第六章 挡土墙
第六章 挡土墙设计
挡土墙正面图
基地线
第三节 挡土墙土压力计算
一、作用在挡土墙上的力系
作用在挡土墙上的力系, 按力的作用性质分为 主要力系、附加力和特殊力。
主要力系是经常作用于挡土墙的各种力, 如图
6-5所示, 包括4点内容。
1. 挡土墙自重G及位于墙上的衡载； 2. 墙后土体的主动土压力Ea(包括作用在墙 后填料破裂棱体上的荷载，简称超载)； 3. 基底的法向反力N及摩擦力T； 4. 墙前土体的被动土压力Ep。
的抗力。 墙处于原来位置不动，土压力介于两者之间，称为
静止土压力。 采用哪种性质的土压力作为挡土墙设计荷载，要根
据挡土墙的具体条件而定。 路基挡土墙因路基形式和荷载分布的不同，土压力有
多种计算图式。以路堤挡土墙为例，按破裂面交于路基 面的位置不同，可分为5种图示: 破裂面交于内边坡，破 裂面交于荷载的内侧、中部和外侧，以及破裂面交于外
2. 挡土墙的纵向布置
挡土墙纵向布置在墙趾纵断面图上进行, 布置后绘成挡土墙正面图
1）确定挡土墙的起迄点和墙长, 选择挡土墙与路基或其它结构物的 衔接方式；
2）按地基及地形情况进行分段, 确定伸缩缝与沉降缝的位置； 3）布置各段挡土墙的基础； 4）布置泄水孔的位置, 包括数量、间隔和尺寸等；
3. 挡土墙的横向布置
) 1
sin( )sin( ) cos( ) cos( )
2
1 2
H
2
Ka
（3）.力的方向和作用点 1）力的方向
静力平衡状态决定其与墙背法线夹角等于摩擦角
2）力的作用点
舍弃土楔为刚体的假设, 引用土楔为松散体假设, 土压力对高 度求导, 绘出土压应力分布图, 力的作用点在压应力分布图的 形心处。
第六章挡土墙
（二）力多边形法
1.首先求得当c=0时的土压力E′ ，Ea=E’－Ec ； 2.再求得由于粘聚力的作用而减少的土压力 Ec 3.用求驻点的办法求最大土压力和最危险破裂面
五、不同土层的土压力
填土为两层以上不同性质的土体，首先求得上一土层的土 压力及作用点，并近似的假定上下两土层层面平行。 计算下一 土层时，将上一土层视为均布荷载，按地面为一平面时的库仑 公式计算。
七、被动土压力
EP
1 2
H
2
K
P
cos2 ( )
KP
cos2 x cos( )[1
sin( cos(
) )
sin( ) cos( )
]2
通常情况下挡土墙前的被动土压力可不计算，当基础埋置 较深且地层稳定、不受水流冲刷和扰动破坏时，可计入，但是 应对被动土压力的计算值进行大幅度的折减。
) 1
sin( )sin( )
cos(
)
cos(
)
1 2
H
2
Ka
Q Q2 4PR
tg
2P
P＝cosαsinβcos(ψ－）－sincosψcos（α－β） Q=cos(α－β)cos（ψ＋）－cos(ψ－）cos（α＋δ） R＝cossinψcos(α－β）－sinαcos（ψ－）cosβ
第五章 挡土墙
第一节 概述
一、挡土墙的用途
挡土墙是用于支撑路基填土或者山坡土体侧压力、 防止边坡或山坡变形失稳的工程构造物。广泛用于支 撑路基边坡、桥台、桥头引道和隧道洞口等处。
挡土墙设置与否，宜于与其工程方案比较确定 1.与移改路线位置进行比较； 2.与填筑或开挖边坡相比较； 3.与坼移有关干扰路基的构造物（房屋、河流、水渠）等比 较； 4.与设置其他类型的构造物（桥、护墙）等比较。
第六章_挡土墙设计要求
4、通过墙踵，假拟若干个破裂面，其中使主动土压值最大的 破裂面为最危险破裂面.dE/ds=0 求得破裂面的位置和主动土 压力值。
5、假设土压力沿墙高呈直线分布土压力作用在墙高的下三分 点处（土楔上无荷载作用时）与墙背线夹角为 (二）库仑理论适用范围： 1、概念简单明了，适用范围广。 可以解算各种墙背情况。 不同墙后填料表面形状和荷载作用情况下的主动土压力。 2、适用于砂性土，计算主动土压力与实际情况较接近。 粘性土、平面代曲面，误差较大，影响因数多，缺乏实 践经验。 3、库仑理论适用于刚性挡土墙。柱板式，锚杆式和锚定板式 柔性挡土墙需作假设。
三、挡土墙的荷载的计算方法：
1、挡土墙的荷载
2、挡土墙的计算原则 按“分项安全系数极限状态”进行。
承载能力极限状态 （1）整个或一部分挡土墙作为刚体，失去平衡
（2）构件成连接部分强度破坏或过度塑性变形
（3）变为机动体系或局部失去平衡 出现任一即认为达到正常使用极限状态： （1）、影响正常使用或外观变形 （2）、影响正常使用或耐久性局部破坏（包括裂缝） （3）、影响正常使用的其它特点状态
当路肩墙和路堤墙墙高数量相近，基础情况相似时，优 选路肩墙。（可收缩坡脚）。 2、挡土墙的纵向布置 内容： 1）确定挡土墙的起迄点和墙长，与路基或其它结构 物的衔接方式。 2）按地基及地形情况进行分段。确定伸缩缝与沉降 缝的位置。 3）布置各段挡土墙的基础。墙趾地面有纵坡时，基 底易作成不大于5%的纵坡，地基为岩石时，可做成台阶。 4）布置泄水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸。 3、挡土墙的横向布置 选择在墙高最大处，墙身断面或基础形式变异处。确 定墙身端面，基础形式和埋置深度，布置排水设计，并 绘制挡土墙横断面图。 4、平面布置
3）基底的法向反力N及摩擦力T
6第六章挡土墙设计1详解
五、加筋土式挡土墙 组成：加筋土挡土墙是由内部填土、填土中布置的拉筋 条以及竖直墙面板三局部组成， 原理：通过填土与拉筋间的摩擦阻力，使面板与土体形成 整体构造，依靠其自重反抗墙后土体的侧压力。 拉筋材料： 条带拉筋(钢带、钢筋混凝土带和聚丙烯土工带) 网格拉筋〔金属或聚合物材料做的网格〕 如：镀锌薄钢带、铝合金、高强塑料及合成纤维等。 面板：墙面板起爱护表层填料免受侵蚀和坍塌作用，一般 用混凝土预制，也可承受半圆形铝板。
一、重力式挡土墙： 原理：重力式挡土墙依靠墙身自重反抗墙后土体的侧向压 力。 墙身：—般多用片(块)石砌筑，在缺乏石料的地区有时也 用混凝土修建。
可用干砌或浆砌，干砌仅适用于地震烈度低，墙高不 高〔＜6m〕，地基条件良好的的地段。 特点：断面尺寸较大、型式简洁、施工便利，可就地取材， 适应性较强，故被广泛承受。源自1.概述挡土墙的用途
挡土墙：是用于支撑路基填土或者山坡土体侧压力、防止
边坡或山坡变形失稳的工程构造物。广泛用于支撑路基边 坡、桥台、桥头引道和隧道洞口等处。
挡土墙设置与否，宜于与其工程方案比较确定 与移改路线位置进展比较； 与填筑或开挖边坡相比较； 与迁移有关干扰路基的构造物〔房屋、河流、水渠〕等比较； 与设置其他类型的构造物〔桥、护墙〕等比较
挡土墙的使用场合
路堑挡土墙：用于陡峭山坡的路堑底部，降低边坡高度、 削减开挖或稳定边坡，防止地质不良地段的滑坡。
路堤挡土墙：在陡山坡上填筑路堤时、用以支挡路堤下滑； 收缩坡脚，削减填方量；保证沿河路堤不受水流冲刷。
路肩挡土墙：支挡陡坡路堤下滑，抬高大路，收缩坡脚、 削减占地，削减填方量。
挡土墙断面〔构造〕设计
• 1、套用标准图 • 2、无标准图，则需进展滑动、倾覆稳定和基底应
第六章土压力和挡土墙
第六章土压力和挡土墙名词解释：1、挡土墙：用来支撑天然或人工土坡，防止土体滑坍的构筑物。
2、土压力：墙后填土的自重或填土表面上的荷载对墙产生的侧向压力3、静止土压力：挡土墙在墙后填土的推力或其他外力作用下，不发生任何移动或滑动，这时墙背上的土压力，称为静止土压力。
4、主动土压力：挡土墙受到墙后填土的作用产生离开填土方向的移动，当移动量足够大，墙后填土土体处于极限平衡状态时，墙背上的土压力称为主动土压力。
5、被动土压力：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称为被动土压力。
6、朗肯土压力理论：根据半空间的应力状态和土的极限平衡条件得出土压力的计算方法。
7、临界深度：对墙后填土为粘性土的挡土墙，若离填土面某一深度处的主动土压力等于零，该深度称为临界深度。
8、库仑土压力理论：是根据墙后土体处于极限平衡状态并形成一滑动楔体时，从楔体的静力平衡条件得出土压力的理论。
填空题1、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、和被动土压力三种。
2、在相同条件下，产生主动土压力所需的培身位移量Δa与产生被动土压力所需的墙身位移量Δp的大小关系是。
3、在挡土墙断面设计验算中考虑的主要外荷载是。
4、挡土墙按其刚度及位移方式可分为——、——和临时支撑三类。
5、根据朗肯土压力理论，当墙后土体处于主动土压力状态时，表示墙后土体单元应力状态的应力圆与土体抗剪强度包线的几何关系是——。
6、根据朗肯土压力理论，当墙后土体处于被动土压力状态时，表示墙后土体单元应力状态的应力圆与土体抗剪强度包线的几何关系是————。
7、挡土墙墙后土体处于朗肯主动土压力状态时，土体剪切破坏面与竖直面的夹角为——；当墙后土体处于朗肯被动土压力状态时，土体剪切破坏面与水平面的夹角为——。
8、若挡土墙墙后填土抗剪强度指标为c、Ф，则主动土压力系数等于——，被动土压力系数等于——。
9、墙后为粘性填土时的主动土压力强度包括两部分：一部分是由土自重引起的土压力，另一部分是由——引起的土压力。
6第二篇(1分篇)第六章 挡土墙设计2014
第一节 挡土墙的基本认知
挡土墙是用来支撑路基填土或山坡土体，防止墙后土
体坍塌和增加其稳定性的一种构筑物。
在路基工程中，挡土墙可 以稳定路堤和路堑边坡， 减少土石方工程量和占地 面积，防止水流冲刷路基， 并经常用于整治塌方、滑 坡等路基病害。
什么是挡墙？有何用处？
用途 ——支撑路堤或路堑边坡 ——隧道洞口 ——防止水流冲刷路基 ——处理路基边坡滑坡崩坍病害
EP
在验算挡土墙的抗滑动稳定性时，抗滑动稳定系数应满足下表规定。
K c0
荷载情况
验算项目
稳定系数
荷载组合Ⅰ、Ⅱ
抗滑动 抗倾覆
1.3 1.5
荷载组合Ⅲ
抗滑动 抗倾覆
1.3 1.3
施工阶段验算
抗滑动 抗倾覆
1.2 1.2
3.抗倾覆(2稳-1-6-定6) 性验算
0.8WZ W Q1(EyZ y EX Z X ) Q2EpZ p 0
筋带常用的有钢带、钢筋混凝土 带、聚丙稀土工带、钢塑复合带 和土工格栅等
加筋挡土墙——布置
1）坚固； 2）美观； 3）安装方便。
基础：
加筋挡土墙的设计要点
破坏模式：
1）筋带断裂； 2）筋带拔出； 3）整体失稳。
验算项目：
内部稳定性
1）筋带强度 2）筋带抗拔
外部稳定性
3）基底滑动 4）倾覆 5）基底应力 6）整体滑动
❖ 1．横向布置布置包括：选择位置、确定断面形式、绘制挡土墙横 断面图等。
❖ 位置：工程量、结构安全等方面、美观、地质、冲刷等 ❖ 断面： ❖ 地形陡峻——俯斜式或衡重式； ❖ 地形平坦——仰斜式。 ❖ 路堑墙——仰斜式或折线式。
路基路面工程第六章挡土墙设计
沉降缝与伸缩缝： 设计时，一般将沉降缝与伸缩缝合并设置，沿路线(lùxiàn) 方向每隔10～15m设置一道，兼起两者的作用，缝宽2～ 3cm，缝内一般可用胶泥填塞，但在渗水量大，填料容易流 失或冻害严重地区，则宜用沥青麻筋或涂以沥青的木板等具 有弹性的材料，沿内、外、顶三方填塞，填深不宜小于，当 墙后为岩石路堑或填石路堤时，可设置空缝。 。
第五十一页，共159页。
第五十二页，共159页。
第五十三页，共159页。
挡土墙的布置(bùzhì)
挡土墙位置的选定： 1）路堑挡土墙大多数设在边沟旁； 2）山坡挡土墙应考虑设在基础可靠处； 3）当路肩墙与路堤墙的墙高或截面圬工数量相近、基础情 况相似时，应优先选用路肩墙； 4）若路堤墙的高度或圬工数量比路肩墙显著(xiǎnzhù)降 低，而且基础可靠时，宜选用路堤墙； 5）沿河路堤设置挡土墙时，应结合河流情况来布置，注意 设墙后仍保持水流顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。
第三十六页，共159页。
第三十七页，共159页。
桩板式挡土墙：由桩柱和挡板组成，利用深埋的桩柱前土层的被 动土压力来平衡墙后主动土压力，适用于土压力大、要求基础埋 深地段(dìduàn)，可用于路堑墙、路肩墙。
第三十八页，共159页。
第三十九页，共159页。
垛式挡土墙：用钢筋混凝土预制杆件，纵横交错装配成框 架，内填土石，以抵抗土压力(yālì)，适用于缺乏石料地 区的路肩墙和路堤墙。
第二十页，共159页。
重力式挡土墙：重力式挡土地依靠墙身自重支撑土压力来维 持其稳定(wěndìng)。—般多用片(块)石砌筑，在缺乏石料 的地区有时也用混凝土修建。工量较大、型式简单、施工方 便，可就地取材，适应性较强，故被广泛采用。
A 竖直式
6第六章挡土墙设计1详解
锚杆式
锚杆式挡土墙：
采用锚杆锚入稳定地层内的钢钎或钢丝束，拉 住立柱和板壁。 墙高时，可分级建造。 适用场合：适用于高度较大，挖基困难，具有锚固 条件的路堑墙、路肩墙和抗滑墙。
锚定板式挡土墙：预定板式挡土墙的结构形式与锚杆式基
本相同，只是锚杆的固定端改用锚定板，埋入墙后填料内 部的稳定层中，依靠锚定板产生的抗拔力抵抗侧压力，保 持墙的稳定。 适用场合：主要适用于缺乏石料的地区，一般用于地基不 良的高路肩墙或路堤墙。
加筋土式
• 面板：十字形、六角形和长条形（断面有矩形、 槽型和L型等）尺寸主要由受力情况和起吊能力决 定。
• 十字形面板：高长为50-150cm，宽（厚）为822cm，边角处需采用板块面板和异形板拼装而 成。
加筋土式
• 拉筋：采用抗拉强度高，蠕变量小，柔韧性和耐 久性好的材料，能与填料产生较大的摩阻力，施 工方便，价格低廉。
• 钢筋混凝土带：分节预制，每节长度不大于3m, 平面呈矩形或楔形，断面厚6-10cm，宽1025cm.
• 聚丙烯土工带：表面应有粗糙花纹，宽度大于 18mm，厚度大于0.8mm.
• 拉筋长度:取（0.8-1.0H），底部拉筋长度不小于 3m，同时不小于0.4H，（H加筋体高度）
加筋土式
• 与面板结点间距：通常横向为0.5-1.0m，竖向为 0.25-0.75m，面板与拉筋连接可用螺栓或焊接 的方法连接，相邻面板间连接用企口和插销连接。
锚杆式
• 墙面：为便于立柱和锚板安装，多采用竖直墙面。 • 立柱：立柱间距可选用2.5-3.5m，每根立柱布置
2-3根锚杆。布置位置应尽量使立柱所受弯矩分 布均匀。 • 有效锚固长度：岩层中不小于4m，稳定土层中应 有9-10m。 分级设置：每级高度不大于6m，两级之间设1-2m 平台，以利于施工操作和安全。
第六章 挡土墙设计
4）地基为软弱土层时，可采用砂砾、碎 石、矿渣或灰土等材料予以换填。
5）当挡土墙修筑在陡坡上，而地基又为 完整、稳固、对基础不产生侧压力的坚硬 岸石时，可设置台阶基础，以减少基坑开 挖和节省圬工。
6）如地基有短段缺口(如深沟等)或挖基 困难(如需水下施工)，可采用拱形基础。
a）墙趾或墙踵部分加宽；b）钢筋混凝土底板； c）换填地基；d）台阶基础；e）拱形基础
2.基础埋置深度
对于土质地基，基础埋置深度应符合下列要求： (1)无冲刷时，应在天然地面以下至少1m； (2)有冲刷时，应在冲刷线以下至少1m； (3)受冻胀影响时，应在冻结线以下不少于0.25m。当冻深超过1m时，采 用1.25m，但基底应夯填一定厚度的砂砾或碎石垫层，垫层底面亦应位于 冻结线以下不少于0.25m。
（四）沉降缝与伸缩缝
设计时，一般将沉降缝与伸缩缝合并设置，沿路线方向每隔10～15m设置 一道，兼起两者的作用，缝宽2～3cm，缝内一般可用胶泥填塞，但在渗 水量大，填料容易流失或冻害严重地区，则宜用沥青麻筋或涂以沥青的木 板等具有弹性的材料，沿内、外、顶三方填塞，填深不宜小于0.15m，当 墙后为岩石路堑或填石路堤时，可设置空缝。
附加力是季节性作用于挡土墙的各种力, 特殊力是偶然出现的力。
二、一般条件下库仑主动土压力计算 主动土压力：挡土墙向外移动时（位移或倾覆），
土压力随之减少，直到墙后土体沿破裂面下滑而处于极 限平衡状态，作用于墙背的土压力。
被动土压力：墙向土体挤压移动，土压力随之增大，
土体被推移向上滑动处于极限平衡状态，此时土体对墙 的抗力。
1. 破裂面交于内边坡时(库仑主动土压力公式的推导） （1）.力的大小
第六章 挡土墙设计
扩大基础 spread foundation
大连交通大学土木教研室赵丽华
钢筋混凝土基础 armored concrete foundation
换填基础 refilled foundation
大连交通大学土木教研室赵丽华
拱形基础 vaulted foundation
台阶基础 footstep foundation
1）基础类型 foundation types 扩大基础spread foundation 钢筋混凝土基础armored concrete foundation 拱形基础vaulted foundation 换填基础refilled foundation 台阶基础step foundation
大连交通大学土木教研室赵丽华
7 为保护重要建筑物，生态环境或其它特殊需要的地段plat for protecting important buildings, ecological environment or other special needs
大连交通大学土木教研室赵丽华
第一节 概述
◆5、挡土墙的类型
➢ 按挡土墙位置分:
第三节 挡土墙土压力计算
5、路基挡土墙的土压力考虑
– 1）主动土压力与被动土压力的区分：
假定挡土墙处于极限移动状态，土体有沿墙及假想破裂面移
动的趋势，则土推墙即为主动土压力，墙推土即为被动 土压力。 – 2）路基挡土墙的土压力考虑：
路基挡土墙一般都有可能有向外的位移或倾覆，因此，在设 计中按墙背土体达到主动极限平衡状态考虑，即只考虑Ea ， 且取一定的安全系数以保证墙背土体的稳定。
➢ Classification based on the wall position
第六章挡土墙ppt课件
纤维增强混凝土
通过添加纤维材料改善混凝土的韧性和抗裂性，提高挡土墙的整 体性能。
新型土工合成材料
利用土工格栅、土工布等合成材料，增强土体的强度和稳定性， 减少挡土墙的变形和破坏。
2024/1/26
24
智能化建造与管理
数字化设计与仿真
利用CAD、BIM等技术进行数字化设计，实现挡 土墙结构的精确建模和性能仿真。
防护作用
挡土墙可以防止斜坡上的 土壤或岩石侵蚀，保护周 边环境和建筑物免受斜坡 失稳的影响。
5
挡土墙的历史与发展
2024/1/26
古代挡土墙
早在古代，人们就开始利用天然材料（如石头、木材等）建造简单的挡土墙来防止土壤侵 蚀和斜坡坍塌。
现代挡土墙
随着工程技术和材料科学的不断发展，现代挡土墙的设计和施工更加精细化、专业化，能 够应对更复杂的工程条件和更高的安全要求。
根据库仑土压力理论或朗肯土压力理 论计算主动土压力和被动土压力。
考虑挡土墙上的活荷载、雪荷载、风 荷载等。
地震荷载计算
根据地震烈度、场地类别等因素计算 地震荷载。
2024/1/26
9
结构稳定性验算
抗滑稳定性验算
验算挡土墙在水平荷载作 用下的抗滑稳定性，确保 挡土墙不会沿基底滑动。
2024/1/26
的加固措施，防止地质灾害的发生。
水文环境保护
02
合理规划挡土墙的位置和高度，确保不会对周边水文环境造成
严重影响，同时采取适当的排水措施。
生态环境保护
03
在挡土墙建设和使用过程中，应注重生态保护，采取植被恢复
、动物栖息地保护等措施。
21
第六章挡土墙设计B 路面路基
21
五、基底应力及合力偏心距验算
挡土墙的基底应力和偏心距应加以限制，以免 引起过大和明显不均匀的沉降，为了保证挡土墙基 底应力不超过地基承载力→基底应力。
基础地面的压应力 （1）轴心荷载作用时
P N A
（2）偏心荷载作用时
作用于基底的合力偏心距e为 e
B 2
ZN
22
e
B 2
1
2
一、挡土墙的布置
挡土墙的布置，通常在路基横断面图和墙趾纵断 面图上进行。布置前，应现场核对路基横断面图， 测绘墙趾处的纵断面图，收集墙趾处的地质和水 文等资料。
1.挡土墙位置的选定 2.挡土墙的纵向布置 3.挡土墙的横向布置 4.平面布置
3
1.挡土墙位置的选定
路堑挡土墙大多数设在边沟旁。山坡挡土墙应 考虑设在基础可靠处，墙的高度应保证墙后墙 顶以上边坡的稳定。 当路肩墙与路堤墙的墙高或截面圬工数量相近、 基础情况相似时，应优先选用路肩墙，按路基 宽布置挡土墙位置。若路堤墙的高度或圬工数 量比路肩墙显著降低，而且基础可靠时，宜选 用路堤墙，并作经济比较后确定墙的位置。 沿河路堤设置挡土墙时，应结合河流情况来布 置，注意设墙后仍保持水流顺畅，不致挤压河 道而引起局部冲刷。
29
30
2. 采用凸榫基础
31
（二）增加抗倾覆稳定性的方法
增大稳定力矩，减小倾覆力矩。 1.展宽墙趾 2.改变墙面及墙背坡度 3.改变墙身断面类型
32
33
34
挡土墙构件承载能力极限状态采用下列表达式：
17
r0 ( rG S GK rQI S QIK rQi ci S QiK ) R k / rk
第六章：挡土墙及土压力计算
RD 一定位于 R 的下方，即 RD 与 N 之间的夹角φD 一定大于 R 与 N 之间的夹角φ ，鉴于
库仑主动土压力系数，应用时，查表。
Ea 沿深度呈三角形分布，其作用点距墙底 H/3，位于墙背法线上方，与墙背法线成δ角。
E
1 2
H
2
s具in(90o sin(
) sin(90o体 ) cos2
)
sin(如 ) sin(90o
)
图
：
Ea
Em a x
1 2
H
2
Ka
Ka f (,, , )
越大，因此被动土压力最大。即：Ea<Eo<Ep 三、静止土压力 Eo 的计算
E
sin( ) sin(90o
)
G
Eo =Ko *γ*H2/2，(kN/m)
式中： γ为填土的容重(kN/m3) ，Ko 为静止土压力系数，可近似取 Ko =1-sinφ'，φ'为土
的有效内摩擦角。
H 为挡土墙高度，m。
2.被动土压力 压力系数，应用时，查表。
其中
库仑被动土
Ep 沿深度呈三角形分布，其作用点距墙底 H/3，位于墙背法线下方，与墙背法线成δ角。 库仑理论应用中的几个问题 1. 关于δ的取值: δ值与墙后填土的性质、填土含水量及墙背的粗糙程度变化于 0～φ之间，实用中常取δ =1/2～1/3φ。 2. 当墙后填土为粘性土时——为了得到确切的解析解，库仑理论假设墙后填土为无粘性土，
第六章：挡土墙及土压力计算
第六章：挡土墙及土压力计算挡土墙是防止土体坍塌和控制土体崩塌的一种结构，通常用于公路、铁路、水坝、隧道等工程中。
挡土墙可以是重力式挡土墙、加筋土挡墙、钢筋混凝土挡墙等不同类型的结构。
本章将介绍挡土墙的设计原理和土压力计算。
1. 挡土墙设计原理挡土墙的设计原理是要在土体的外界应力作用下，对土体施加等量反向的应力，从而达到防止土体坍塌和控制土体崩塌的目的。
为了满足这个要求，挡土墙应该具有以下特点：•具有足够大的重力或抗压能力，以承受土压力和土体的上部载荷；•具有足够的摩擦和固结性能，以保证与土体之间的稳定接触面；•具有良好的排水性能，以避免土体的渗透和水分积聚。
挡土墙结构的选择应该根据地质情况、工程所需的水准和经济条件等因素进行综合考虑。
2. 土压力计算挡土墙的土压力计算是设计过程中的一个关键步骤，因为这关系到挡土墙所需的结构和材料的选择。
土压力是指土体在不同深度和不同方向上的地下应力，通常包括水压力和土体内部的应力。
土压力计算需要考虑以下因素：•土的重度和黏度特性；•挡土墙和土体之间的摩擦系数；•挡土墙和土体之间的固结系数；•土体的水平和垂直面的压力。
土压力计算的方法包括摩尔–库仑理论、库仑理论、阿基米德原理和等效侧压力法等。
具体的计算方法需要根据实际情况进行选择和调整。
3. 总结挡土墙是保护工程建设和人类生命财产安全的重要结构。
其设计和计算需要综合考虑地质条件、工程水平、经济状况等因素。
在土压力计算中，需要考虑土的特性、墙体和土体之间的摩擦和固结系数，同时也要选择合适的计算方法，以便得到准确可靠的设计结果。
第六章挡土墙
1）仰斜墙背适用于路堑墙及墙趾处地面平坦的路肩墙或路 堤墙。仰斜墙背的坡度不宜缓于1：0.3 ，通常在1：0.15～1： 0.25
2）俯斜墙背适用于路堤墙、路肩墙。常用1：0.15～1： 0.25，不超过4m的低墙可用垂直墙背
3）凸形折线墙背多用于路堑墙，也可用于路肩墙。上下墙 的墙高比一般采用2：3
当墙背填土透水性不良或可能发生冻胀时应在最低一排泄水孔至墙顶以下05m的范围内铺设厚度不小于03m的砂卵石排水层图c四沉降缝与伸缩缝设计时一般将沉降缝与伸缩缝合并设置沿路线方向每隔1015m设置一道兼起两者的作用缝宽23cm缝内一般可用胶泥填塞但在渗水量大填料容易流失或冻害严重地区则宜用沥青麻筋或涂以沥青的木板等具有弹性的材料沿内外顶三方填塞填深不宜小于015m当墙后为岩石路堑或填石路堤时可设置空缝
4）衡重式墙适用于山区地形陡峻处的路肩墙和路堤墙，也 可用于路堑墙。上墙俯斜墙背的坡度1：0.25～1：0.45，下墙仰 斜墙背在1：0.25左右，上下墙的墙高比一般采用2：3
5）其他类型挡土墙的墙背形式可参考有关规范和设计手册
2.墙面
墙面一般均为平面，其坡度应与墙背坡度相协调。墙面坡 度直接影响挡土墙的高度。因此，在地面横坡较陡时，墙面坡 度一般为1：0.05～1：0.20，矮墙可采用陡直墙面；地面平缓 时，一般采用1：0.20～1：0.35较为经济。
二、挡土墙各部分的名称：
三、挡土墙的分类
（一）按照挡土墙设置的位置
1、路堑挡土墙
用于陡峭山坡的路堑底部，降低边破高度、减少开挖或者边 坡防止地质不良地段的滑坡
2、路肩挡土墙
用于（1）陡坡路堤，为保证路堤稳定，收缩坡脚；（2） 为避免与其它建筑物(如房屋、铁路、水渠等)干扰扰或防止多 占农田；（3）为防止沿河路堤受水流冲刷和淘刷。
第六章：挡土墙及土压力计算
)
由于θ角代表的 BC 面是假设的滑动面，真正的滑动面是所有可
能的θ值中最容易使土体滑动的那个，由于墙体是向前移动，所
以最容易滑动的是 E 值最大的那个面。求 E 的最大值：
Ea
Em a x
1 2
H
2
Ka
Ka
f (,, , ) 库仑主动土压力系数，应用时，查表。
Ea 沿 深 度 呈 三 角 形 分 布 ， 其 作 用 点 距 墙 底 H/3 ， 位 于 墙 背 法 线 上 方 ， 与 墙 背 法 线 成 δ 角 。 具 体 如 图 ：
不排水试验，得有效抗剪强度指标 c 0, 30 o如果试样在不排水条件下破坏，求破坏时的有效大、小主应力。
解：1 3 2
1 3 2
cu
20
1 3 40
1 3 tan2 (45o / 2) 2 c tan(45o / 2) 3 tan2 (45o 300 / 2)
)
（2）滑动面 BC 上的作用力 R——主动状态，墙向前移动，土楔体下滑，
摩擦力向上，BC 面上总的摩擦力与法向力之和为 R，按物理学：f =μ.N
μ—为摩擦系数，BC 面上，两种介质相同，均为土，按库仑定律律，土与
土之间的摩擦系数为 tanφ，所以， f /N = tanφ，据此知：R 位于 N 的下
3. 库仑理论和朗肯理论间的差异——库仑理论是利用土楔体在极限
状态的静力平衡条件求解，朗肯理论应用的是半空间应力状态下的
极限平衡关系式。两者的出发点不同；在库仑公式中，若δ=0（墙
背光滑）、ε=0（墙背垂直、 β=0（填土面水平），则库仑理论的
Ka=tan2（45- φ /2），即朗肯理论可以看成是库仑理论当δ=0、ε
第六章_挡土墙
• 2)墙趾板长度 • (2)土压力计算 • (3)内力计算
图6.12 悬臂式挡土墙墙身土压力、剪力和弯矩分布图
• 2)墙踵板的内力
图6.13 踵板荷载、剪力和弯矩分布
• 3)趾板的内力计算(如图6.14所示)
图6.14 趾板荷载、剪力和弯矩分布
图6.15 悬臂式挡土墙配筋示意图
足以下要求：
• 6.2.2 挡土墙设计的基本原则
• ①挡土墙必须保证结构安全正常使用，因此应满足 以下要求：
• a.挡土墙不能滑移；
• b.挡土墙不能倾覆；
• c.挡土墙墙身要有足够的强度；
• d.挡土墙的基础要满足承载力的要求。
• ②根据工程要求以及地形地质条件，确定挡土墙结 构的平面布置和高度，选择挡土墙的类型及截面尺 寸。
图63三种重力式挡土墙631重力式挡土墙的构造图64重力式挡土墙墙面与墙背构造图65重力式挡土墙截面构造632重力式挡土墙的设计当水流经挡土墙时由于流向流速的改变水流将对挡土墙产生动水压力作用一般可由下式计公路荷载和铁路荷载图67挡土墙墙底渗透压力图图68挡土墙受力图图69挡土墙基底受力图当基底下受力层范围内有软弱土层时应按滑移面进行验算
图6.4 重力式挡土墙墙面与墙背构造
图6.5 重力式挡土墙截面构造
• 6.3.2 重力式挡土墙的设计 • (1)作用于挡土墙上的荷载 • 1)作用挡土墙上的荷载分类 • 2)荷载效应组合
• 3)荷载计算 • ①挡土墙自重
• ④动水压力 • 当水流经挡土墙时，由于流向流速的改变，水流
将对挡土墙产生动水压力作用，一般可由下式计 算：
• 6.7 加筋土挡土墙简介
• 加筋土支挡结构(或称加筋土挡土墙)由面板、筋 带及填料三部分组成。
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第6章挡土墙
本章教学目标
1、了解挡土墙类型。
2、掌握重力式挡土墙设计内容、方法、原则。
3、了解土工合成材料加筋挡土墙设计内容、方法、原则。
树立同学工程意识培养解决实际问题的能力。
6.1概述
挡土墙是防止土体坍塌的构筑物，在房屋建筑、桥梁、道路以及水利等工程中得到广泛
应用。
建成后的坡间挡土墙
对于不同倾斜方向墙背的挡土墙，如用相同的计算方法和计算指标进行计算，其主动土压力以仰斜为最小，直立居中，俯斜最大。
因此，就墙背所受的主动土压力而言，仰斜墙背较为合理。
如在开挖临时边坡以后筑墙，采用仰斜墙背可与边坡紧密贴合，而俯斜墙背则需在墙背回填土，因此仰斜墙背比较合理。
如果在填方地段筑墙，仰斜墙背填土的夯实比俯斜墙背或直立墙背困难，此时，俯斜墙背和直立墙背比较合理。
从墙前地形的陡缓看，当墙前地形较为平坦时，用仰斜墙背较为合理。
如果墙前地形较陡，则宜用直立墙背。
因为俯斜墙背的土压力较大，而用仰斜墙背时，为了保证墙趾有一定的入土深度，就要加高墙身，使砌筑工程量增加。
因此，墙背的倾斜型式应根据使用要求、地形和施工等情况综合考虑确定：
a.仰斜墙背主动土压力最小，墙身截面
经济，墙背可与开挖的临时边坡紧密贴合，但墙后填土的压实较为困难，因此多用于支挡挖方工程的边坡；
b.俯斜墙背主动土压力最大，但墙后填土施工较为方便，易于保证回填土质量而多用于填方工程；
c.直立墙背介于前两者之间，且多用于墙前原有地形较陡的情况，如山坡上建墙，因此时仰斜墙身较高而入土较深，俯斜墙则土压力较大。
2.墙身剖面
b.墙的背坡和面坡的选择
•墙前地面较陡：墙面坡取1：0.05～1：0.2，也可直立。
•墙前地面较平坦：中高挡墙墙面坡宜缓，但不宜缓于1：0.4。
•仰斜墙背坡不宜缓于1：0.25
a.挡土墙的顶底宽
块石类挡土墙顶宽不宜小于0.0.4
4m ，钢筋混凝土挡土墙顶宽不小0.20.2m
m ，重力式挡土墙基础底宽为墙高1/3~1/2。
•c.基底逆坡坡度（增加抗滑性能）
•土质基底：逆坡坡度不宜大于0.1：1，地基承载力特征值折减系数0.9。
•岩质基底：逆坡坡度不宜大于0.2：1，地基承载力特征值折减系数0.8。
•d.墙趾台阶：
•墙趾高h和墙趾a宽比例2：1。
a不得小于20cm。
重力式挡土墙的构造
• 3. 挡土墙的埋置深度
•挡土墙的埋置深度应根据持力层地基土的承载力、冻结因素确定。
•土质地基：不小于0.5m。
•软弱土：按基础尺寸加深加宽或处理。
•岩石、大块碎石、砾砂、粗砂、中砂：埋置深度与冻深无关。
•风化岩石：清除后加挖0.15～0.25m。
•基岩：在软质岩地基中，基础埋置深度不宜小于0.3m。
5.填土质量要求
墙后填土宜选择透水性较强的填料，若采用粘土，应混入一定量的块石，增大透水性和抗剪强度，墙后填土应分层夯实。
• 6.沉降缝和伸缩缝
•沉降缝和伸缩缝同时设置，可把沉降缝兼作伸缩缝，每隔10～20m设置一道，缝宽约2cm。
•7.挡土墙的材料要求
•石料：在力学性质、颗粒大小和新鲜程度等方面要求一致，不应有过分破碎、风化外壳或严重的裂缝。
•砂浆：应采用水泥砂浆，除应满足墙身计算所需要求，在构造上还应符合有关规则要求。
•8.挡土墙的砌筑质量
•上下错缝、填缝紧密、灰浆饱满。
•式中： ——主动土压力（kN ）； ——主动土压力增大系数，挡土墙高
度小于5m 时宜取1.0，高度5m~8 m 时宜取
1.1，高度大于8 m 时宜取1.2；
• γ——填土的重度（kPa ）；• h——挡土结构的高度（m ）；
• ——
主动土压力系数。
补充：作用在挡土墙上的土压力a E a ψa K
补充：作用在挡土墙上的土压力
•7.3.2地震时的土压力
•地震时在挡土墙上增加一个地震力。
•F=kG
•式中：k——水平地震系数，即地震时地面最大加速度与重力加速度之比；•G——挡土墙重力。
2.地基承载力验算
挡土墙地基承载力验算与一般偏心受压基础验算方法相同，先求出作用在基底上的合力及其合力的作用点位置。
挡土培重力G与土压力E s的合力E可用平行四边形法则求得。
图地基承载力验算(一)
2.地基承载力验算
地基的承载力验算，
要求同时满足:
基底平均应力p≤f;
基底最大压应力
p
≤1.2fa（fa为地
max
基承载力特征值）。
3.墙身强度验算
根据墙身材料分别按砌体结构、素混凝土结构或钢筋混凝土结构的有关计算方法进行。
抗压验算
抗剪验算
f
A N a ⋅⋅⋅≤φγA
f Q u v a ⋅+≤)18.0(σγ
4.挡土墙的抗震验算
•计算地震区挡土墙时需考虑两种情况，即有地震时的挡土墙和无地震时的挡土墙。
在这两种情况的计算结果中，选用其中墙截面较大者。
例题和习题
•讲解四校合编教材例题7-1
•某挡土墙高约为5m，墙背垂直光滑，墙后
填土面水平，挡土墙采用M5水泥砂浆，
MU10毛石砌筑，砌体重度γk＝22kN／m3，填土内摩擦角ϕ＝30°，粘聚力c=0，填土重度γk＝18kN／m3，地面荷载2.5kPa，基底摩擦系数µ＝0.5，地基承载力特征值
f a=200kPa，试验算挡土墙的稳定性及强度。
【习题】某挡墙高为6m，墙背直立，填土面水平，墙背光滑，用毛石和M2.5水泥砂浆砌筑，砌体重度γk＝22kN/m3，填土内摩擦角ϕ＝40°，c＝0，γ＝
19kN/m3，基底摩擦系数µ＝0.5，地基承载力设计值f ＝180kPa，试设计此挡土墙。
【解】
挡土墙断面尺寸的选择
重力式挡墙的顶宽约H/12，底宽取H/3～H/2
6.6 土工合成材料加筋挡墙
•6.6.1 基本型式
•土工合成材料加筋挡墙是在挡墙结构中水平铺设各种类型的土工合成材料，以增加土体强度，提高挡墙的稳定性。
•根据筋材布置方式，土工合成材料加筋挡墙一般可分为两种型式：满铺包裹式和筋带式
•
1．满铺包裹式加筋挡墙•筋材大多采用强度
较高的编织布及经
编复合土工布，分
层满铺包裹土体并
与面板连接组成。
•筋材采用强度较高、延伸率较低的扁筋条带或土工格栅加筋材料，按一定的间距，分层沿水平向铺设于土体内，并与面板垂直牢固联结而成，如上图所示。
2
．筋带式加筋挡墙
6．6．2设计要点
•加筋挡墙的设计包括确定挡墙类型、挡墙断面型式与尺寸、挡墙基本构造等。
计算内容包括内部稳定性分析和外部稳定性分析。
•1．内部稳定性分析
•内部稳定性分析主要是根据墙板所受土压力验算筋材的强度和抗拔力等。
(1)土压力计算•两种可能的破裂面形式
2．外部稳定性分析
•外部稳定性即整体稳定性，当确定挡墙满足内部稳定性的要求后，将加筋体同面板及基础视为重力式挡土墙，按前述方法验算抗滑移、抗倾覆和地基稳定性等。
挡土墙欣赏。