第八章土压力与挡土墙
土力学课件土压力及挡土墙设计与边坡稳定详解
作用点：挡土墙H/3处；
H
Ea
H 3
pa HK a
无黏性土主动土压力强度分布
方向：垂直墙背指向墙身
开封大学 土木建筑工程学院
土力学与地基基础
黏性土
pa σ 3 σ1 tan 2 ( 45 γz tan ( 45
开封大学 土木建筑工程学院
土力学与地基基础
6.3 静止土压力计算
静止土压力——墙体不发生移动 强度 总静止 土压力 K0: 静止土压力系数，查表2-
1 E0 K 0H 2 2
21
K 0 1 sin
z
p0 K0z
注意： 当填土中有地下水时，时 下透水层应采用浮重度计 算土压力，同时考虑作用 在挡土墙上的静水压力。
土力学与地基基础
6 土压力及挡土墙设计
学习目标：
了解重力式挡土墙设计内容,减小主动土压力的 措施；
掌握主动土压力、静止土压力和被动土压力等 三种土压力的概念以及产生条件，熟悉郎肯土
压力理论和库仑土压力理论的原理与适用条件，
会计算常见情况下的主动和被动土压力。
开封大学 土木建筑工程学院
土力学与地基基础
黏性土主动土压力强度分布
开封大学 土木建筑工程学院
土力学与地基基础
2c K a
z0
2c Ka
临界 深度
H
Ea
H z0 3
作用点：挡土墙（H-z0)/3处；
方向：垂直墙背指向墙身
pa HK a 2c K a
黏性土主动土压力强度分布
1 2c Ea S (HK a 2c K a ) ( H ) 2 Ka 1 (HK a 2c K a )( H z0 ) 2
土压力计算及挡土墙设计最终版
Ka
tan2(45 φ) 2
④单位墙长度上的土压力合
力Ea
Ea
1 2
γh2Ka
无粘性土主动土压力
２.朗肯主动土压力计算——粘性土
①②沿粘深性度土方的向极主限动平土衡压条力件的：分σ3 布σ 1ta 2(4 n 5φ 2)2cta4n 5φ 2 ()
p a γ z ta 2 (4 n 5 φ 2 ) 2 c ta 4 n 5 φ 2 ) ( γ za K 2 cK a
③土压力分布特点：墙背受到的土压力一般呈三角形分布，最大
压力强度发生在底部，类似于静水压力的分布。
刚性挡土墙背上的图压力分布
二、挡土墙类型
（按刚度及位移方式分为刚性挡土墙和柔性挡土墙）
２．柔性挡土墙
①定义：一般指用钢筋混凝土桩或地下连续墙所筑成的断面较小而长
度较大的挡土结构
锚杆
板桩 基坑
基坑
板桩变形
②根据土的极限平衡条件：
粘性土： pa (qγz)Ka2c Ka
砂土： pa (qγz)Ka
2c q
③填土为粘性土时，临界深度：
z0 γ
Ka γ
④若超载q较大，计算的z0为负值，
墙顶处土压力
paqK a2c Ka
2.分层填土：按各层的土质情况，分
别确定每层土作用于墙背的土压力。 ①第一层土按指标γ1、φ1和c1计算土压
在相同的墙高和填土条件下：Ea＜E0＜Ep
3.静止土压力计算
①按半空间弹性变形体在土的自重作用 下无侧向变形时的水平侧压力：
p =K0γz ②若土体为均质土，则K0与γ均为常数
K0=μ/(1-μ) 由计于算土。的μ很难确定，K0常用经验公式
第八章 土压力理论
第八章土压力理论一、单项选择题1. 如果土推墙而使挡土墙发生一定的位移，使土体达到极限平衡状态，这时作用在墙背上的土压力为。
(A) 静止土压力(B) 被动土压力(C) 主动土压力2. 按朗金土压力理论计算挡土墙背面上的被动土压力时，墙背为。
(A) 大主应力作用面(B) 小主应力作用面(C) 滑动面7. 地下室外墙面上的土压力应按进行计算？(A) 静止土压力(B) 主动土压力(C) 被动土压力8. 挡土墙墙后填土的内摩擦角ϕ，对主动土压力的大小影响是。
(A) ϕ越大，主动土压力越大(B) ϕ越大，主动土压力越小(C) ϕ的大小对土压力无影响9. 挡土墙后的填土应该密实些好，还是疏松些好?其原因为。
(A) 填土应该疏松些好，因为松土的重度小，土压力就小(B) 填土应该密实些好，因为土的ϕ大，土压力就小(C)10. A11. 若挡土墙的墙背竖直且光滑，墙后填土面水平，粘聚力c=0，采用朗金解和库仑解，得到的主动土压力差别为。
(A) 朗金解大(B) 库仑解大(C) 相同12. 按库仑理论计算作用在墙上的土压力时，墙背面是粗糙的好还是光滑的好？(A) 光滑的好(B) 都一样(C) 粗糙的好13. 库仑土压力理论通常适于。
(A) 粘性土(B) 砂性土(C) 各类土二、问答题1. 影响挡土墙土压力的因素有那些？其中最主要的影响因素是什么？2. 何谓静止土压力？说明产生将至土压力的条件、计算公式和应用范围。
3. 何谓主动土压力？产生主动土压力的条件是什么？适用于什么范围？4. 何谓被动土压力？什么情况产生被动土压力？工程上如何应用？5. 朗金土压力理论和库仑土压力理论的假定条件是什么？6. 对朗金土压力理论和库仑土压力理论进行比较和评论。
三、计算题1. 已知填土的γ＝20kN／m 3，φ＝28°，墙与土之间δ＝0，墙背垂直，填土水平。
墙高6m，求静止、主动、被动土压力。
2. 某挡土墙，高4m，墙背垂直光滑，墙后填土水平，填土为粘性土，γ＝18kN/m3，φ＝36°，c＝10kPa，求作用在墙上的主动土压力和被动土压力。
1004 第八章 其他结构形式的挡土墙1-2
锚杆由锚固段、张拉自由段及垫板 锚具等三部分组成。
锚固段是指在挡土墙基底以下锚固在稳
定地基中的一段锚杆，它是利用水泥砂 浆对锚杆的握裹力、砂浆与孔壁岩层间 的粘结力和摩阻力进行锚固的。
锚固段以上部分，称为自由段，其长度
土钉可视为小尺寸的被动式锚杆，两者的差异主要表现在以下几个方面： (1)土钉墙是由上而下边开挖边分段施工的，而锚杆挡土墙是自下而上整体施
工的。 (2)锚杆挡土墙应设法防止产生变位；而土钉一般要求土体产生小量位移，从
而使土钉与土体之间的摩阻力得以充分发展。 (3)锚杆只是在锚固段内受力，而自由段只起传力作用；土钉则是全长范围内
另一个工程
先锚后喷法
机械成孔
the machine we use to install the grouted soil anchors and soil nails.
the machine we use to install the grouted soil anchors and soil nails.
由上述可以看出，如果仅加固挖方边坡，则土钉墙是合适的；如果墙后 土体和深部土体稳定性有问题时，则用锚杆挡墙比较合适。
2．土钉墙与加筋土挡土墙的异同
土钉墙与加筋土墙均是通过土体的微小变形使拉筋受力而工作；通过土 体与拉筋之间的粘粘、摩擦作用提供抗拔力，从而使加筋区的土体稳定，并 承受其后的侧向土压力，起重力式挡土墙的作用。
第八章 其他结构形式的挡土墙
第一节 竖向预应力锚杆挡土墙 第二节 土钉墙 第三节 桩板式挡土墙
第一节 竖向预应力锚杆挡土墙
一、概述 二、锚杆设计 三、锚杆有效预拉力计算 四、挡土墙稳定性验算
《土力学》第八章习题及答案
《土力学》第八章习题及答案-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1《土力学》第八章习题及答案第8章土压力一、填空题1.计算车辆荷载引起的土压力时，∑G应为挡土墙的长度与挡土墙后填土的长度乘积面积内的车轮重力。
2.产生于静止土压力的位移为，产生被动土压力所需的微小位移超过产生主动土压力所需的微小位移。
二、名词解释1.被动土压力2.主动土压力三、单项选择题1.挡土墙后填土的内摩擦角φ、内聚力C大小不同，对被动土压力E P大小的影响是：（A）φ越大、C越小，E P越大（B）φ越大、C越小，E P越小（C）φ、C越大，E P越大（D）φ、C越大，E P越小您的选项（）2.朗肯土压力理论的适用条件为：（A）墙背光滑、垂直，填土面水平（B）墙背光滑、俯斜，填土面水平（C）墙后填土必为理想散粒体（D）墙后填土必为理想粘性体您的选项（）3.均质粘性土被动土压力沿墙高的分布图为：（A）矩形（B）梯形（C）三角形（D）倒梯形您的选项（）4.某墙背光滑、垂直，填土面水平，墙高6m，填土为内摩擦角=300、粘聚力C=8.67KPa、重度γ=20KN/m3的均质粘性土，作用在墙背上的主动土压力合力为：（A）60KN/m（B）75KN/m（C）120KN/m（D）67.4KN/m您的选项（）5.某墙背倾角α为100的仰斜挡土墙，若墙背与土的摩擦角δ为100，则主动土压力合力与水平面的夹角为：（A）00（B）100（C）200（D）300您的选项（）6.某墙背倾角α为100的俯斜挡土墙，若墙背与土的摩擦角δ为200，则被动土压力合力与水平面的夹角为：（A）00（B）100（C）200（D）（E）300您的选项（）7.某墙背直立、光滑，填土面水平的挡土墙，高4m，填土为内摩擦角=200、粘聚力C=10KPa、重度γ=17KN/m3的均质粘性土，侧向压力系数K0=0.66。
若挡土墙没有位移，作用在墙上土压力合力E0大小及其作用点距墙底的位置h为：（A）E0=52.64 kN/m 、h=2.67m（B）E0=52.64 kN/m、 h=1.33m（C）E0=80.64 kN/m 、h=1.33m（D）E0=89.76 kN/m 、h=1.33m您的选项（）8.如在开挖临时边坡以后砌筑重力式挡土墙，合理的墙背形式是：（A）直立（B）俯斜（C）仰斜（D）背斜您的选项（）9.相同条件下，作用在挡土构筑物上的主动土压力、被动土压力、静止土压力的大小之间存在的关系是：（A）E P> E a > E o（B）E a> E P > E o（C）E P> E o > E a（D）E o> E P > E a您的选项（）10.若计算方法、填土指标相同、挡土墙高度相同，则作用在挡土墙上的主动土压力数值最大的墙背形式是：（A）直立（B）仰斜（C）俯斜（D）向斜您的选项（）11.设计地下室外墙时，作用在其上的土压力应采用：（A）主动土压力（B）被动土压力（C）静止土压力（D）极限土压力您的选项（）12.根据库仑土压力理论，挡土墙墙背的粗糙程度与主动土压力E a的关系为：（A）墙背越粗糙，K a越大，E a越大（B）墙背越粗糙，K a越小，E a越小（C）墙背越粗糙，K a越小，E a越大（D）E a数值与墙背粗糙程度无关您的选项（）第8章土压力一、填空题1.计算、破坏棱体2.零、大大二、名词解释1.被动土压力：挡土结构在荷载作用下向土体方向位移，使土体达到被动极限平衡状态时，作用在挡土结构上的土压力。
土压力与挡土墙
土压力与挡土墙1.引言土压力指的是土壤中由于自重形成的垂直向下作用的力量，它是设计和施工土木工程如挡土墙时需要考虑的重要因素之一。
挡土墙则是一种常用的结构，用于抵抗土壤的水平推力，以保护建筑物、道路和堤坝免受土壤侵蚀和坍塌。
本文将探讨土压力对挡土墙的影响以及常用的挡土墙结构及其工作原理。
2.土压力的形成与影响土压力的形成是由于土体的自重以及外部施加的荷载导致土壤颗粒间的相互压实和相对位移，从而产生一个向下和向外的力。
土体的类型、密实度、粒径分布以及施加在土体上的荷载等因素都会影响土压力的大小和分布。
土压力对挡土墙的影响主要体现在以下几个方面：2.1 挡土墙的稳定性土压力是挡土墙稳定性设计中重要的考虑因素之一。
挡土墙在承受土压力作用时，必须能够平衡土体的水平推力，以防止挡土墙的倾覆或滑移。
设计挡土墙时需要充分考虑土压力的大小和分布，以确定墙体的尺寸、材料和支护结构等。
2.2 墙身和基础结构的变形土压力会导致挡土墙墙身和基础结构的变形。
墙身受到土压力的作用会发生弯曲和变形，因此需要合理设计挡土墙的截面形状和墙体厚度，以保证结构的稳定性和变形控制。
基础结构受到土压力的影响也会发生沉降和倾斜等变形，需要采取适当的基础处理措施，如加固基础或采用合适的基础形式。
2.3 挡土墙的开挖工作在挡土墙的建设过程中,需要进行土体的开挖工作。
开挖后形成的挖土面会受到土压力的作用，特别是在挖土面上部往下依次深挖的过程中，土压力会导致挖土面的塌方和土体的失稳。
为了保证挖土面的稳定，常常需要采取支护措施，如钢筋混凝土构造、土工合成材料和挡土结构的设置等。
3.常用挡土墙结构及其工作原理为了有效地抵抗土压力，保护建筑物和其他工程设施的稳定，人们设计和建造了各种各样的挡土墙结构。
以下是常见的几种挡土墙结构及其工作原理：3.1 重力挡土墙重力挡土墙是由自身的重量来抵抗背后土压力的，通过墙体的自重产生与土压力相反的水平力，实现力的平衡。
土力学-第8章土压力
2. 主动土压力（Ea）
当挡土墙在墙后填土压力作用下离开填土移动，土 压力逐渐减小，墙后的填土达到极限平衡状态（或破坏） 时，作用在墙上的土压力称为主动土压力。
主动土压力强度σa（KPa）表示。
主动
EA 滑
动
面
13
3. 被动土压力（EP）
当挡土墙在外力作用下向填土挤压，土压力逐渐增 大，墙后填土达到极限平衡状态，作用在墙上的土压 力称为被动土压力。
8.3.2 主动土压力
f
极限平衡条件
31tan2 45 2 2ctan 45 2
Kav K0v v
大主应力 σ1 ＝ σv＝γz
小主应力
σ3 ＝ σx
主动土压力强度 σa ＝ σ3
主动土压力系数
Ka tan245 2
主动土压力强度
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
26
8.3 朗肯土压力理论
小结：朗肯土压力理论
• 墙背垂直光滑，土面水平 • 主动和被动 • 极限平衡条件 • 砂土和粘性土
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
土力学第8章土压力和挡土墙
由于土压力是挡土墙的主要荷载。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。
No Image
挡土墙结构类型对土压力分布的影响
以上两式当β=0时， Ka' ,Kp' 分别变成 Ka,K 了p。
No Image
Ea作用点在距墙体底部1/3H=2.67m处，见图。
No Image
合力点计算为图示面积的形心位置。作用点在距墙体底部1/3H=2.67m处，见图。
水压力的作用点在距离底H2/3=1.33m处。
No Image
No Image
静止土压力
前面图中的O点
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 。
主动土压力
主动土压力：当挡土墙在墙后土体推力作用下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。
被动土压力
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。
挡土墙上的三种土压力
不同土压力的大小关系
挡土墙模型实验、原型观测和理论研究表明：在相同条件下，主 动土压力小于静止土压力，而静止土压力又小于被动土压力，亦即 :
Ea < Eo < Ep
No Image
影响土压力的因素
作用在挡土墙上的土压力是个非常复杂的问题。土压力的大小 受多方面因素的影响：
1. 刚性挡土墙
第八章 土压力和挡土墙
dEa d 1 2 a z K a zK a dz dz 2
可见，主动土压力分布强度沿墙高成三角形分布，土压 力合力的作用点离墙底h/3，方向与墙面的法线成 角
三、被动土压力
当墙受外力作用推向填土，直至土体沿某一破裂面BC 破坏时，土楔ABC向上滑动，并处于被动极限平衡状态。
第八章 土压力和挡土墙
二、主动土压力
主动土压力强度
a 3
无粘性土： 2 a z tan 45 2 或 a zKa 粘性土： a z tan 2 45 2c tan 45
第八章 土压力和挡土墙
墙底B点的土压力强度
aB (h H )Ka (q H )Ka
2. 墙后填土中有地下水 当墙后填土有地下 水时，作用在墙背 上的侧压力有土压 力和水压力两部分， 计算土压力时假设 地下水位上下土的 内摩擦角和墙与土 之间的摩擦角相同。
第八章 土压力和挡土墙
第八章 土压力和挡土墙
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 墙背的土压力减至最小， 称为主动土压力。 3. 被动土压力（墙推土）
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 背的土压力增至最大，称 为被动土压力。
1 E p H 2 tan2 450 2 2
可见，朗肯理论是库仑 理论的特殊情况
沿墙高的土压力分布强度 p ，可通过对 E p 求导
d 1 2 p z K p zK p dz dz 2 dEp
第八章 土压力和挡土墙
第八章 挡土墙
破裂面交于外边坡
二、大俯角墙背的主动土压力——第二破裂面法 （一）出现第二破裂面的条件 1）墙背或假想墙背的倾角必须大于第二破裂面的倾角。 （即：墙背或假想墙背不妨碍第二破裂面的出现） 2）在墙背或假想墙背面上产生抗滑力必须大于其下滑力 （即：使破裂面棱体不沿墙背或假象墙背下滑）
衡重式挡土墙上墙土压力分析图
x
1 b2
0 2 H 0 E y E x tg i E a E x sec i
i
4．求主动土压力Ea的作用点
绘土压应力分布图
h a 3h 3h1 h h 3h0 h 0 Zx h 2 ' ' 3 h 2a h a h1 2h0 h3 dy 0 Z y B Z x tg i
八、墙背填土上的附加荷载
（一）车辆荷载——换算土柱
q ——车辆荷载附加荷载强度，墙高小于 2 m，取 20kN/m2；墙高大于 10 m， 取10kN/m2；墙高在 2～10m 之间时，附加荷载强度用直线内插法计算
（二）其他荷载 作用于墙顶或墙后填土上的人群荷载强度规定为 3kN/m2
作用于挡墙栏杆顶的水平推力采用 0.75kN/m，作用于栏杆扶手上的竖向力采用 1kN/m
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 。
挡土墙与土压力
挡土墙与土压力在我们的日常生活和工程建设中，挡土墙是一种常见的结构。
它默默地承受着土的压力，为我们的道路、边坡和建筑提供了稳定和安全的保障。
那么，什么是挡土墙？土压力又是如何作用于它的呢？挡土墙，简单来说，就是一种用来抵抗土体侧压力，防止土体坍塌或变形的结构。
它可以由各种材料建造，比如砖石、混凝土、钢材等。
在道路的边坡、河岸、建筑的地下室等地方，我们都能看到它的身影。
土压力，顾名思义，就是土体对挡土墙产生的压力。
这可不是一个简单的力量，它的大小和方向会受到很多因素的影响。
首先，土的性质是一个关键因素。
不同类型的土，比如砂土、黏土、粉土等，它们的内摩擦角、黏聚力等参数都不同，这会直接影响土压力的大小。
砂土颗粒较大，内摩擦角较大，产生的土压力相对较大；而黏土的黏聚力较大，土压力的计算就会有所不同。
其次，挡土墙的位移情况也至关重要。
如果挡土墙不发生位移或者位移很小，那么土压力就是静止土压力。
当挡土墙朝着土体方向移动，土压力逐渐增大，直到达到主动土压力状态。
相反，如果挡土墙被推向土体的反方向移动，土压力会增大到被动土压力。
这三种土压力的大小关系通常是：被动土压力＞静止土压力＞主动土压力。
再者，挡土墙的形状和高度也会对土压力产生影响。
比如，直立式挡土墙和仰斜式挡土墙所受到的土压力分布就有所不同。
较高的挡土墙所承受的土压力也会更大。
在实际工程中，准确计算土压力对于设计合理的挡土墙至关重要。
如果土压力计算不准确，挡土墙可能会因为承受不住压力而发生破坏，导致严重的后果。
为了计算土压力，工程师们运用了各种理论和方法。
库仑土压力理论和朗肯土压力理论是其中比较常用的两种。
库仑土压力理论考虑了墙背的倾斜角度、墙后填土的表面倾斜情况等因素，适用于各种形状的挡土墙和填土情况。
朗肯土压力理论则基于半无限土体中的应力状态，计算相对简单，但适用条件相对较窄。
在设计挡土墙时，除了要考虑土压力的大小和分布，还需要综合考虑其他因素。
比如，挡土墙的稳定性，包括抗滑移稳定性和抗倾覆稳定性。
第八章 土压力
2
或
Ea
1
2
H 2Ka
Ea
1 2
H
2Ka
a
dEa dz
zKa
Ea
E
Ka
cos2
cos(
cos2 ( ) )[1 sin( )sin(
)
]2
cos( ) cos( )
－库仑主动土压力系数
Ea
1H 3
HK a
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。
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。
支支撑撑土土坡坡的的 挡挡土土墙墙
挡
填填土土
EE
堤堤岸岸挡挡土土墙墙
土
填填土土
EE
墙
的
几
种
类
型
填填土土
地地下下室室
Ea 滑裂面
Ep 滑裂面
4.三种土压力之间的关系
-△ +△
E
Ep
Eo
Ea
o
-△ △a △p
+△
对同一挡土墙，在填土 的物理力学性质相同的
1.
Ea ＜Eo ＜＜Ep
条件下有以下规律： 2. △p ＞＞△a
二、静止土压力
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
静止土压力强度
二、无黏性土的主动土压力
C
A
G
H
E
－ R
B 分析作用于土楔上的力有：
土力学课件-第八章土压力与挡土墙
库仑主动土压力理论
通过分析墙后填土的剪切破坏来计算 主动土压力，考虑了墙后填土的抗剪 强度。
主动土压力的应用场景
挡土墙设计
在土木工程中，主动土压力是设 计挡土墙的重要依据，需要考虑 挡土墙的稳定性、位移和裂缝等
问题。
边坡稳定性分析
主动土压力的大小和分布对边坡稳 定性有重要影响，可以通过分析主 动土压力来评估边坡的稳定性。
被动土压力的计算方法
经典理论计算方法
根据库仑土压力理论，通过假设墙背光滑、填土表面水平等 条件，计算被动土压力的大小。该方法简单易行，但假设条 件与实际情况存在差异，计算结果可能存在误差。
有限元法
利用数值计算方法，通过建立挡土墙和填土的有限元模型， 模拟填土的应力状态和变形过程，从而得到被动土压力。该 方法考虑因素全面，精度较高，但计算复杂，需要借助专业 软件实现。
主动土压力随墙后填土的沉降 而增大，当填土沉降到一定程 度时，主动土压力达到最大值 。
主动土压力的大小与填土的性 质、压实度、挡土墙的刚度和 位移有关。
主动土压力的计算方法
朗设的极限平衡条件，通过比较 滑动楔体的静力平衡条件来计算主动 土压力。
通过建立挡土墙和填土的有限元模型 ，模拟墙后填土的应力分布和变形， 进而计算主动土压力。
设计步骤
确定设计标准、确定墙高和墙顶宽度 、确定墙背填料和计算土压力、设计 墙身截面、设计排水系统等。
挡土墙的构造与施工方法
构造
挡土墙主要由墙身、基础、排水设施和回填料等组成。
施工方法
根据所选挡土墙类型和地质条件，选择合适的施工方法，如砌筑法、浇筑法、 爆扩法等。
06
挡土墙的稳定性分析
挡土墙的稳定性概念
有限元法
土力学课件土压力及挡土墙设计与边坡稳定
边坡加固措施
加固方案选择
根据边坡的稳定性评价结果，选择合 适的加固方案，如挡土墙、锚杆、注 浆等。
加固效果评估
对加固后的边坡进行稳定性验算，评 估加固效果是否满足设计要求。
边坡监测与预警
监测点布置
根据边坡的地形、地质和工况等因素，合理布置监测点，对边坡的位移、沉降 、应力等进行实时监测。
土力学课件土压力及挡土墙 设计与边坡稳定
目录
• 土压力理论 • 挡土墙设计 • 边坡稳定分析 • 案例分析
01 土压力理论
主动土压力
01
02
03
主动土压力定义
指土体在挡土墙向远离土 体的方向移动过程中，作 用在挡土墙上的侧向压力 。
形成条件
当墙背受到侧向推力作用 ，且墙背摩擦力小于该侧 向推力时，土体沿墙背滑 动。
安全。
抗滑稳定性
分析挡土墙在水平力作用下的 抗滑稳定性，采取相应措施提 高抗滑性能。
抗倾稳定性
验算挡土墙在竖向力作用下的 抗倾稳定性，防止挡土墙发生 倾覆。
抗剪稳定性
根据挡土墙的截面尺寸和材料 强度进行抗剪稳定性分析。
挡土墙结构设计
截面设计
根据挡土墙的高度、材料和作用 力等因素，设计合理的截面尺寸
和形状。
基础设计
根据地质勘察资料和作用力分析， 设计合理的挡土墙基础结构，确保 稳定性。
排水设计
为降低水压力和防止渗流对挡土墙 的影响，需要进行合理的排水设计 。
03 边坡稳定分析
边坡稳定性评价
稳定性评价方法
包括极限平衡法、有限元法、离 散元法等，用于评估边坡在不同 工况下的稳定性。
土力学课后习题答案—第八章
第八章土压力课后习题答案力的墙背填土处于哪一种平衡状态？它与主动、被动土压力状态有何不同？位移及变形对土压力有何影响？下列变化对主动土压力和被动土压力各有什么影响？（1）内摩擦角变大；（2）外摩擦角变小；（3）填土面倾角增大；（4）减小。
土墙墙后要做好排水设施？地下水对挡土墙的稳定性有何影响？哪几种？影响土压力的各种因素中最主要的因素是什么？止土压力时墙背填土处于弹性平衡状态，而主动土压力和被动土压力时墙背填土处于极限平衡状态。
土墙在侧向压力作用下，产生离开土体的微小位移或转动产生主动土压力；当挡土墙的位移的移动或转动挤向土体产生被动土压力。
序号影响因素主动土压力被动土压力1内摩擦角变大减小增大2外摩擦角变小增大减小3填土面倾角增大增大减小4墙背倾斜（俯斜）角减小减小增大果挡土墙墙后没有考虑排水设施或因排水不良，就将使墙后土的抗剪强度降低，导致土压力的增加。
此外，由于墙背积水，又增加了墙倒塌的主要原因。
）主动土压力、静止土压力、被动土压力；（2）挡土墙的位移方向及大小动、静止、被动土压力的定义和产生的条件，并比较三者的数值大小。
【湖北工业大学2005年招收硕士学位研究生试题、长安大学究生入学考试试题（A卷）】力理论的基本假定是什么？【长安大学2005、2006、2007年硕士研究生入学考试试题（A卷）】土压力理论和库仑土压力理论的基本假定及适用条件。
式挡土墙？际工程中，会出现主动、静止或被动土压力的计算？试举例说明。
【华南理工大学2006年攻读硕士学位研究生入学考试试卷】主动土压力是挡土墙在土压力作用下向前转动或移动，墙后土体向下滑动，达一定位移时，墙后土体处于（主动）极限平衡状态，此力，用表示。
是当挡土墙在土压力作用下无任何移动或转动，土体处于静止的弹性平衡状态时，此时墙背所受的土压力为静止土压力，用表示是挡土墙的在外部荷载作用下向填土方向移动或转动时，墙挤压土体，墙后土压力逐渐增大，达到某一位移量时，墙后土体开始上隆土压力达最大值，此时作用在墙背的土压力称为被动土压力。
第8章 土压力
第8章 土压力 土压力定义与应用
土压力 3．土压力的种类 （2）主动土压力：
若挡土墙在土压力作用下向前移动或转动，这时作用 在墙后的土压力将逐渐减小，当墙后土体达到极限平 衡状态，并出现连续滑动面而使得土体下滑时，土压 力减至最小值，此时的土压力称为主动土压力。
主动土压力的合力用Ea（kN/m）表示，主动土压力强 度用pa（kPa）表示。
第8章 土压力 郎肯土压力理论
朗肯土压力状态
主动土压力状态
被动土压力状态
第8章 土压力 郎肯土压力理论
主动土压力 土的极限平衡条件为：
1 3 tan 2 (45 0 ) 2c tan( 45 0 )
2 2
3 1 tan 2 (45 0 ) 2c tan( 45 0 )
第8章 土压力 土压力定义与应用
土压力
太沙基等人通过挡土墙的模型试验，研究了墙的位移与 土压力的关系，发现作用在墙背上的土压力随墙的移动 方向和大小变化。 -△ +△
E
Ep
Ea -△
o
Eo
△a
△p
+△
8
第8章 土压力 土压力定义与应用
土压力 3．土压力的种类 （1）静止土压力：
挡土墙在土压力作用下不发生任何位移或转动，墙后 土体处于弹性平衡状态，这时作用在墙背的土压力称 为静止土压力。 作用在单位长度挡土墙上静止土压力的合力用 E0(kN/m)表示，静止土压力强度用p0（kPa）表示。
第8章 土压力 土压力定义与应用
土压力
2．影响土压力的因素 （1）填土的类型
①填土的重度 ； ②含水量 ； ③内摩擦角 和粘聚力 ； ④填土表面的形状（水平、向上倾斜或向下倾斜）等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第二节 静止土压力计算
静止土压力沿墙高为三角形分布，取单位墙长 计算，作用于墙上的静止土压力为静止土压力分布 图形的面积。
E0 12H2K0
宁夏大学土木与水利工程学院 2009年崔自治
第三节 朗肯土压力理论
一、假定
墙背垂直、光滑、填土面水平。
二、主动土压力
取填土表面下深z处墙土界面间的应力单元体为
1 90 0 218 0 0 1
求解使E取得极值时，填土的理论破裂角cr，
令 dE 0
d
宁夏大学土木与水利工程学院 2009年崔自治
第四节 库伦土压力理论
将cr代入上式得主动土压力
Ea 12H2Ka
co2(s)
Ka
co2sc
os()1
si n()si n()2 cos()cos()
三、被动土压力
第三节 朗肯土压力理论
作用于单位墙长上的主动土压力等于主动土压力分
布图形的面积。对于粘性土，
由于粘聚力的作用，在
墙顶附近主动土压力强
度pa可能为负值，使得 墙土间拉开、没有作用
力，此段脱开的长度称
为临界深度（critical
depth），用z0表示
z0
2c Ka
q
1
E a2(Ha K 2 cK a)(H z0)
宁夏大学土木与水利工程学院 2009年崔自治
第一节 概述
⑶被动土压力Ep（passive earth pressure）：挡土墙
向土体方向位移，且墙后填土的应力达到极限平衡 状态，此时的土压力称为被动土压力。 二、土压力与挡土墙位移的关系
若挡土墙的位移以墙挤压填土为正，离开填土 为负，则土压力与挡土墙位移的关系可用图示曲线 表示。可见，在土压力中，主 动土压力最小，被动土压力最 大。静止土压力、主动土压力 和被动土压力三者的关系为
1 Ka1
q
1
0.4
8m
宁夏大学土木与水利工程学院 2009年崔自治
第三节 朗肯土压力理论
③求主动土压力强度pa
pa(z0q)Ka2c Ka（kPa）
主动土压力强度pa计算列于下表
计算点 cz
v
Ka
c
pa
2
18.0 38.0 0.49 10.0 4.6
3上
38.0 58.0 0.49 10.0 14.4
Ka
tan2(4
50 )
2
式中
v czq
pa：主动土压力强度，kPa； Ka：主动土压力系数； c：墙后填土的粘聚力，kPa；
：墙后填土的内摩擦角，度。
v：填土表面下深z处的竖向应力，kPa；
q ：填土面上的连续均布超载，kPa；
cz ：土的竖向自重应力，kPa。
宁夏大学土木与水利工程学院 2009年崔自治
同学们自行推导。
第八章-土压力与挡土墙
第一节 概述
土压力（earth pressure）:土对挡土墙的侧向压力。 一、土压力分类
1、依据 ⑴挡土墙的位移：平移和转动 ⑵墙后填土的应力状态 2、分类 ⑴静止土压力E0（earth pressure at rest）：挡土墙位 移为0时的土压力。 ⑵主动土压力Ea（active earth pressure）：挡土墙离 开土体位移，且墙后填土的应力达到极限平衡状态， 此时的土压力称为主动土压力。
三、常见情况下土压力计算 1、填土面堆载 =45+/2
宁夏大学土木与水利工程学院 2009年崔自治
第三节 朗肯土压力理论
2、地下水作用 墙后填土中有地下水时，地下水位以下土的重
度采用浮重度，考虑静水压力作用。 3、成层填土
当墙后填土为成层土时，土压力采用相应土层
的强度指标c、分别计算。
宁夏大学土木与水利工程学院 2009年崔自治
宁夏大学土木与水利工程学院 2009年崔自治
第三节 朗肯土压力理论
二、被动土压力
墙顶下深z处，小
主应力3为土的竖向 应力v，大主应力1
等于被动土压力强度 pp，由土体极限平衡 条件可得：
ppvKp2c Kp
Kp
ta2n(4
50)
2
宁夏大学土木与水利工程学院 2009年崔自治
第三节 朗肯土压力理论
Ea E0 Ep
宁夏大学土木与水利工程学院 2009年崔自治
第二节 静止土压力计算
任意深度z处竖向自重应力为z，则该点的静止
土压力强度为
p0 K0z
K0
1
式中
1sin
：墙后填土的重度，kN/m3；
z：计算点到墙顶的距离，m；
K0：静止土压力系数。
：土的有效内摩擦角。
宁夏大学土木与水利工程学院 2009年崔自治
角为，墙背与填土间的 摩擦角为，填土表面与 水平面的夹角为，填土 的内摩擦角为。
宁夏大学土木与水利工程学院 2009年崔自治
第四节 库伦土压力理论
土楔体在自重G、滑 动面反力R和墙背反力E 的作用下处于静力平衡 状态，所以G、R和E构 成的力三角形闭合。由 正弦定理可得：
E W sin1 sin2
3下
38.0 58.0 1/3 0.0 19.3
4
57.8 77.8 1/3 0.0 25.9
④绘主动土压力分布图
宁夏大学土木与水利工程学院 2009年崔自治
第三节 朗肯土压力理论
⑤计算主动土压力Ea
E a 1 2 4 .6 ( 1 0 .4 ) 1 2 8 ( 4 .6 1 .4 ) 4 2 1 2 ( 1 .3 9 2 .9 ) 5 1 .8 60.9kN/m
研究对象。在主动极限平衡状态下，大主应力1为 土的竖向应力v， 小主应力3与主
动土压力强度pa 相等。土体处于 极限平衡状态时， 大、小主应力的 关系为
宁夏大学土木与水利工程学院 2009年崔自治
第三节 朗肯土压力理论
3 1ta 2(4 n 0 5 2 ) 2 cta4n 0 5 ( 2 )
因而有: pavKa2c Ka
第三节 朗肯土压力理论
四、应用举例
某挡土墙高4.5m，墙背垂直、光滑，墙后填土 的种类及性质如图所示，①试求主动土压力；②绘 主动土压力分布图；③计算作用于挡土墙上的侧向 总压力。
解：①Ka1求t主a2n(动405土2压1)力0.4系9数Ka
Ka2ta2n(40522)1 3
②求临界深度z0
z0
2c1
⑥计算水压力Ew Ew12whw2 72.2 kN/m ⑦计算作用于挡土墙上的总压力E EEaEw13.13kN/m
宁夏大学土木与水利工程学院 2009年崔自治
第四节 库伦土压力理论
一、假定 ⑴墙后填土为均质的无粘性土； ⑵土体滑动面为平面； ⑶滑动土楔体为不变形的刚体。
二、主动土压力 设墙背与竖向线的夹