗 肯 假 設 條

2、 件 ， 熟 練 掌 握 其 計 算 方 法 。 學習 庫 侖 土 壓 力 理 論 假 設 條 件 、 數(shù) 值 解 法 與 庫 爾 曼圖 解 法 ， 要 求 掌 握 其 假 設 條 件 及 數(shù) 值 解 法 ， 從 分析 方 法 與 計 算 誤 差 上 比 較 兩 個 理 論 的 不 同 。 本 章 學 習 中 要 求 掌 握 幾 種 常 見 情 況 的 主 動 土 壓 力計 算 。 土力學與地基基礎介紹土體作用在擋土結構物上的土壓力(圖7-1)，討論土壓力性質及計算，包括土壓力的大小、方向、分布和合力作用點，而土壓力的大小及分布規(guī)律主要與土的性質及結構物位移的方向、大小和結構物的剛度、高度及形

3、狀等有關。 土力學與地基基礎 土力學與地基基礎 擋 土 墻 按 其 剛 度 和 位 移 方 式 分 為 剛 性 擋 土 墻 、 柔性 擋 土 墻 和 臨 時 支 撐 三 類 。 1 剛 性 擋 土 墻 ： 用 磚 、 石 或 混 凝 土 所 筑 成 的 斷面 較 大 的 擋 土 墻 。 由 于 剛 度 大 ， 墻 體 在 側 向 土 壓力 作 用 下 ， 僅 能 發(fā) 生 整 體 平 移 或 轉 動 的 撓 曲 變 形可 忽 略 。 墻 背 受 到 的 土 壓 力 呈 三 角 形 分 布 ， 最 大壓 力 強 度 發(fā) 生 在 底 部 ， 類 似 靜 水 壓 力 分 布 。 2 柔 性 擋 土 墻

4、 ： 當 墻 身 受 土 壓 力 作 用 時 發(fā) 生 撓曲 變 形 。 3 臨 時 支 撐 ： 邊 施 工 邊 支 撐 的 臨 時 性 支 擋 結 構 。 土力學與地基基礎靜 止 壓 力被 動 土 壓 力主 動 土 壓 力 土 壓 力二、墻體位移與土壓力類型 土力學與地基基礎 1.靜止土壓力（E0）：墻受側向土壓力后，墻身變形或位移很小，可認為墻不發(fā)生轉動或平移，墻后土體沒有破壞，處于彈性平衡狀態(tài)，墻上承受土壓力稱為靜止土壓力E0。 土力學與地基基礎 2.主動土壓力（Ea）：擋土墻在填土壓力作用下，背離填土方向移動或沿墻跟轉動，土壓力逐漸減小，直至土體達到極限平衡狀態(tài)，形成滑動面，此時的土壓力

5、稱為主動土壓力。 土力學與地基基礎 3.被動土壓力（Ep）：擋土墻在外力作用下向著土體的方向移動或轉動，土壓力逐漸增大，直至土體達到極限平衡狀態(tài)，形成滑動面。此時的土壓力稱為被動土壓力Ep。 土力學與地基基礎同樣填土高度的擋土墻，作用有不同性質的土壓力時見圖7-3，有如下的關系：Ep E0 Ea。在工程中需定量地確定這些土壓力值。 土力學與地基基礎 (1)擋土墻的位移方向和位移量； (2)擋土墻的形狀、墻背的光滑程度和結構形式； (3)墻后填土的性質，包括填土的重度、含水量、內摩擦角和黏聚力的大小及填土面的傾斜程度。 土力學與地基基礎研究土壓力的目的主要在于： 1設計擋土構筑物，如擋土墻，地下

6、室側墻，橋臺和貯倉等； 2地下構筑物和基礎的施工、地基處理方面； 3地基承載力的計算，巖石力學和埋管工程等領域。 土力學與地基基礎（1）若產(chǎn)生主動土壓力為Ea，被動土壓力為Ep，所需的擋土墻位移量分別為a、p，則下述（ c ）是正確的。 a EaEp, ap; b Eap;c EaEp, aEp, ap（2）影響擋土墻土壓力的因素有哪些？（3）何謂主動土壓力、靜止土壓力和被動土壓力？三者之間有何關系？ （4）擋土墻上的土壓力有哪幾種，分別敘述其定義。 土力學與地基基礎設一土層，表面是水平的，土的容重為，設此土體為彈性狀態(tài)，見圖7-4，在半無限土體內任取出豎直平面AB，此面在幾何面上及應力分布上

7、都是對稱的平面。對稱平面上不應有剪應力存在，所以，豎直平面和水平平面都是主應力平面。 土力學與地基基礎E0H 3H靜 止 土 壓 力 的 分 布 土力學與地基基礎 0 zK0 z tgcf 彈 性 平 衡 狀 態(tài) 時 的 莫 爾 圓自重應力zz 豎直截面上的法向應力zKx 0 靜 止 土 壓 力 土力學與地基基礎在深度Z處，作用在水平面上的主應力為： 作用在豎直面的主應力為： 即為作用在豎直墻背AB上的靜止土壓力，與深度z呈直線線性分布。z v zKh 0h 土力學與地基基礎靜止側壓力系數(shù)K0的數(shù)值可通過室內或原位的靜止側壓力試驗測定。其物理意義：在不允許有側向變形的情況下，土樣受到軸向壓力增

8、量1將會引起側向壓力的相應增量3，比值3/1稱為土的側壓力系數(shù)或靜止土壓力系數(shù)K0。 1130K 土力學與地基基礎室內測定方法：（1）壓縮儀法：在有側限壓縮儀中裝有測量側向壓力的傳感器。（2）三軸壓縮儀法：在施加軸向壓力時，同時增加側向壓力，使試樣不產(chǎn)生側向變形。上述兩種方法都可得出軸向壓力與側向壓力的關系曲線，其平均斜率即為土的側壓力系數(shù)。 土力學與地基基礎對于無粘性土及正常固結粘土也可用下式近似計算：對于超固結粘性土： sin1 0 K mCNco OCRKK )()()( 00 土力學與地基基礎還可根據(jù)土的性質和狀態(tài)，按表7-1確定靜止土壓力系數(shù)參考值。 土力學與地基基礎一、基本原理 1

9、857年朗肯提出土壓力理論，主要研究自重應力作用下，半無限土體內各點的應力由彈性平衡狀態(tài)發(fā)展為極限平衡狀態(tài)的情況，提出計算擋土墻土壓力的理論。（一）假設條件 1擋土墻背垂直 2墻后填土表面水平 3擋墻背面光滑即不考慮墻與土之間的摩擦力。 土力學與地基基礎朗肯土壓力理論的假設條件是 墻背垂直 ， 墻背光滑 ， 填土面水平 。 土力學與地基基礎 1當土體靜止不動時，深度Z處土單元體的應力,見圖7-5a； 2當代表土墻墻背的豎直光滑面AB面向外平移時，右側土體制的水平應力逐漸減小，而保持不變。當AB位移至AB時，應力圓與土體的抗剪強度包線相交土體達到主動極限平衡狀態(tài)。此時，作用在墻上的土壓力達到最小

10、值， 即為主動土壓力 土力學與地基基礎 3 133hp主動土壓力計算原理)245tan(2)245(tan 00213 cph 245 0 土力學與地基基礎aa ZKp 無粘性土H H/3 aHK aaa KcZKp 2粘性土 aHKaKc2 z0 3 0zH aa KHHE 2022 21)245(tan21 22 0 2221 )2)(21 cKcHKH KcHKzHE aa aaa 土力學與地基基礎粘性土的主動土壓力由兩部分組成，第一項： 為土重產(chǎn)生的，是正值，隨深度呈三角形分布；第二項為粘結力c引起的土壓力 ，是負值，起減少土壓力的作用，其值是常量， azK aKc2 土力學與地基基礎

11、總主動土壓力 應為三角形abc之面積 aE 22 2221)2)(2(21 cKcHKHKcHKcHKE aaaaaa 土力學與地基基礎當代表土墻墻背的豎直光滑面AB面在外力作用下向填土方向移動，擠壓土體時，將逐漸增大，直至剪應力增加到土的抗剪強度時，應力圓又與強度包線相切，達到被動極限平衡狀態(tài)圖7-5c和圖7-5e。此時作用在AB面上的土壓力達到最大值，即為被動土壓力，Pp。 土力學與地基基礎1 3被動土壓力計算原理11 hp)245tan(2)245(tan 00231 cph 外力滑動方向245 0 土力學與地基基礎pp ZKp 無粘性土H H/3 pHK ppp KcZKp 2粘性土

12、pa KcHK 2 pKc2pp KHHE 2022 21)245(tan21 ppp KcHKHE 221 2 土力學與地基基礎朗金土壓力理論中，當墻后填土達到主動朗金狀態(tài)時，填土破裂面與水平面的成（ A ） A 45+/2； B 45-/2； C 45； D /2；擋土墻后的填土為中砂，其內摩擦角為28o，墻背鉛垂，土面水平，則按朗肯土壓理論，被動土壓力時，土中破壞面與墻背面的夾角為 D 。 A. 0 B. 31 o C. 45o D. 59o 土力學與地基基礎第四節(jié) 庫侖土壓力計算理論 1776法國庫侖提出土壓力理論，下面進行具體論述：一、 庫侖土壓力方法要點：（一）假設條件： 1. 墻

13、背傾斜，具有傾角； 2. 墻后填土為砂土，表面傾角為 角； 3. 墻背粗糙有摩擦力，墻與土間的摩擦角為 ，且（ ） 土力學與地基基礎 4. 平面滑裂面假設；當墻面向前或向后移動，使墻后填土達到破壞時，填土將沿兩個平面同時下滑或上滑；一個是墻背AB面，另一個是土體內某一滑動面BC。設BC面與水平面成角。 5. 剛體滑動假設：將破壞土楔ABC視為剛體，不考慮滑動楔體內部的應力和變形條件。 6. 楔體ABC整體處于極限 平衡條件，見圖7-7。 土力學與地基基礎（二）取滑動楔體ABC為隔離體進行受力分析分析可知：作用于楔體ABC上的力有（1）土體ABC的重量W，（2）下滑時受到墻面AB給予的支撐反力E

14、（其反方向就是土壓力）。（3）BC面上土體支撐反力R。 1根據(jù)楔體整體處于極限平衡狀態(tài)的條件，可得知E、R的方向，見圖7-7。 2根據(jù)楔體應滿足靜力平衡力三角形閉合的條件，可知E、R的大小 3求極值，找出真正滑裂面，從而得出作用在墻背上的總主動壓力Ea和被動壓力Ep。 土力學與地基基礎一 、 主 動 土 壓 力 按 庫 倫 理 論 求 主 動 土 壓 力W RE WREA CB 土力學與地基基礎利用正弦定律可得 0180sin)sin( WE sin sinWE sincoscos2 22 conHABCW 土力學與地基基礎庫 倫 主 動 土 壓 力 的 一 般 表 達 式 ： 22 22 )

15、cos()cos( )sin()sin(1)cos(cos )(cos21 HEa或 aa KHE 2210ddE Emax所對應的擋土墻后填土的破壞角 cr，即為真正滑動面的傾角。 土力學與地基基礎二 、 被 動 土 壓 力 按 庫 倫 理 論 求 被 動 土 壓 力W RE WREA CB 土力學與地基基礎按 求 主 動 土 壓 力 同 樣 的 原 理 可 求 得 被 動 土 壓力 的 庫 倫 公 式 為 ： 22 22 )cos()cos( )sin()sin(1)cos(cos )(cos21 HEp或 pp KHE 221 土力學與地基基礎 1.朗 肯 土 壓 力 理 論 ： （ 1

16、） 依 據(jù) ： 半 空 間 的 應 力 狀 態(tài) 和 土 的 極 限 平 衡 條 件 （ 2） 概 念 明 確 、 計 算 簡 單 、 使 用 方 便 （ 3） 理 論 假 設 條 件 （ 4） 理 論 公 式 直 接 適 用 于 粘 性 土 和 無 粘 性 土 （ 5） 由 于 忽 略 了 墻 背 與 填 土 之 間 的 摩 擦 ， 主 動 土 壓 力 偏 大 ， 被 動 土 壓 力 偏 小 。 土力學與地基基礎 2.庫 倫 土 壓 力 理 論 ： （ 1） 依 據(jù) ： 墻 后 土 體 極 限 平 衡 狀 態(tài) 、 楔 體 的 靜 力 平 衡 條 件 （ 2） 理 論 假 設 條 件 （ 3）

17、理 論 公 式 僅 直 接 適 用 于 無 粘 性 土 （ 4） 考 慮 了 墻 背 與 土 之 間 的 摩 擦 力 ， 并 可 用 于 墻 背 傾 斜 ， 填 土 面 傾 斜 的 情 況 。 但 庫 倫 理 論 假 設 破 裂 面 是 一 平 面 ， 與 按 滑 動 面 為 曲 面 的 計 算 結 果 有 出 入 。 土力學與地基基礎（1）朗金土壓力理論是根據(jù) 和 建立的。土的半空間應力狀態(tài)和極限平衡條件（2）庫侖土壓力理論是根據(jù) 建立的。根據(jù)墻后所形成的滑動楔體的靜力平衡條件（3）由庫侖理論算出的被動土壓力往往比實測值大，這主要是因為 。 庫侖理論假設墻后填土破裂面是一平面，而實際卻是一個

18、曲面 土力學與地基基礎（1）朗金土壓力理論中，當墻后填土達到主動朗金狀態(tài)時，填土破裂面與水平面的成（ a ） a 45+/2；b 45-/2；c 45；d /2；（2）重慶建筑大學：由于朗金土壓力理論忽略了墻背與填土之間摩擦的影響，因此計算結果與實際有出入，一般情況下計算出的（ d ） a 主動土壓力偏小，被動土壓力偏大；b 主動土壓力和被動土壓力都偏??；c 主動土壓力和被動土壓力都偏大；d 主動土壓力偏大，被動土壓力偏小； 土力學與地基基礎（1）朗金土壓力理論和庫侖土壓力理論的假定條件是什么？（2）擋土墻的墻背垂直光滑，墻后填土面水平，試定性繪出下列情況的墻背主動土壓力分布： 1)填土為均質

19、砂或均質粘土； 2)填土為粘土，地下水在1/2墻高處； 3)填土上半層為砂土，下半層為粘土； 4)填土為均質砂土，填土面有均勻連續(xù)荷載； 5)填土為均質粘土，填土面有均勻連續(xù)荷載。 土力學與地基基礎 一 、 成 層 土 層 的 壓 力 墻 后 填 土 由 性 質 不 同 的 土 層 組 成 時 ， 土壓 力 將 受 到 不 同 填 土 體 性 質 的 影 響 。 下圖 ： 墻 后 填 土 為 無 粘 性 土 時 土 壓 力 分 布圖 土力學與地基基礎 二 、 墻 后 填 土 中 有 地 下 水 位 當 墻 后 填 土 中 有 地 下 水 位 時 ， 計 算 土 壓 力 時 ， 在 地 下 水

20、位 以 下 的 應 用 。 同 時 地 下 水 對 土 壓 力 產(chǎn) 生 影 響 ， 主 要 表 現(xiàn) 為 ： （ 1） 地 下 水 位 以 下 ， 填 土 重 量 將 因 受 到 水 的 浮 力而 減 少 ； （ 2） 地 下 水 對 填 土 的 強 度 指 標 C中 的 影 響 ， 一 般 認為 對 砂 性 土 的 影 響 可 以 忽 略 ； 但 對 粘 性 填 土 ， 地 下水 使 C， 值 減 小 ， 從 而 使 土 壓 力 增 大 。 （ 3） 地 下 水 對 墻 背 產(chǎn) 生 靜 水 壓 力 作 用 。 土力學與地基基礎 下 圖 ： 填 土 內 有 地 下 水 的 情 況 0aaP aa

21、 KhP b 1 aada KhKhP 21 2221 hE ww 土力學與地基基礎作用在擋土墻上的總壓力應為總土壓力與水壓力之和。 22222121 212121 hKhKhhKhEEE waaawa 土力學與地基基礎工程上對土壓力有兩種解法： 1對于滲透性大的砂性土，將土壓力和水壓力先分開計算，再疊加的方法為水土分算。 2對于粘性土，將地下水位以下土體重度去為飽和重度，水壓力計算不再單獨計算后進行疊加，這種方法稱“水土合算” 土力學與地基基礎 三 、 填 土 表 面 有 荷 載 作 用 （ 一 ） 連 續(xù) 均 勻 荷 載 1 當 擋 土 墻 墻 背 垂 直 ， 在 水 平 面 上 有 連續(xù)

22、 均 布 荷 載 q作 用 時 。 (a)無 粘 性 土 （ b） 粘 性 土 土力學與地基基礎作用在墻背面的土壓力Pa由三部分組成：（1）是由均布荷載q引起，常數(shù)，與z無關；（2）是由土重引起，與z成正比；（3）是由內聚力引起。 土力學與地基基礎 總 土 壓 力 Ea為 上 圖 a和 b圖 形 面 積 差 。 即 ： 01 ( 2 )( )2a a a aE qk rHk c k H z 土力學與地基基礎（二）局部荷載作用若填土表面有局部荷載q作用時，見圖7-15a和b所示，有兩種情況，主動土壓力可以按下述方法計算。 土力學與地基基礎若填土表面的荷載是從墻后某一距離開始，見圖7-15a，可自

23、均布荷載起點O引2條直線OD和OE，OD與水平面夾角為，OE與填土的破壞面平行，與水平夾角為。OD和OE分別交墻背于D點和E點。當墻背垂直、光滑時，=45+/2；當墻背傾斜與粗糙時，則按庫侖土壓力計算，可參看有關公式。D點以上土壓力不受均布荷載影響，只是由填土的自重引起。E點以下土壓力則完全考慮受均布荷 載影響。D、E兩點間的土壓力以直線連接。沿墻背AB上的土壓力見圖7-15a中陰影所示，陰影面積為總土壓力Ea，其作用點在陰影形心處。 土力學與地基基礎若填土表面的均布荷載在一定范圍內，見圖7-15b所示，則從荷載的兩個端點O、O引兩條與破壞面平行的直線OD和OE,交墻背于D和E點。認為D點以上

24、和E點以下的土壓力都不受均布荷載的影響，D、E點之間的土壓力則受均布荷載影響的土壓力計算，作用于墻面的總土壓力Ea分布見圖7-15b所示的陰影所示，其作用點在陰影形心處。 土力學與地基基礎 土力學與地基基礎擋土墻的設計包括墻型選擇、穩(wěn)定性驗算、地基承載力驗算、墻身材料強度驗算以及一些設計中的構造要求和措施等。常用的擋土墻結構型式有重力式、懸臂式、扶壁式、錨桿及錨定板式和加筋土擋墻等。一般根據(jù)工程需要、土質情況、材料供應、施工技術以及造價等因素合理地選擇 土力學與地基基礎 1.擋 土 墻 的 設 計 包 括 墻 型 選 擇 、 穩(wěn) 定 性 驗算 、 地 基 承 載 力 驗 算 、 墻 身 材 料

25、 強 度 驗算 以 及 一 些 設 計 中 的 構 造 要 求 和 措 施 等 。 2.常 用 的 擋 土 墻 結 構 型 式 有 重 力 式 、 懸臂 式 、 扶 壁 式 、 錨 桿 及 錨 定 板 式 和 加 筋土 擋 墻 等 。 土力學與地基基礎 土力學與地基基礎 土力學與地基基礎 土力學與地基基礎 土力學與地基基礎 土力學與地基基礎 土力學與地基基礎 土力學與地基基礎 土力學與地基基礎 土力學與地基基礎 一 、 擋 土 墻 類 型 擋 土 墻 就 其 結 構 型 式 可 分 為 以 下 五 種 主 要 類 型 ； (a) (b) (c ) (d) (e) (a)重 力 式 擋 土 墻

26、； (b)懸 臂 式 擋 土 墻 ； (c)扶 臂式 擋 土 墻 ； (d)錨 桿 、 錨 定 板 式 擋 土 墻 ； (e)板樁 墻 土力學與地基基礎 (一 )重 力 式 擋 土 墻 這 種 型 式 的 擋 土 墻 見 上 圖 (a)所 示 ， 墻 面暴 露 于 外 ， 墻 背 可 以 做 成 傾 斜 和 垂 直 的 。 (二 )懸 臂 式 擋 土 墻 懸 臂 式 擋 土 墻 一 般 用 鋼 筋 混 凝 土 建 造 ，它 由 三 個 懸 臂 板 組 成 ， 即 立 臂 、 墻 趾 懸臂 和 墻 踵 懸 臂 ， 見 上 圖 (b)所 示 。 土力學與地基基礎 (三 )扶 壁 式 擋 土 墻 當

27、 墻 后 填 土 比 較 高 時 ， 為 了 增 強 懸 臂 式擋 土 墻 中 立 臂 的 抗 彎 性 能 ， 常 沿 墻 的 縱向 每 隔 一 定 距 離 設 一 道 扶 壁 ， 故 稱 為 扶壁 式 擋 土 墻 ， 見 上 圖 (c)所 示 。 (四 )錨 定 板 與 錨 桿 式 擋 土 墻 錨 定 板 擋 土 墻 由 預 制 的 鋼 筋 混 凝 土 立 柱 、墻 面 、 鋼 拉 桿 和 埋 在 填 土 中 的 錨 定 板 在現(xiàn) 場 拼 裝 而 成 。 這 種 結 構 依 靠 填 土 與 結構 的 相 互 作 用 力 而 維 持 其 自 身 穩(wěn) 定 。 土力學與地基基礎 (五)其他類型擋土

28、墻混合式擋土墻,構架式擋土墻,板樁擋土墻,土工合成材料擋土墻,土釘,內撐擋土墻等。板樁墻是深基坑開挖的一種臨時性支護結構，由統(tǒng)長的鋼板樁或預制鋼筋混凝土板樁組成。也可在板樁上加設支撐，以改善其受力性能見上圖(e) 土力學與地基基礎多瑙河碼頭岸墻滑動 土力學與地基基礎 土力學與地基基礎擋土墻的截面一般按試算法確定，即先根據(jù)擋土墻所處的條件(工程地質、填土性質以及墻體材料和施工條件等)憑經(jīng)驗初步擬定截面尺寸，然后進行擋土墻的驗算，如不滿足要求，則應改變截面尺寸或采用其它措施。擋土墻的計算通常包括下列內容：穩(wěn)定性驗算;地基的承載力驗算;墻身強度驗算。 土力學與地基基礎 (一 ) 穩(wěn) 定 性 驗 算

29、擋 土 墻 的 穩(wěn) 定 性 破 壞 通 常 有 兩 種 形 式 ，一 種 是 在 主 動 土 壓 力 作 用 下 外 傾 ， 對 此應 進 行 抗 傾 覆 穩(wěn) 定 性 驗 算 ， 另 一 種 是 在土 壓 力 作 用 下 沿 基 底 外 移 ， 需 進 行 抗 滑動 穩(wěn) 定 性 驗 算 。 土力學與地基基礎如圖7-17，在土壓力作用下墻將繞墻趾O點向外轉動而失穩(wěn)。將Ea分解成水平及垂直兩個分力。水平分力Eax使墻發(fā)生傾覆；垂直分力Eaz及墻重力G抵抗傾覆。按下式驗算抗傾覆穩(wěn)定性： 6.10 fax fazt zE xEGxK 土力學與地基基礎如圖7-18將土壓力Ea及墻重力G各分解成平行及垂直

30、于基底的兩個分力(Eat、Ean及Gt、Gn)。分力Ean使墻沿基底平面滑移，Ean及Gn產(chǎn)生磨擦力抵抗滑移，抗滑移穩(wěn)定性應按下式計算： 3.1)( tat anns GE EGK 土力學與地基基礎 (二 )地 基 的 承 載 力 驗 算 地 基 的 承 載 力 驗 算 ， 一 般 偏 心 荷 載 作 用下 基 礎 的 計 算 方 法 相 同 ， 即 要 求 同 時 滿足 基 底 平 均 應 力 P f和 基 底 最 大 壓 應 力Pmax 1.2f(f為 持 力 層 地 基 承 載 力 設 計值 )。 土力學與地基基礎 (三 )墻 身 強 度 驗 算 墻 身 強 度 驗 算 應 根 據(jù) 墻

31、身 材 料 分 別 按 砌 體結 構 、 素 混 凝 土 結 構 或 鋼 筋 混 凝 土 結 構 的有 關 計 算 方 法 進 行 土力學與地基基礎 三 、 重 力 式 擋 土 墻 的 體 型 選 擇 和 構 造 措施 包 括 以 下 幾 個 方 面 ： (一 )選 擇 墻 背 傾 斜 的 型 式 ； (二 ) 墻 面 坡 度的 選 擇 ； （ 三 ） 基 底 逆 坡 坡 度 ； （ 四 ）墻 趾 臺 階 和 墻 頂 底 寬 度 的 確 定 ； （ 五 ） 排 水 措 施 ； （ 六 ） 填 土 質 量 要 求 土力學與地基基礎 (一)墻背傾斜的型式重力式擋土墻按墻背傾斜方向可分為仰斜(90)

32、、直立(90)和俯斜(90)三種型式，如圖7-19所示。對于墻背不同傾斜方向的擋土墻，如用相同的計算方法和計算指標進行計算，其主動土壓力以仰斜為最小，直立居中，俯斜最大。因此，就墻背所受的主動土壓力而言，仰斜墻背較為合理。 土力學與地基基礎如在開挖臨時邊坡以后筑墻，采用仰斜墻背可與邊坡緊密貼合，而俯斜墻則須在墻背回填土，因此仰斜墻比較合理。反之，如果在填方地段筑墻，仰斜墻背填土的夯實比俯斜墻或直立墻困難見圖7-19a，此時，俯斜墻和直立墻比較合理。 土力學與地基基礎從墻前地形的陡緩看，當較為平坦時，用仰斜墻背較為合理。如墻前地形較陡，則宜用直立墻，因為俯斜墻的土壓力較大，而用仰斜墻時，為了保證

33、墻趾與墻前土坡面之間保持一定距離，就要加高墻身見圖7-16c，使砌筑工程量增加。 因此，墻背的傾斜型式應根據(jù)使用要求、地形和施工等情況綜合考慮確定。 土力學與地基基礎 (二) 墻面坡度的選擇 當墻前地面較陡時，墻面坡可取1:0.051:0.2，亦可采用直立的截面。在墻前地形較為平坦時，對于中、高擋土墻，墻面坡度可較緩，但不宜緩于1:0.4，以免增高墻身或增加開挖寬度。仰斜墻背坡度愈緩，主動土壓力愈小，但為了避免施工困難，仰斜墻背坡度一般不宜緩于1：0.25，墻面坡應盡量與墻背坡平行。 土力學與地基基礎（三）基底逆坡坡度在墻體穩(wěn)定性驗算中，滑動穩(wěn)定常比傾覆穩(wěn)定不易滿足要求，為了增加墻身的抗滑穩(wěn)定

34、性，將基底做成逆坡是一種有效方法(圖7-19a) 。但是基底逆坡過大，可能使墻身連同基底下的一塊三角形土體一起滑動，因此，一般土質地基的基底逆坡不宜大于0.1:1，對巖石地基一般不宜大于0.2：1。 土力學與地基基礎（四）墻趾臺階和墻頂?shù)讓挾犬攭Ω咻^大時，基底壓力常常是控制截面的重要因素。為了使基底壓力不超過地基承載力設計值，可加墻趾臺階，以便擴大基底寬度，這對墻的傾覆穩(wěn)定也是有利的。墻趾臺階的高寬比可取h:=2:1，不得小于20cm，此外，基底法向反力的偏心距應滿足b1/4的條件(b1為無臺階時的基底寬度)。擋土墻的頂寬如無特殊要求，對于一般塊石擋土墻不應小于0.5m，對于混凝土擋土墻最小可

35、為0.20.4m，混凝土墻不宜小于0.2m；砌石擋土墻頂寬不宜小于0.4m?；讓捈s為墻高的1/21/3。 土力學與地基基礎（五） 排水措施擋土墻必須有良好的排水設施，以免墻后填土因積水而造成地基松軟，從而導致承載力不足。若填土凍脹，則會使擋土墻開裂或倒塌。故常沿墻長設置間距為23m，直徑不小于100mm的泄水孔。墻后做好濾水層和必要的排水盲溝，在墻頂?shù)孛驿佋O防水層。當墻后有山坡時，還應在坡下設置截水溝見圖7-19 。擋土墻應每隔1020m設置伸縮縫。 土力學與地基基礎擋土墻所在地段往往由于排水不良，大量雨水經(jīng)墻后填土下滲，結果使墻后土的抗剪強度降低，重度增高，土壓力增大，有的還受水的滲流或靜

36、水壓力影響，在一定條件下，或因土壓力過大，或因地基軟化，結果造成擋土墻的破壞。據(jù)某地區(qū)擋土墻調查表明，僅1966年由于排水不良或未作排水處理而發(fā)生擋土墻破壞的有十多處，為當?shù)匕l(fā)生事故的70- 80。 土力學與地基基礎（六） 填土質量要求擋土墻的回填土料應盡量選擇透水性較大的土，例如砂土，礫石，碎石等，因為這類土的抗剪強度較穩(wěn)定，易于排水。不應采用淤泥，耕植土、膨脹性粘土等作為填料，填土料中還不應雜有大的凍結土塊、木塊或其它雜物。 土力學與地基基礎實際上所遇到的大多數(shù)回填土都多少含有一定的粘性土，這時應適當混以塊石。對于重要的、高度較大的擋土墻，用粘土作回填土料是不合適的，因為粘性土的性能不穩(wěn)定

37、，在干燥時體積收縮，而在雨季時膨脹，由于回填土的交錯收縮與膨脹可在擋土墻上產(chǎn)生較大的側壓力。這種側壓力在設計中往往無法考慮，其數(shù)值還可能比計算壓力大許多倍，它可使擋土墻外移，甚至使擋土墻失去作用。在工程中曾有因粘性土作為填料而引起的事故。填土壓實質量是擋土墻施工中的一個關鍵問題。填土時應分層夯實。 土力學與地基基礎 土力學與地基基礎 土力學與地基基礎【例題7-2】擋土墻高6m，填土的物理力學性質指標如下： kN/m,墻背直立、光滑，填土面水平并有均布荷載q=10kPa，試求擋土墻的主動土壓力Ea及作用點位置，并繪出土壓力分布圖。,0,34 c 19 土力學與地基基礎【例題7-3】擋土墻高5m，

38、墻背直立、光滑，墻后填土面水平，共分兩層。各層上的物理力學性指標如圖所示，試求主動土壓力，并繪出土壓力的分布圖。 土力學與地基基礎（1）擋土墻的墻后回填土料，宜選用（ d ） a 粘土；b 淤泥；c 淤泥質粘土；d 砂土（2）提高擋土墻墻后的填土質量，使土的抗剪強度增大，將使作用于墻背的（ b ） a 主動土壓力增加；b 主動土壓力減??；c 靜止土壓力增加；d 被動土壓力減?。?土力學與地基基礎（3）擋土墻每隔（ d ）應設置一道伸縮縫 a 50-60m；b 30-40m；c 20-30m；d 10-20m（4）擋土墻應設置泄水孔，其間距宜?。╞ ） a 1-2m；b 2-3m；c 3-4m；

39、d 5-6m（5）擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)k要求（ c ） a k1.0；b k1.3；c k1.6；d k2.0； 土力學與地基基礎（3）設計僅起擋土作用的重力式擋土墻時，土壓力應按（ a ） a 主動土壓力計算；b 被動土壓力計算；c 靜止土壓力計算；d 靜止水壓力計算 土力學與地基基礎土壓力類型；朗肯土壓力和常見情況下土壓力大小、方向、作用點的計算。 土力學與地基基礎 7-1影響擋土墻土壓力的因素有哪些？ 7-2何謂主動土壓力、靜止土壓力和被動土壓力？三者之間有何關系？ 7-3朗肯土壓力理論和庫侖土壓力理論的假定條件是什么？ 7-4擋土墻上的土壓力有哪幾種，分別敘述其定義。 土力學與地

40、基基礎 7-5擋土墻的墻背垂直光滑，墻后填土面水平，試定性繪出下列情況的墻背主動土壓力分布：（1）填土為均質砂或均質粘土；（2）填土為粘土，地下水在1/2墻高處；（3）填土上半層為砂土，填土下半層有均勻粘土j1 ；（4）填土為均質砂土，填土面有均勻連續(xù)荷載；（5）填土為均質粘土，填土面有均勻連續(xù)荷載。 7-6試分析剛性擋土墻產(chǎn)生位移時，墻后土體中應力狀態(tài)的變化。 7-7填土內摩擦角的大小對土壓力的大小有何影響。 7-8墻背的粗糙程度、填土排水條件的好壞對主動土壓力的大小有什么影響。 7-9繪圖分析作用在擋土墻背上主動土壓力的方向和作用點位置。 7-10繪圖分析作用在擋土墻背上被動土壓力的方向和

41、作用點位置。 j1下半層？ 土力學與地基基礎 7-1某擋土墻高7m，墻背豎直光滑，墻后填土面水平，并作用均布荷載q=20kPa，填土分兩層，地下水分布在兩層土界面上；上層土厚3m，1=18.0kN/m3, 1=200,C1=12.0kPa；下層位于水位以下，厚4m，sat=19.2kN/m3,2=260,C2=6.0kPa。試求墻背總側壓力E及作用點位置，并繪側壓力分布圖？ 土力學與地基基礎 7-4圖示擋土墻，墻背垂直光滑，墻后填土面水平，且作用一條形均布荷載q=20kPa，填土指標粘土1=18.5kN/m，1=20，C1=10kPa，砂土2=18kN/m，2=30見下圖，已測得墻體移動，使墻

42、后填土達到朗肯土壓力極限平衡狀態(tài)，A點的水平壓力為25 kPa，求：（1）繪出整個墻背上的壓力分布圖，并求出作用在墻背上的總土壓力？ （2）畫出土體中過A點的剪切破壞面，并標明其與水平面的夾角是多少？（3）求土中過A點剪應力破壞面上的法向應力和剪應力？ 土力學與地基基礎 1 土壓力相關概念 考點如下：（1）靜止土壓力、主動土壓力、被動土壓力的概念；（2）影響擋土墻土壓力的因素；（3）靜止土壓力、主動土壓力、被動土壓力三者關系。 土力學與地基基礎 2 朗肯（Rankine,W.J.M.,1857）土壓力理論 考點如下：（1）朗肯土壓力理論是根據(jù)什么建立的；（2）假設條件是什么？（3）利用朗肯土壓

43、力理論計算土壓力。 土力學與地基基礎 3 庫侖（Coulomb C.A.,1776）土壓力理論 考點如下：（1）庫侖土壓力理論是根據(jù)什么建立的；（2）假設條件和適用條件是什么？（3）如何應用庫侖土壓力理論計算擋土墻土壓力。 土力學與地基基礎 4 朗肯（Rankine,W.J.M.,1857）和庫侖（Coulomb C.A.,1776）土壓力理論的比較與土壓力計算 考點如下：（1）兩種土壓力理論在分析方法和計算誤差方面有哪些不同，對主動土壓力和被動土壓力哪種土壓力理論計算誤差較大；（2）針對不同情況，如填土面上有連續(xù)均布荷載、成層填土、填土中有水等，擋土墻的土壓力如何計算，這是本章計算題考試必考內容。 土力學與地基基礎 5 擋土墻的類型與構造 考點如下：（1）擋土墻的類型；（2）重力式擋土墻的構造；（3）擋土墻設計在構造有何要求；（2）擋土墻設計中如何減少主動土壓力；。 土力學與地基基礎 6 擋土墻計算問題 考點如下：（1）擋土墻抗滑穩(wěn)定性驗算；（2）擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性驗算；（3）擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)和抗滑移穩(wěn)定安全系數(shù)各是多少(1.6,1.3)；（4）擋土墻的抗傾覆和抗滑移措施各有哪些。 土力學與地基基礎本 章 結 束 謝 謝 ！煙臺大學文經(jīng)學院 2009年9月創(chuàng)業(yè)之路是一條從奴隸到將軍的艱辛之路