土力学土压力

(H-Z0)/3 HKa-2c Ka
概述
挡 土 结 构 物 及 其 土 压 力
支支撑撑土土坡坡的的 挡挡土土墙墙
Leabharlann Baidu填填土土
EE
堤堤岸岸挡挡土土墙墙
Rigid wall
填填土土
EE
地地下下室室
地地下下室室侧侧墙墙
拱拱桥桥桥台台
填填土土
EE
填填土土
EE
概述
一 挡土结构物（挡土墙）
用来支撑天然或人工斜坡不致坍 塌以保持土体稳定性，或使部分 侧向荷载传递分散到填土上的一 种结构物。
(最大)
D D
填土
_D H
填土
E E0 Ea
地下室H
地d 下 +室HD侧墙
拱桥桥台
E
1~5% 1~5%0
（二） 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。
静止土压力系数K0
对于侧限应力状态：
p0
sh
K0s v
n 1n
z
n K0 1n
sv
z
sh
sh
sv
• 由于土的 n 很难确定，K0常 用经验公式计算
作用点：底部以上1/3H处
滑裂面方向：与水平夹角45-/2
§2 朗肯土压力理论
(二) 填土为粘性土
1.主动土压力
Pa
sv s
pa
sh
z
tan 2 (45o
)
2
2c tan( 45o
)
2
pa zKa 2c Ka
§2 朗肯土压力理论
(一) 填土为粘性土
1.主动土压力
Z0
主
Ea
动
区
2c Ka
H/3
HKa
§2 朗肯土压力理论
(一) 填土为砂土
2.被动土压力
H
90+
H/3
45－/2
HKp
被动土压力分布 墙后破裂面形状
§2 朗肯土压力理论
(一) 填土为砂土
2.被动土压力
sv
s
pp=sh=tan2(45+/2 )z
Pp
Kp= tan2(45+/2 )
直线分布
合力: Ep=1/2 Kp H2
概述
挡土结构物上的土压力
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。
概述
挡土墙类型（按刚度及位移方式）: 刚性挡土墙 柔性挡土墙
§1
刚性挡土墙
扶壁
L型
T型 刚性加筋 预应力
圬 工 式
混凝土挡土墙及复合排水管
完工
完工
§6.1 概述
柔性支护结构
土力学2
第一章 挡土结构物上的土压力
Earth pressure on retaining structure
学习要求：
掌握土压力的基本概念与常用计算方法，初步具 备将土压力理论应用于一般工程问题的能力。 1.掌握静止土压力、主动、被动土压力的形成条件； 2.掌握朗肯土压力理论和库仑土压力理论； 3.了解有超载、成层土、有地下水情况的土压力计 算。
1. 土的性质 2. 挡土墙的移动方向 3. 挡土墙和土的相对位移量 4. 土体与墙之间的摩擦 5. 挡土墙类型
本章要讨论的中心问题
刚性挡土墙上的土压力性质及土 压力计算，包括土压力的大小、 方向、分布及合力作用点。
三 土压力类型
在影响土压力的诸多因素中,墙体 位移条件是最主要的因素。墙体 位移的方向和相对位移量决定着 所产生的土压力的性质和土压力 的大小。
２．挡土墙所受土压力的大小并不是 一个常数，而是随位移量的变化而 变化。
§1 概述
1. 静止土压力
土压力 E Ep
D D H
D D
E0
H
_D H
Ea
d
+
D H
1~5% 1~5%0
支撑土坡的 挡土墙
当d =D/H=填0土 时
E
（如地下室）
E=E0
填土
地下室
E 地下室侧墙
§1 概述
2. 主动土压力
土压力 E
§1 概述
（一） 墙体位移和土压力性质
2.主动土压力
（Active earth pressure)
1.静止土压力
（Earth pressure at rest)
3.被动土压力
（Passive earth pressure)
墙体位移对土压力的影响
１．挡土墙所受土压力的类型，首先 取决于墙体是否发生位移以及位移 的方向。其中有三种特定情况下的 土压力，即静止土压力、主动土压 力和被动土压力。
1.主动土压力
H
H/3
45＋/2
HKa
主动土压力分布 墙后破裂面形状
§2 朗肯土压力理论
(一) 填土为砂土
1.主动土压力
Pa
sv s
pa=sh=tan2(45-/2 )z
Ka= tan2(45-/2 )
直线分布
合力: Ea=1/2 Ka H2
H
作用点：底部以上1/3H处
滑裂面方向：与水平夹角:45+/2
D D
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
H D D
E0
H
_D H
Ea
d
+
D H
1~5% 1~5%0
支撑土坡的 挡土墙
填土
E
堤
§1 概述
3. 被支动撑土土坡的 压力 挡土墙 填土 E
土压力 E Ep
D D H
墙体内移， 土压力逐渐增填大土，E 堤岸挡当土土墙 体破坏， 达到极限平衡状态 时所对应的土压力
第一章 挡土结构物上的土压力
§1 土压力 §2 朗肯(Rankine)土压力理论 §3 库仑(Coulomb)土压力理论 §4 几种常见的主动土压力计算 库仑
C. A. Coulomb (1736-1806)
§1 概述
➢什么是挡土结构物Retaining structure ➢什么是土压力(Earth pressure) ➢影响土压力的因素 ➢挡土结构物类型对土压力分布的影响
• 对于砂土、正常固结粘土： K0 1 sin '
小结
• 挡土墙 • 土压力 • 土压力性质 • 影响因素 • 静止土压力计算
如何计算主动和被动土压力？
§2 朗肯(Rankine)土压力理论
一.半无限土体中的极限平衡应力状态和朗肯土压力：
1.主动极限平衡应力状态
pa K 0s v
sv sv
§2 朗肯土压力理论
朗肯土压力理论基本条件和假定
条件
墙背光滑 墙背垂直 填土表面水平
假设
墙后各点均处于极限平衡状态
§2 朗肯土压力理论
二.墙背光滑垂直、墙土表面水平的土压力计算
(一).填土为砂土
由于墙背光滑垂直（没有剪应力）， 墙背相当于一个半无限土体中的对称线，墙 后为半无限土体的一半。
§2 朗肯土压力理论
(一) 填土为砂土
锚杆 板桩
板桩变形
板桩上土压力 实测 计算
变形
土压力分布
基坑支撑上的土压力
上海市外 环过江隧 道岸埋段 基坑支撑
§6.1 概述
内支撑
无法打锚杆，相邻建 筑物的基础较深,地 下管线
§1
地下建筑物
B
新填土
外内 土土 柱柱
等沉面
发生沟在埋土式体内部或者与上土埋相式邻的结构 物上的压力竖向土压力
二 土压力的影响因素