挡土结构物上的土压力
挡土结构物上的土压力
立滑动土体静力平衡条件时,还应考虑 渗流力的作用。
土压力问题的讨论
朗肯与库仑土压力理论存在的主要问题 三种典型土压力理论在实际工程中的应
用 挡土墙位移对土压力分布的影响
被动土压力 Ep
挡土墙向着填土方向转动或移动时,随着位移量的逐渐增加,墙后土 体受到挤压而引起土压力逐渐增大,当墙后填土达到极限平衡状态时, 土压力增大为最大值,这是作用在挡土墙上的土压力。
静止土压力计算
静止土压力只发生在挡土墙为刚性,强 体不发生任何位移的情况,实际工程中, 作用在深基础侧墙或者U形桥台上土压 力,可近似看作静止土压力。
主动
被动
位移对土压力的影响及三种土压力
静止土压力 E0
挡土墙为刚性不动时,土处于静止状态不产生位移和变形,此时作用 在挡土墙上的土压力。
主动土压力 Ea
挡土墙背离填土方向转动或移动时,随着位移量的逐渐增加,墙后土 体受到的土压力逐渐减小,当墙后填土达到极限平衡状态时,土压力 降为最小值,这是作用在挡土墙上的土压力。
挡土结构物的作用是用来挡住墙后的填土并 承受来自填土的压力。
土体作用在挡土结构物上的压力称为土压力 本章的任务是讨论土压力的大小和分布规律
的确定方法
概述
概述
概述
主动土压力、被动土压力、静止土压力的关系
主动土压力、被动土压力、静止土压力的关系主动土压力、被动土压力和静止土压力是土压力的三种类型,它们之间的关系如下:
主动土压力:当挡土墙在外力作用下,向土体方向偏移至墙后土体到达极限平衡状态时,作用在墙背上的土压力称为主动土压力。
被动土压力:当挡土墙在外力作用下,向土体方向偏移墙背土体到达极限平衡状态时,作用在墙背上的土压力称为被动土压力。
静止土压力:当挡土墙静止不动,墙后土体处于弹性平衡状态时,作用在墙背上的土压力称为静止土压力。
被动土压力>静止土压力>主动土压力。
挡土墙中的土力学
K0 1 sin 1 sin 30 0.50 ; e0 HK0 19.0 6.0 0.5 57.00 kPa
E0 H 2 K 0 / 2 19.0 6.02 0.5 / 2 171.00kN/m
E0
1 1 H 2 K 0 18.5 6.0 2 0.5 2 2
55.5kPa
=166.5 kN/m 4)静止土压力合力作用点
h H 3 6.0 / 3 2.0
例6-1计算图
静止土压力沿墙背的分布及其合力的作用点位置如图。
2.0m
7.2.2 朗肯土压力理论
朗肯土压力理论(Rankine,1857) (Rankine's earth pressure theory) 是根据半空间的应力状态和土的极限平衡条 件而得出的土压力计算方法。
Ep H 2 K p / 2 19.0 6.02 3 / 2 1026 .0 kN/m
合力作用点在离挡土墙底面高 h2 处, h2 6.0 / 3 2.0 m。
3)绘制挡土墙上的主动土压力、被动土压力沿深度分布图。
6m
挡 土 墙
E a=114.0kN/m
2m
E p=1026.0kN/m
土压力,称为主动土压力Ea (土体主动推墙)。
-△
(完整版)土力学土压力计算
第六章 挡土结构物上的土压力
第一节 概述
第五章已经讨论了土体中由于外荷引起的应力,本章将介绍土体作用在挡土结构物上的土压力,讨论土压力性质及土压力计算,包括土压力的大小、方向、分布和合力作用点,而土压力的大小及分布规律主要与土的性质及结构物位移的方向、大小等有关,亦和结构物的刚度、高度及形状等有关。
一、挡土结构类型对土压力分布的影响
定义:挡土结构是一种常见的岩土工程建筑物,它是为了防止边坡的坍塌失稳,保护边坡的稳定,人工完成的构筑物。
常用的支挡结构结构有重力式、悬臂式、扶臂式、锚杆式和加筋土式等类型。 挡土墙按其刚度和位移方式分为刚性挡土墙、柔性挡土墙和临时支撑三类。 1.刚性挡土墙
指用砖、石或混凝土所筑成的断面较大的挡土墙。
由于刚度大,墙体在侧向土压力作用下,仅能发身整体平移或转动的挠曲变形则可忽略。墙背受到的土压力呈三角形分布,最大压力强度发生在底部,类似于静水压力分布。 2.柔性挡土墙
当墙身受土压力作用时发生挠曲变形。 3.临时支撑
边施工边支撑的临时性。 二、墙体位移与土压力类型
墙体位移是影响土压力诸多因素中最主要的。墙体位移的方向和位移量决定着所产生的土压力性质和土压力大小。 1.静止土压力(0E )
墙受侧向土压力后,墙身变形或位移很小,可认为墙不发生转动或位移,墙后土体没有破坏,处于弹性平衡状态,墙上承受土压力称为静止土压力0E 。 2.主动土压力(a E )
挡土墙在填土压力作用下,向着背离填土方向移动或沿墙跟的转动,直至土体达到主动平衡状态,形成滑动面,此时的土压力称为主动土压力。 3.被动土压力(p E )
挡土结构物上的土压力讲义-精品文档
被动土压力系数
Kpt
gLeabharlann Baidu(45/2)
1 1
-
s s
in in
静止土压力系数 K01-sin
KaK01Kp
土压力 E Ep
H
E0
H
_ H
Ea
+
H
1~5%
1~5% 0
§6.4 库仑土压力理论
墙背倾斜、粗糙、填土倾斜时? 库仑土压力理论
库仑
土压力E
Ep
H
填土 E
=/H=0 地下室 E=E0
地下室侧墙
-
H
1~5%
E0
Ea
=
H
1~5%0
§ 6.1概述
主动土压力
土压力E
Ep
墙体外移, 土压力逐渐减小, 当土体破坏,达到极 限平衡状态时所对应
+ 的土压力(最小)
H
E0
-
Ea =
E
H
H
1~5%
1~5%0
-库仑主动土压力系数
Ea
1H 3
HK a
特例:===0,即墙背垂直光滑,填土表面水平时,与朗肯理论等价
土压力分布:三角形分布
§ 6.4 库仑土压力理论
无粘性土的被动土压力
河海大学土力学_第六章土压力
(c)
Z0>0, 情况 (c);
Pa
=
1 2
(H
z0 )2 Ka
(d)
Z0<0, 情况 (d);
Pa =
1 2
H 2Ka +
qHK a
2CH
Ka
第三节 朗肯土压力理论
Rankine’s theory
粘性土被动土压力计算
1 pp ==
ztg 2 (45° + ) + 2Ctg(45° + )
2
2
= zK p + 2C K p
E0 =
1 2
H 2K 0
第二节 静止土压力
At-rest earth pressure
有地下水位时静止土压力计算
大小、分布,量纲 合力、作用方向
E0 =
2+
12 K0
1
H
0 1 2+ K HH
1 2 K0
H
2 2
Pw =
1 2
wH22
第三节 朗肯土压力理论
Rankine’s theory 基本原理和基本假定
第四节 库伦土压力理论 Culoum’s theory
引言
第四节 库伦土压力理论 Culoum’s theory
4.1 基本原理与基本假定
库伦土压力理论是以整个滑动土体上力的平衡条件来确 定土压力。
挡土墙上的土压力
2.主动土压力 主动土压力
Active earth pressure
3.被动土压力 被动土压力
Passive earth pressure
小结
静止土压力计算 可按土体处于侧限条件下的弹性平衡状态进行 计算。 计算。
σv σh σv σh
σh =p0= υ/(1- υ)γ z
z
K0=υ/(1- υ)
(二) 填土为粘性土 二 1.主动土压力 主动土压力
z0
pa
K0σv
Ea
(H-z0)/3 2c Ka
主 动 区 45o+ϕ/2
γHKa-2c Ka γHKa
主动土压力分布
§2 朗肯土压力理论
τ ϕ
σv σ
(二) 填土为粘性土 二 1.主动土压力 主动土压力
Z0
Pa
K0σv
z < z0 拉应力,开裂 拉应力, Ea
第一章
砂砾石料 挡土墙上的土压力 混凝土墙
土工织物反滤
Earth pressure on retaining wall
排水管
排水孔
土
土压力
Earth pressure
土压力
Earth pressure
挡土墙 Retaining wall
为什么破坏?怎么评价、预测? 为什么破坏?怎么评价、预测?
6挡土结构物上的土压力
e0a=10KPa a
b
e0b=64KPa
E0
c
Pw
e0c=82.4KPa
6-3 朗肯土压力理论
一、基本原理和假定(土单元体极限平衡状态时的应力条件)
1857年 墙后填土达到极限平衡状态时,与墙背接触的任一土单元体都处 于极限平衡状态,根据土单元体处于极限平衡状态时应力所满足 的条件来建立土压力的计算公式。
Ka
z H
Ea
H z0 3
6-3 朗肯(Rankine)土压力理论
二、朗肯主动土压力计算
(三) 粘性土的主动土压力计算公式
z zq
ea zKa qKa 2c Ka
z0
2c Ka
q
z0
q2c K2Ka ca Ka
HKa
Ea
1
2
H 2Ka
qHKa
2cH
Ka
二、朗肯主动土压力计算
(二)无粘性土的主动土压力计算公式
z z
c0
H
z
ea zKa
H/3
45+/2
Ea
1
2
H 2Ka
HKa
6-3 朗肯(Rankine)土压力理论
二、朗肯主动土压力计算
(二)无粘性土的主动土压力计算公式
土力学第六章土压力计算
第六章挡土结构物上的土压力
第一节概述
第五章已经讨论了土体中由于外荷引起的应力,本章将介绍土体作用在挡土结构物上的土压力,讨论土压力性质及土压力计算,包括土压力的大小、方向、分布和合力作用点,而土压力的大小及分布规律主要与土的性质及结构物位移的方向、大小等有关,亦和结构物的刚度、高度及形状等有关。
一、挡土结构类型对土压力分布的影响
定义:挡土结构是一种常见的岩土工程建筑物,它是为了防止边坡的坍塌失稳,保护边坡的稳定,人工完成的构筑物。
常用的支挡结构结构有重力式、悬臂式、扶臂式、锚杆式和加筋土式等类型。
挡土墙按其刚度和位移方式分为刚性挡土墙、柔性挡土墙和临时支撑三类。
1.刚性挡土墙
指用砖、石或混凝土所筑成的断面较大的挡土墙。
由于刚度大,墙体在侧向土压力作用下,仅能发身整体平移或转动的挠曲变形则可忽略。墙背受到的土压力呈三角形分布,最大压力强度发生在底部,类似于静水压力分布。2.柔性挡土墙
当墙身受土压力作用时发生挠曲变形。
3.临时支撑
边施工边支撑的临时性。
二、墙体位移与土压力类型
墙体位移是影响土压力诸多因素中最主要的。墙体位移的方向和位移量决定着所产生的土压力性质和土压力大小。
1.静止土压力(0E )
墙受侧向土压力后,墙身变形或位移很小,可认为墙不发生转动或位移,墙后土体没有破坏,处于弹性平衡状态,墙上承受土压力称为静止土压力0E 。 2.主动土压力(a E )
挡土墙在填土压力作用下,向着背离填土方向移动或沿墙跟的转动,直至土体达到主动平衡状态,形成滑动面,此时的土压力称为主动土压力。 3.被动土压力(p E )
土力学第6章
1 Ea = Emax (θ ) = γ H 2 K a dE 2 Ka(ε、α、ϕ、ϕ0) =0 dθ Ka:库伦理论的主动土压力系数。 公式(6-41) ϕ0值 , Κa值 ; ϕ值 , Κa值 ; Κa值 ; Κa值 ;ε-值 , ε+值 , Κa值 ; α值 , α > ϕ时, 公式不适用。
) + 2c′ ⋅ tan(45 +
o
ϕ′
)
e0 = K 0γ ′z K0:静止土压力系数。P50(表2-1) 砂或正常固结粘土: K 0 ≈ 1 − sin ϕ ′ (Jaky’s equation)
第二节 静止土压力计算
γ 1、 K
01
超固结粘土和压实填土: K0可能大于1 1 2 ′ E0 = K 0γ H 单位:kN/m 2
R
P R
v v v Ea = E1 + W1
θ+ϕ
W
二、K0、Ka、Kp 在实际工程中的应用
岩基、墙体刚度大,位移小,土压力可采用K0计算。
达到Ea所需位移=0.1~0.3%H 达到Ep所需位移=2~5%H 在挡墙设计时,Ep需乘以 一折减系数(比如0.3)。
三、挡墙位移对土压力分布的影响
第六节 工程中挡墙的土压力计算
θ
(1 − kv ) g g θ
θ
kv g g (1 − kv ) sec θ 被动土压力
土压力的概念
第六章 土压力
第一节 土压力的概念
一、名词解释
1.土压力:是指挡土结构物背后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力。
2.主动土压力:当挡土墙在墙后填土作用下,离开土体方向移动或转动,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。
3.静止土压力:当挡土结构物在土压力作用下无任何移动或转动,墙后土体由于墙背的侧限作用而
处于弹性平衡状态时,墙背所受的土压力压力称为静止土压力。
4.被动土压力:挡土墙在外力作用下,墙体向填土方向平移或转动,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。
二、填空题
1.静止土压力 主动土压力 被动土压力 2.极限平衡 滑裂面 最小 3.增加 极限平衡 最大
三、选择题
1.A 2.C 3.C 4.B 5. B 6. C 7. B
四、判断题
1.√ 2.× 3.× 4.√ 5.√ 6.√
五、简答题
简述挡土墙位移对土压力的影响?
答:挡土墙是否发生位移以及位移方向和位移量,决定了挡土墙所受的土压力类型,并据此将土压力分为静止土压力、主动土压力和被动土压力。挡土墙不发生任何移动或滑动,这时墙背上的土压力为静止土压力。当挡土墙产生离开填土方向的移动,移动量足够大,墙后填土体处于极限平衡状态时,墙背上的土压力为主动土压力。当挡土墙受外力作用向着填土方向移动,挤压墙后填土使其处于极限平衡状态时,作用在墙背上的土压力为被动土压力。挡土墙所受的土压力随其位移量的变化而变化,只有当挡土墙位移量足够大时才产生主动土压力和被动土压力,若挡土墙的实际位移量并未达到使土体处于极限平衡状态所需的位移量,则挡土墙上的土压力是介于主动土压力和被动土压力之间的某一数值。
第五章挡土墙上土压力
几种常见情况的主动土压力计算
成层土的土压力计算
土压力强度分布线将表 现为在土层分界面处斜 率发生变化的折线分布
源自文库
土压力强度分布线斜率 不同,并在交界面处发 生突变:
有地下水位时土压力的计算
地下水位对土压力的影响,具体表现在: (1) 地下水位以下填土重量将因受到水的浮力而减小.计算土压力 时应用浮容重γ; (2) 地下水对填土的强度指标c、的影响。一般认为对砂性土的影 响可以忽略;但对粘性填土,地下水将使c、值减小.从而使土压力 增大; (3) 地下水对墙背产生静水压力作用。
挡土墙的类型
(a)支撑土坡的挡土墙 (b)堤岸挡土墙 (c)地下室侧墙 (d)拱桥桥台
挡土墙上的土压力
(1)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E0 。 (2)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。 (3)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。
土
压
力
理
论
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。 挡土墙是防止土体坍塌的构筑物,在房屋建筑、水利工程、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 境土的性质、墙背倾斜方向等因素有关。
挡土结构的土压力计算及稳定分析
总主动土压力为
1 2 Ea ( H qH ) K a 2
合力作用方向通过梯形形心
墙后填土成层时的土压力计算
当墙后填土由几层不同物理力学性质的水平土层组成时 ,应先求出计算点的垂直应力σz,然后用该点所处土层的 φ值求出土压力系数,并用土压力公式计算土压力强度和 总土压力。 计算时可能出现以下三种情况:
p zK p
2
式中
Kp—被动土压力系数, K p tan (45 2 ) c—填土的粘聚力(kPa)
2、合力与分布
取单位墙长计算,则总被动土压力为: 无粘性土 粘性土
1 2 E p h K p 2
1 E p h 2 K p 2ch 2 Kp
被动土压力Ep通过三 角形或梯形压力分布 图的形心,可通过一 次求矩得到。
主动土压力
1 1 ( AF BD)h1 ( BG CE )h2 0.5 (4.9 31.38) 3 2 2 0.5 (23.09 44.21) 3 155.37( kN / m) Ea
2
在地下水位以下,φ=26°,所以
26 1 a 3 h h1 ) K a 20 (2 2.5) tan 2 (45 ( ) 35.14(kPa) 2 26 ' a 4 ' h2 K a 10 10 tan 2 (45 ) 39.05(kPa ) 2
土力学-土压力
3. 求解方法
数值法:适用于墙后土层地表形状规则等简单情况时。 图解法:可用于地表形状不规则、有荷载作用等复杂情况时。
4. 主动土压力的计算(数值法)
(1) 受力分析
G
H
Ea
90
Ra
G
Ea
Ra
sin( ) sin( )
也是黏性土层能够铅垂自立的高度。 问题:q≠0时,临界深度z0如何计算?
直立的土层
3.被动土压力计算
墙的位移方向
q=0时的被动土压力
45 / 2
2c K p
z
H
pz
pp
Ep
挡墙内移产生被动土压力,将1=pp, 3=pz代入
HK p 2c K p
1 1 ( 1 - 3 )= ( 1 + 3 ) sin + c cos 2 2 得到被动土压力计算公式为 被动土压力系数
当挡墙向朝向土体方向发生位移时,土压力随位移
增大而逐渐增大,至墙后土体破坏后不再变化,此时所 对应的土压力为被动土压力。达到被动土压所需的位移 约为挡墙高度的1~5%。
主动(被动)土压力与极限平衡 挡墙上的土压力 自重应力 作用在桥台上的土 压力(被动受压) 位移 被动受压
土压力
一、墙体变位与土压力
挡土墙土压力的大小及其分布规律与墙体可能移动的方向和大小有直接关系。根据墙的移动情况和墙后土体所处的应力状态,作用在挡土墙墙背上的土压
力可分为以下三种。
1.静止土压力
若挡土墙静止不动,墙后土体处于弹性平衡状态时,土对
墙的水平压力称为静止土压力,用
E表示。静止土压力可能
存在于某些建筑物支撑的土层中,如地下室外墙、地下水池侧
壁、涵洞侧墙和船闸边墙等都可近似视为受静止土压力作用。
静止土压力可按直线变形体无侧向变形理论求出。
2.主动土压力
在墙后土体作用下挡土墙以远离土体的方向发生移动,使
墙后土体产生“主动滑移”并达到极限平衡状态,此时作用在墙背上的土压力称为主动土压力,用
E表示。土体内相应的应力状态称为主动极限平衡状态。
a
3.被动土压力
受外力作用挡土墙被迫发生向墙后土体方向的移动并致使墙后土体达到极限平衡状态,此时作用在挡土墙上的土压力称为被动土压力,用
E表示。土体内相应的应力状态称为被动极限平
p
衡状态。
主动土压力值最小,被动土压力值最大,静止土压力值则介于两者之间。它们与墙身位移之间的关系见图7-2。
挡土墙所受土压力并不是常数。随着挡土墙位移量的变化,墙后土体的应力应变状态不同,土压力值也在变化。土压力的大小可在主动和被动土压力这两个极限值之间变动,其方向随之改变。现有的土压力理论,主要是研究极限状态的土压力。主动土压力和被动土压力是墙后土体处于两种不同极限平衡状态时的土压力,至于介于两个极限平衡状态间的情况,除静止土压力这一特殊情况外,由于墙后土体处于弹性或弹塑性平衡状态,是一个超静定问题。这种挡土墙在任意位移条件下的土压力计算比较复杂,涉及挡土墙、墙后土体和地基三者的变形、强度特性和共同作用,目前还能准确地计算其相应的土压力。不过,随着土工计算技术的发展,在某些情况下还是可以根据土的实际应力-应变关系,利用有限元法来确定墙体位移量与土压力大小的定量关系。
《土力学》第8章土压力概述
3、参考值
砂土:0.34~0.45
粘性土:0.5~0.7
17
8.3 朗肯( Rankine )土压力理论
8.3.1 基本理论
适用条件:挡土墙背垂直、光滑,墙后填土面水平。
σz =rZ Z
σx=σa
45°+φ/2
朗肯理论假定:半空间应力状态,墙 后土体处于极限平衡状态。
8.1 概述 8.2 挡土墙侧的土压力 8.3 朗肯土压力理论 8.4 库仑土压力理论 8.5 朗肯理论与库伦理论的比较
1
8.1 概述
挡土墙或挡土结构物
挡土墙
填土 建筑物
地下室 外墙 地下室
桥台
道路
挡土墙
2
3
混凝土挡土墙及复合排水管 完工 完工
4
建成后的坡间挡土墙
5
垮塌的重力式挡墙
6
7
8
45+f/2
45-f/2
13 31
3f K0v v=z
1f
27
8.3 朗肯土压力理论
粘性土的主动土压力
- z0
不支护直立开 挖的最大深度
H
Ea
1 3
(H
z0
)
pa HKa 2c Ka
28
8.3 朗肯土压力理论
主动土压力系数 Ka tg 2 (45 f / 2)
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第八章挡土结构物上的土压力
第一节概述
第五章已经讨论了土体中由于外荷引起的应力,本章将介绍土体作用在挡土结构物上的土压力,讨论土压力性质及土压力计算,包括土压力的大小、方向、分布和合力作用点,而土压力的大小及分布规律主要与土的性质及结构物位移的方向、大小等有关,亦和结构物的刚度、高度及形状等有关。
一、挡土结构类型对土压力分布的影响
定义:挡土结构是一种常见的岩土工程建筑物,它是为了防止边坡的坍塌失稳,保护边坡的稳定,人工完成的构筑物。
常用的支挡结构结构有重力式、悬臂式、扶臂式、锚杆式和加筋土式等类型。
挡土墙按其刚度和位移方式分为刚性挡土墙、柔性挡土墙和临时支撑三类。
1.刚性挡土墙
指用砖、石或混凝土所筑成的断面较大的挡土墙。
由于刚度大,墙体在侧向土压力作用下,仅能发身整体平移或转动的挠曲变形则可忽略。墙背受到的土压力呈三角形分布,最大压力强度发生在底部,类似于静水压力分布。
2.柔性挡土墙
当墙身受土压力作用时发生挠曲变形。
3.临时支撑
边施工边支撑的临时性。
二、墙体位移与土压力类型
墙体位移是影响土压力诸多因素中最主要的。墙体位移的方向和位移量决定着所产生的土压力性质和土压力大小。
1.静止土压力(E0)
墙受侧向土压力后,墙身变形或位移很小,可认为墙不发生转动或位移,墙后土体没有破坏,处于弹性平衡状态,墙上承受土压力称为静止土压力E0。
2.主动土压力(E A)
挡土墙在填土压力作用下,向着背离填土方向移动或沿墙跟的转动,直至土体达到主动平衡状态,形成滑动面,此时的土压力称为主动土压力。
3.被动土压力(E P)
挡土墙在外力作用下向着土体的方向移动或转动,土压力逐渐增大,直至土体达到被动极限平衡状态,形成滑动面。此时的土压力称为被动土压力E P。
同样高度填土的挡土墙,作用有不同性质的土压力时,有如下的关系:
E P >E0> E A
在工程中需定量地确定这些土压力值。
Terzaghi(1934)曾用砂土作为填土进行了挡土墙的模型试验,后来一些学者用不同土作为墙后填土进行了类似地实验。
实验表明:当墙体离开填土移动时,位移量很小,即发生主动土压力。该位移量对砂土约0.001h,(h为墙高),对粘性土约0.004h。
当墙体从静止位置被外力推向土体时,只有当位移量大到相当值后,才达到稳定的被动土压力值Ep,该位移量对砂土约需0.05h,粘性土填土约需0.1h,而这样大小的位移量实际上对工程常是不容许的。本章主要介绍曲线上的三个特定点的土压力计算,即E0、Ea和Ep。
三、研究土压力的目的
研究土压力的目的主要用于:
1.设计挡土构筑物,如挡土墙,地下室侧墙,桥台和贮仓等;
2.地下构筑物和基础的施工、地基处理方面;
3.地基承载力的计算,岩石力学和埋管工程等领域。
第二节 静止土压力的计算
设一土层,表面是水平的,土的容重为γ,设此土体为弹性状态,如图(见教材P200),在半无限土体内任取出竖直平面A ′B ′,此面在几何面上及应力分布上都是对称的平面。对称平面上不应有剪应力存在,所以,竖直平面和水平平面都是主应力平面。
在深度Z 处,作用在水平面上的主应力为:z v ⋅=νσ
在竖直面的主应力为: z k h ⋅⋅=νσ0
式中:k 0——土的静止侧压力系数。
γ——土的容重
σh 即为作用在竖直墙背AB 上的静止土压力,即:与深度Z 呈线性直线分布。 可见:静止土压力与Z 成正比,沿墙高呈三角形分布。
单位长度的挡土墙上的静压力合力E 0为:
0202
1K H E ⋅⋅=ν 可见:总的静止土压力为三角形分布图的面积。
式中,H :挡土墙的高度。
E 0的作用点位于墙底面以上H/3处。
静止侧压力系数K 0的数值可通过室内的或原位的静止侧压力试验测定。其物理意义:在不允许有侧向变形的情况下,土样受到轴向压力增量△σ1将会引起侧向压力的相应增量△σ3,比值△σ3/△σ1称为土的侧压力系数§或静止土压力系数k 0。
ν
νσσξ-=∆∆==1130K 室内测定方法:
(1)、压缩仪法:在有侧限压缩仪中装有测量侧向压力的传感器。
(2)、三轴压缩仪法:在施加轴向压力时,同时增加侧向压力,使试样不产生侧向变形。 上述两种方法都可得出轴向压力与侧向压力的关系曲线,其平均斜率即为土的侧压力系数。
对于无粘性土及正常固结粘土也可用下式近似的计算:
'sin 10ϕ-=K
式中:'ϕ——为填土的有效摩擦角。
对于超固结粘性土:m C N c o OCR K K )()()(00+=••
式中:c o K •)(0——超固结土的0K 值
C N K •)(0——正常固结土的0K 值