土力学第六章 土压力与土坡稳定fanzhechao.ppt
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二、主动土压力
1.无粘性土主动土压力
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或
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2. 粘性土主动土压力
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1
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或
延安宝塔面临滑坡威胁
一、挡土墙 挡土墙是防止土体坍塌的构筑物，在工程建设
领域得到广泛应用。
挡土墙的作用
在土木工程中，遇到在土坡上、下修筑建 筑物时，为了防止土坡发生滑坡和坍塌，需用各 种类型的挡土结构物加以支挡，挡土墙是最常用 的结构物。土体作用在挡土墙上的压力称为土压 力。土压力计算是挡土墙设计的重要依据。
三、被动土压力
1.无粘性土被动土压力
H 3
1
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2. 粘性土被动土压力
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Ea 滑裂面
Ep 滑裂面
墙体位移与土压力类型
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 条件下有以下规律：
1. Ea ＜Eo ＜＜Ep
2. △p ＞＞△a
影响土压力的因素
• 1. 挡土墙的位移（位移的方向和大小）
• 2. 挡土墙的形状（墙背的竖直、倾斜）
土的极限 平衡条件
土压力的计 算方法
半空间的 应力状态
朗肯土压力理论的假设： 1.挡土墙背面竖直、光滑 2.墙后填土面水平 3.墙背与填土间无摩擦力
6.2.2 朗肯土压力类型
f c tg
0 K0 z
z
Active
pressure
At-rest pressure
自重应力 z z
竖直截面上的法向应力 x K0 z
2
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2Ctg
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2
)
例题6.2
• 有一重力式挡土墙高5m，墙背垂直光滑， 墙后填土水平，填土的性质指标： c=10kPa， ψ=40°，γ=18kN/m3，试求作 用于墙上的主动及被动土压力的大小和分 布。
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临界深度
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1
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z0 )2 Ka
• 例题 有一高7m的挡土墙，墙背光滑直立， 填土表面水平，填土的物理力学性质指标： c=12kPa，ψ=20°，γ=18kN/m3, 试求主动 土压力及其作用点位置，并绘出主动土压 力分布图。
（主动土压力、被动土压力）
静止土压力的计算
h K0 v p0 K0 z
E0
1 2
H
2K0
静止土压力系数K0
• 1. 经验值：砂土 0.34~0.45
•
粘性土 0.5~0.7
• 2. 半经验公式： K0 1 sin
• 3. 日本规范，不分土的种类，K0=0.5
6.2 朗肯土压力理论
6.2.1 朗肯土压力简介
弹性平衡状态时的莫尔圆
1.土体在水平方向伸展
单元体在水平截面上的法向应力z不变，而竖直截面上的法 向应力x却逐渐减小，直至满足极限平衡条件（称为主动朗肯
状态）。
1 z 3
Pa=rH2Ka/2
H Pa
H/3
pa=rHKa
f c tg
0 a K0 z
z
主动朗肯状态时的莫尔圆
2.土体在水平方向压缩
第六章
土压力与土坡稳定
6.1 概述 6.2 朗肯土压力理论 6.3 库仑土压力理论 6.4 挡土墙设计 6.5 土坡稳定 6.6 地基承载力
6.1 概述
山体滑坡
峨眉山山体滑坡正在抢修
中国重庆市武隆县发生山体滑坡性地质 灾害的现场。此次滑坡产生土石方二万余立 方米，由于山体中发生风化，加上大量雨水 浸泡，诱发了山体一侧突然发生滑坡灾害。
一、土体的极限平衡状态
1.无粘性土
或
1
3tg2 (45
2
)
1
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2
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3
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或
2.粘3 11性土1t33gtt2gg(224((54455 222)
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2
单元体在水平截面上的法向应力z不变而竖直截面上的 法向应力x却逐渐增大，直至满足极限平衡条件（称为被
动朗肯状态）。
3 z 1
Pp=rH2Kp/2
Pp
H
rHKp
f c tg
0
K0 z z
p
被动朗肯状态时的莫尔圆
f c tg
0 a K0 z z
p
三种状态时的莫尔圆
6.2.3 朗肯土压力计算
• 3. 填土的性质（重度、含水率、内摩擦角、 粘聚力）
三、土压力计算
➢挡土墙计算均属平面应变问题，故在土压力计算中， 均取一延米的墙长度，单位取kN/m，而土压力强度则 取kPa。土压力的计算理论主要有古典的朗肯 （Rankine,1857）理论和库伦（Coulomb,1773）理论。
➢计算方法 1. 静止土压力的计算 2. 郎肯土压力理论、库仑土压力理论
主动土压力 Active earth pressure 被动土压力 Passive earth pressure 静止土压力 Earth pressure at rest
Active pressure
At-rest pressure
Passive pressure
1.静止土压力
挡土墙在压力作用下
不发生任何变形和位
移，墙后填土处于弹
性平衡状态时，作用 在挡土墙背的土压力
Eo
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
3.被动土压力
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， 作用在墙上的土压力
挡土墙类型
➢按结构形式
重力式
悬臂式
扶壁式
锚拉式 （锚碇式）
填土面
E
E
E
码头
隧道侧墙
桥台
土压力通常是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用 对墙背产生的侧压力。
建成后的坡间挡土墙
垮塌的护坡挡土墙
失稳的立交桥加筋土挡土墙
加固后加筋土挡土墙
二、土压力类型
土压力
主动土压力
被动土压力
静止压力
Types of earth pressure?
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二、主动土压力
1.无粘性土主动土压力
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2. 粘性土主动土压力
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或
延安宝塔面临滑坡威胁
一、挡土墙 挡土墙是防止土体坍塌的构筑物，在工程建设
领域得到广泛应用。
挡土墙的作用
在土木工程中，遇到在土坡上、下修筑建 筑物时，为了防止土坡发生滑坡和坍塌，需用各 种类型的挡土结构物加以支挡，挡土墙是最常用 的结构物。土体作用在挡土墙上的压力称为土压 力。土压力计算是挡土墙设计的重要依据。
三、被动土压力
1.无粘性土被动土压力
H 3
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2. 粘性土被动土压力
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Ep 滑裂面
墙体位移与土压力类型
三种土压力之间的关系
-△ +△
E
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o
-△ △a △p
+△
对同一挡土墙，在填土 的物理力学性质相同的 条件下有以下规律：
1. Ea ＜Eo ＜＜Ep
2. △p ＞＞△a
影响土压力的因素
• 1. 挡土墙的位移（位移的方向和大小）
• 2. 挡土墙的形状（墙背的竖直、倾斜）
土的极限 平衡条件
土压力的计 算方法
半空间的 应力状态
朗肯土压力理论的假设： 1.挡土墙背面竖直、光滑 2.墙后填土面水平 3.墙背与填土间无摩擦力
6.2.2 朗肯土压力类型
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竖直截面上的法向应力 x K0 z
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例题6.2
• 有一重力式挡土墙高5m，墙背垂直光滑， 墙后填土水平，填土的性质指标： c=10kPa， ψ=40°，γ=18kN/m3，试求作 用于墙上的主动及被动土压力的大小和分 布。
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• 例题 有一高7m的挡土墙，墙背光滑直立， 填土表面水平，填土的物理力学性质指标： c=12kPa，ψ=20°，γ=18kN/m3, 试求主动 土压力及其作用点位置，并绘出主动土压 力分布图。
（主动土压力、被动土压力）
静止土压力的计算
h K0 v p0 K0 z
E0
1 2
H
2K0
静止土压力系数K0
• 1. 经验值：砂土 0.34~0.45
•
粘性土 0.5~0.7
• 2. 半经验公式： K0 1 sin
• 3. 日本规范，不分土的种类，K0=0.5
6.2 朗肯土压力理论
6.2.1 朗肯土压力简介
弹性平衡状态时的莫尔圆
1.土体在水平方向伸展
单元体在水平截面上的法向应力z不变，而竖直截面上的法 向应力x却逐渐减小，直至满足极限平衡条件（称为主动朗肯
状态）。
1 z 3
Pa=rH2Ka/2
H Pa
H/3
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f c tg
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主动朗肯状态时的莫尔圆
2.土体在水平方向压缩
第六章
土压力与土坡稳定
6.1 概述 6.2 朗肯土压力理论 6.3 库仑土压力理论 6.4 挡土墙设计 6.5 土坡稳定 6.6 地基承载力
6.1 概述
山体滑坡
峨眉山山体滑坡正在抢修
中国重庆市武隆县发生山体滑坡性地质 灾害的现场。此次滑坡产生土石方二万余立 方米，由于山体中发生风化，加上大量雨水 浸泡，诱发了山体一侧突然发生滑坡灾害。
一、土体的极限平衡状态
1.无粘性土
或
1
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1
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单元体在水平截面上的法向应力z不变而竖直截面上的 法向应力x却逐渐增大，直至满足极限平衡条件（称为被
动朗肯状态）。
3 z 1
Pp=rH2Kp/2
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被动朗肯状态时的莫尔圆
f c tg
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三种状态时的莫尔圆
6.2.3 朗肯土压力计算
• 3. 填土的性质（重度、含水率、内摩擦角、 粘聚力）
三、土压力计算
➢挡土墙计算均属平面应变问题，故在土压力计算中， 均取一延米的墙长度，单位取kN/m，而土压力强度则 取kPa。土压力的计算理论主要有古典的朗肯 （Rankine,1857）理论和库伦（Coulomb,1773）理论。
➢计算方法 1. 静止土压力的计算 2. 郎肯土压力理论、库仑土压力理论
主动土压力 Active earth pressure 被动土压力 Passive earth pressure 静止土压力 Earth pressure at rest
Active pressure
At-rest pressure
Passive pressure
1.静止土压力
挡土墙在压力作用下
不发生任何变形和位
移，墙后填土处于弹
性平衡状态时，作用 在挡土墙背的土压力
Eo
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
3.被动土压力
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， 作用在墙上的土压力
挡土墙类型
➢按结构形式
重力式
悬臂式
扶壁式
锚拉式 （锚碇式）
填土面
E
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码头
隧道侧墙
桥台
土压力通常是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用 对墙背产生的侧压力。
建成后的坡间挡土墙
垮塌的护坡挡土墙
失稳的立交桥加筋土挡土墙
加固后加筋土挡土墙
二、土压力类型
土压力
主动土压力
被动土压力
静止压力
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