8土力学EarthPressure土压力详解

s v z s h K0z
p0 s h K0z
K0为静止土压力系数；
z
p0=sh
sv sh
sv
对于侧限应力状态，理论上：K0=ν/(1-ν)；
由于土的 ν 很难确定，K0 常用经验公式计算，
对于砂土、正常固结粘土：K 0 1 sin
静止土压力计算
H 总静止土压力
压力 (最大)

Ea

1~5%
1~5‰
墙位移与土压力E关系
E0:墙体不移动,土压力即 是土体产生的侧压力
不同类型土压力需满足的条件
1、静止土压力：土静止不动 2、主动土压力：
1）土推墙 2）土体达到主动极限平衡状态 3、被动土压力： 1）墙推土 2）土体达到被动极限平衡状态
三、静止土压力计算
静止土压力：墙体不发生任何位移(即 = 0) 相当于天然地基土的应力状态（侧限状态或K0应力 状态)。
z
p0 K 0z
1EH0
3
K 0H
E0

Leabharlann Baidu
1 2
K0H 2
主动土压力与被动土压力计算方法见第二节与第三节。
K0 计算公式
• Jaky (1948) 正常固结土 K0 =1-sinφ’
• Kulway等(1982) 超固结土 (K0)OC = (K0)NC (OCR)m
m = 0.41 – 0.5
锚杆 板桩
板桩变形
板桩上土压力 实测 计算
垮塌的重力式挡墙
垮塌的护坡挡墙
失稳的立交桥加筋土挡土墙
二、土压力的种类
土压力E Ep
Ea: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)
Ep:墙体内移,土压力逐渐 增大,当土体破坏,达到极
E0
限平衡状态时所对应的土
s p z K p 2c K p
H
式中： Kp tg2(45 / 2)
总被动土压力
Ep
2c K p K pH
Ep

1 H
2
2K p

2cH
Kp
思考：上述公式中摩擦角和粘聚力是有效应力指标？总应力指标？
常见情况的主动土压力计算
1. 填土上有荷载 2. 成层填土情况 3. 填土中有水 4. 填土表面倾斜
45-/2
被动极限平衡应力状态

竖向应力不变！
K0sv sv=z
s1f s
二、朗肯基本假定
假定：
1. 墙背垂直 2. 墙背光滑 3. 填土表面水平
z H
sv sh
图中: sv、 sh为主应力，且sv=z
土压力强度计算公式：
σa

γztg(45 )2
2
2c tg(45
1、填土上有荷载 q
均布荷载 简单！
朗肯土压力理论
z s1
pa=s3
s1 z q sa s3 (z q)Ka 2c Ka
zKa qKa 2c Ka
45+/2
qKa 2c Ka zK a

sa=s3f K0sv
sv=z+q s
局部荷载 ——朗肯理论 【自学】P215.
pp=s1
sp zKp
式中Kp为朗肯被动土压力系数：
45-/2
Kp tg2(45 / 2)
Ep K p H 2 / 2
总被动土压力
Ep

1 2
K pH
2
1H 3
pp K pH
思考：上述公式中摩擦角和粘聚力是有效应力指标？总应力指标？
2）粘性土
被动土压力强度
挡土墙的种类 作用在挡土墙上的土压力
第一节 概述
一、挡土墙的几种类型
E
地下室
地下室侧墙
填土E 重力式挡土墙
桥面支撑土坡的 挡土墙 填土 EE
堤岸挡土墙
填土
E
拱桥桥台
填土
1 刚性挡土墙
本身变形极小，只能发生整体位移
重力式
悬臂式
锚拉式 （锚碇式）
扶壁式
2 柔性挡土墙
本身会发生变形，墙上土压力分布形式复杂
s1
z
sa=s3
45+/2
Ka tg 2 (45 / 2)
总主动土压力
Ea Ka H 2 / 2
Ea

1 2
KaH 2
1H 3
s a KaH
思考：上述公式中摩擦角和粘聚力是有效应力指标？总应力指标？
2）粘性土
主动土压力强度
sa z Ka 2c Ka
2
)
σp

γztg(45
)2
2

2c tg(45
)
2
思考：上述公式中摩擦角和粘聚力是有效应力指标？总应力指标？
三、土压力计算
1、朗肯主动土压力计算
1）无粘性土
s a z tg2( 45 / 2 )
sa z Ka
其中：sa为朗肯主动土压力系数
(K0)NC > 1.0
K0
3.0 2.0 1.0
1 23
32
OCR
第二节 朗肯土压力理论
一 、朗肯极限平衡应力状态
自重应力作用下，半无限土体内各点的应力从 弹性平衡状态发展为极限平衡状态的情况。
s1
s3
45+/2
主动极限平衡应力状态
s3f K0sv
竖向应力 不变！
sv=z s
s13 s31
sa HKa 2c Ka
总主动土压力
Ea

1 2
(HKa
- 2c
Ka )(H z0 )

1 2
H
2Ka

2cH
Ka

2c2

思考：上述公式中摩擦角和粘聚力是有效应力指标？总应力指标？
2、朗肯被动土压力计算 1）无粘性土
被动土压力强度
s3
z
s p z tg2(45 / 2)
第八章 土压力
§ 8.1 概述 § 8.2 朗肯土压力理论 § 8.3 库仑土压力理论 § 8.4 常见情况的主动土压力计算 § 8.5 朗肯土压力理论库与仑土压力理论
第一节 概述
挡土墙是一种常见的结构形式，它可用来支撑天然 或人工斜坡不致坍塌，或使部分侧向荷载传递分散到填 土上。
土压力是作用于这类建筑物上的重要荷载,它是由 于土体自重、土上荷载或结构物的侧向挤压作用，挡土 结构物所承受的来自墙后填土的侧向压力。
－ z0
式中：Ka tg2 (45 / 2)
如右图：
2c
z0 Ka
z0
z<z0 s a 0
z>z0 sa z Ka 2c Ka
45+/2
思考：上述公式中摩擦角和粘聚力是有效应力指标？总应力指标？
－ z0
2c
z0 Ka
H
Ea
1 3
(H

z0 )
2、成层填土情况
1 1 c1
H1
2 2 c2
H2
sa
sh
s vtg 2 (45o

)
2

2c tg(45o
)
2
s vKa 2c Ka