土压力与滑坡推力计算资料下载.pdf
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墙背(面)与竖直面的夹角:
墙背(面)与竖直面的夹角EaEa:
主动土压力:
主动土压力EpEp:
被动土压力:
被动土压力底宽底宽墙高墙高
(一)土压力的概念
(一)土压力的概念图2.1-1描述挡土墙的基本术语图2.1-1描述挡土墙的基本术语
(一)土压力的概念
(一)土压力的概念挡土结构与墙后土体之间存在相互作用力,其中,土体作用于挡土结构上的压力,称为土压力挡土结构与墙后土体之间存在相互作用力,其中,土体作用于挡土结构上的压力,称为土压力。
影响因素如下:
。
(1)墙后土体性质,
(1)墙后土体性质,包括土体岩性、重度、内摩擦角和粘聚力的大小等;
包括土体岩性、重度、内摩擦角和粘聚力的大小等;
(2)墙后地面形态及地面超载
(2)墙后地面形态及地面超载;
(3)墙体特征:
包括材料、高度及结构形式、墙背的形状和光滑程度;
(4)挡土墙的约束条件,(4)挡土墙的约束条件,它决定了挡土墙的位移方向和位移量。
挡土墙的位移方向和位移量决定土压力类型,当然决定土压大小。
它决定了挡土墙的位移方向和位移量。
(5)外界条件:
如地震、地下水、浸水等。
以墙身的位移、墙高和墙后土体性质等最为重要。
(二二二二)土压力的分类土压力的分类土压力的分类土压力的分类
(1)静止土压力
(1)静止土压力(EE00)挡土墙固定不动时(不产生变形和位移),墙后填土处于弹性平衡状态,则作用在挡土墙上的土压力称为静止土压力。
使挡土墙保持不动的条件是:
墙身尺寸足够大、墙身与基础牢固的联接在一起、地基不产生不均匀沉降等。
挡土墙固定不动时(不产生变形和位移),墙后填土处于弹性平衡状态,则作用在挡土墙上的土压力称为静止土压力。
(2)主动土压力
(2)主动土压力(EaEa)当挡墙离开土体向前(外侧)移动时,在土体中产生破裂面AB,同时在此破裂面上产生抗剪力,因而减少了作用在墙上的土压力。
此时墙后土体处于主动极限平衡状态,作用在挡土墙上的土压力达到最小值,称为主动土压力。
即土压力方向与挡墙的位移方向相同。
当挡墙离开土体向前(外侧)移动时,在土体中产生破裂面AB,同时在此破裂面上产生抗剪力,因而减少了作用在墙上的土压力。
(3)被动土压力(3)被动土压力(EpEp)当挡土墙挤压墙后土体并产生位移时,作用在墙上的土压力增大,最终达到被动极限平衡状态,产生破裂面AC,AC面上的抗剪力增大了作用在墙上的土压力。
此时作用在墙上的土压力达到最大值,称为被动土压力。
即土压力方向与挡墙的位移方向相反当挡土墙挤压墙后土体并产生位移时,作用在墙上的土压力增大,最终达到被动极限平衡状态,产生破裂面AC,AC面上的抗剪力增大了作用在墙上的土压力。
即土压力方向与挡墙的位移方向相反。
图2.1-2图2.1-2土压力及其相互关系可用下图表示:
土压力及其相互关系可用下图表示:
主要认识:
(1)大小方面
(2)达到极限状态的位移条件主要认识:
(1)大小方面
(2)达到极限状态的位移条件图2.1-3三种土压力的关系图2.1-3三种土压力的关系(三)土压力的确定方法(三)土压力的确定方法?
()静止土压力:
?
)基于弹性理论计算方法)基于弹性理论计算方法?
)基于经验系数计算方法)基于经验系数计算方法?
()主动土压力和被动土压力()主动土压力和被动土压力?
)朗肯土压力理论及改进方法)朗肯土压力理论及改进方法?
)库仑土压力理论及改进方法)库仑土压力理论及改进方法?
)图解法,如库尔曼图解法,楔体试算法)图解法,如库尔曼图解法,楔体试算法2.1.2静止土压力计算2.1.2静止土压力计算当挡土墙不产生平动和转动,处于静止状态时,墙后土体处于弹性平衡状态。
此时,作用在墙背上任意深度的静止土压应力当挡土墙不产生平动和转动,处于静止状态时,墙后土体处于弹性平衡状态。
此时,作用在墙背上任意深度的静止土压应力pp00按下式计算:
按下式计算:
式中:
土体的重度(水下取浮容重);
hh计算点距填土表面的深度;
计算点距填土表面的深度;
KK00静止土压力系数。
静止土压力系数。
hKKpozoo=(2222-1111)图2.1-4静止土压力计算模式图2.1-4静止土压力计算模式)sin1(0=RK=10K
(2)
(2)KK0的确定0的确定目前尚无成熟的公式计算静止土压力系数,一般可取:
砂土的K00.340.45,粘土K00.50.7。
可以查有关手册获得更多数值。
也可按下列半经验公式计算:
目前尚无成熟的公式计算静止土压力系数,一般可取:
据弹性理论:
固结土:
(1)静止土压力的适用范围据弹性理论:
(1)静止土压力的适用范围地下室外墙、基岩上的挡墙、桥的拱座等。
地下室外墙、基岩上的挡墙、桥的拱座等。
上式中:
为泊松比;
为土的内摩擦角。
R为超固结比。
(3)静止土压力的分布(3)静止土压力的分布由(2-1)式可见,对均质土体,当墙后地面为平面时,静止土压力呈三角形分布,合力作用点在墙踵以上三分之一墙高处。
总土压力由(2-1)式可见,对均质土体,当墙后地面为平面时,静止土压力呈三角形分布,合力作用点在墙踵以上三分之一墙高处。
总土压力E0E0为:
为:
ooKHE221=(2-2)(2-2)式中:
H式中:
H挡土墙的高度。
当挡土墙的高度。
当墙后土体分层墙后土体分层时,应分开计算分层界面的自重应力。
分层界面上下,虽然自重应力相同,但是各层的静止土压力系数不同。
时,应分开计算分层界面的自重应力。
oSzozK=oXzozK=SK0XK0图2.1-5墙后土体分层时,静止土压力分布图2.1-5墙后土体分层时,静止土压力分布2.1.3朗肯土压力理论及其改进方法2.1.3朗肯土压力理论及其改进方法
(1)朗肯理论的基本假定(朗肯,英国,1857a)
(1)朗肯理论的基本假定(朗肯,英国,1857a)1)从极限平衡概念出发研究土体的稳定性,为平面应变问题;
1)从极限平衡概念出发研究土体的稳定性,为平面应变问题;
2)假设地面为水平面(当然也可为2)假设地面为水平面(当然也可为“斜平面斜平面”),且沿深度和侧向都无限延伸(半无限土体);
),且沿深度和侧向都无限延伸(半无限土体);
3)墙背竖直光滑,墙背与土体之间无摩擦力;
4)墙体位移导致墙后土体处于极限平衡状态。
这样,墙后处于极限平衡状态的土体实际上为平面破裂面限定的三棱柱体。
破裂棱体外仍处于弹性平衡状态。
主动土压力AB主动土压力ABEaEa1133245+图2.1-6朗肯主动土压力图2.1-6朗肯主动土压力图2.1-6朗肯图2.1-6朗肯被动土压力被动土压力EPEPACAC1133245朗肯朗肯朗肯朗肯理论模式理论模式理论模式理论模式墙后土体处于极限平衡状态,一般用墙后土体处于极限平衡状态,一般用直线型摩尔直线型摩尔库仑强度理论来描述。
该强度理论的库仑强度理论来描述。
该强度理论的主要表达形式有:
主要表达形式有:
tgc+=2cos223131+=2sin231=ctgc+=2sin3131)245
(2)245(231+=ootgctg)245
(2)245(213=ootgctg1133
(2)朗肯土压力公式
(2)朗肯土压力公式由摩尔由摩尔库伦强度理论,可以获得极限平衡条件下墙后任意深度处土体的水平应力,即主动或被动土压力:
库伦强度理论,可以获得极限平衡条件下墙后任意深度处土体的水平应力,即主动或被动土压力:
)245
(2)245(2=ootgcZtgpaKcZK=2主动土压力被动土压力主动土压力被动土压力)245
(2)245(2+=ootgcZtgppKcZK+=2)245
(2)245(231+=ootgctgp)245
(2)245(213=ootgctga
(2)朗肯土压力公式
(2)朗肯土压力公式由摩尔由摩尔库伦强度理论,可以获得极限平衡条件下墙后任意深度处土体的水平应力,即主动或被动土压力:
EaEaH0/3H0/3paaKcZK=2主动土压力主动土压力a则如果:
则如果:
0c0=Z处处02=aaKc土压力为零的深度,即临界深度:
土压力为零的深度,即临界深度:
02=aaaKcZKaKcZ20=临界深度:
临界深度:
在上述土压力计算公式的基础上,在上述土压力计算公式的基础上,计算土压力合力及作用点位置。
计算土压力合力及作用点位置。
HHH0H0(3)讨论、应用及改进(3)讨论、应用及改进1)实际观测表明:
1)实际观测表明:
朗金土压力的计算结果与实测土压力有偏差。
这是因为墙背与土体之间实际上是有摩擦力的。
一般:
主动土压力主动土压力偏大(摩擦力起减小土压力的作用);
偏大(摩擦力起减小土压力的作用);
被动土压力被动土压力偏小(摩擦力起增大土压力的作用)。
偏小(摩擦力起增大土压力的作用)。
这样,用于设计,偏于安全。
wREwRE2)当平面地面有超载时,并假定垂直超载分布面积足够大,由于主动土压力状态和和被动土压力状态的主应力方向与自重应力状态时的方向相同,故,地面超载相当于增大了垂直方向上的主应力。
所以有:
2)当平面地面有超载时,并假定垂直超载分布面积足够大,由于主动土压力状态和和被动土压力状态的主应力方向与自重应力状态时的方向相同,故,地面超载相当于增大了垂直方向上的主应力。
aaoaKcKZq2)(+=ppopKcKZq2)(+=0qZ(3)讨论、应用及改进(3)讨论、应用及改进3)倾斜地面时的土压力(只针对无粘性土)3)倾斜地面时的土压力(只针对无粘性土)墙后填土表面为倾斜地面,与水平面夹角为墙后填土表面为倾斜地面,与水平面夹角为时,此时时,此时作用于垂直面上的主动土压力作用
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- 压力 滑坡 推力 计算