7土力学与基础工程第六章-土压力计算VIP专享VIP免费

第六章土压力计算•第一节概述•第二节静止土压力计算•第三节朗肯土压力理论•第四节库仑土压力理论•学习目标•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。•学习要求•1．掌握静止土压力、主动土压力、被动土压力的形成条件；•2．掌握朗肯土压力理论；•3.掌握库仑土压力理论；•4．解有超载、成层土、有地下水情况的土压力计算；•5.了解土压力计算在实际工程中存在的问题。第一节概述•土建工程中许多构筑物如挡土墙、隧道和基坑围护结构等挡土结构起着支撑土体，保持土体稳定，使之不致坍塌的作用；•而另一些构筑物如桥台等则受到土体的支撑，土体起着提供反力的作用，如图6-1所示。•在这些构筑物与土体的接触面处均存在侧向压力的作用，这种侧向压力就是土压力。E填土面码头桥台E隧道侧墙E挡土墙应用举例•建成后的坡间挡土墙钢筋混凝土挡土墙加筋土挡墙挡土墙发生事故的例子•多瑙河码头岸墙滑动•英国伦敦铁路挡土墙滑动图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•由于土压力是作用在挡土结构上的主要荷载，因此设计挡土结构时首先要确定土压力的性质、大小、方向和作用点。•作用在挡土结构上的土压力，按挡土结构的位移方向、大小及土体所处的三种极限平衡状态，可分为三种：静止土压力、主动土压力和被动土压力。•被动土压力•主动土压力•静止土压力•土压力•1.静止土压力E0•如果挡土结构在压力作用下，其本身不发生任何变形和位移（移动或转动），墙后填土处于弹性平衡状态时，作用在挡土墙背的土压力称为静止土压力。•Eo土压力类型•2.主动土压力Ea•挡土结构在土压力作用下向离开土体的方向位移，随着这种位移的增大，作用在挡土结构上的土压力将从静止土压力逐渐减小。当上体达到主动极限平衡状态时，作用在挡土结构上的土压力称为主动土压力。滑裂面•Ea•3.被动土压力Ep•Ep滑裂面•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的土压力称为被动土压力。•实际上，土压力是土体与挡土结构之间相互作用的结果，大部分情况下的土压力均介于上述三种极限状态土压力之间。•试验结果表明，土压力的大小及分布与作用在挡土结构上的土体性质、挡土结构本身的材料及挡土结构的位移有关，其中挡土结构的位移情况是影响土压力性质的关键因素。•4.三种土压力之间的关系•-△•+△+△-△Eo△a△pEaEoEp•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•右图表示了土压力与挡土结构位移s之间的关系，可见产生被动土压力所需要的位移量大大超过产生主动土压力所需要的位移量。•图6-3土压力与挡土结构位移之间的关系•土压力的计算是个比较复杂的问题，其实质是土的抗剪强度理论的一种应用。•静止土压力的计算主要应用了弹性理论方法和经验方法；•主动土压力和被动土压力的计算则是应用了土体极限平衡理论，•计算方法包括经典的朗肯土压力理论(Rankine‘searthpressuretheory)和库仑土压力理论以及以上述理论为基础发展起来的计算方法和图解方法。•土压力的计算一般按平面问题考虑。第二节静止土压力计算•一、墙背竖直时的静止土压力•计算•（1）土压力计算•根据半无限弹性体在无侧移的条件下侧压力与竖向应力之间的关系，该处的静止土压力强度p0可按下式计算：•式中：K0为静止土压力系数，其值可用室内或原位试验确定；•γ为土体重度，kN／m3。•土的静止土压力系数K0值可在室内用K0三轴仪或应力路径三轴仪测得；在原位则可用自钻式旁压仪测试得到。•在缺乏试验资料时，可用下述经验公式估算K0：•砂性土：•粘性土：•超固结粘土：•式中φ`——土的有效内摩擦角，°；•OCR——土的超固结比。•（2）土压力分布•静止土压力沿挡土结构竖向为三角形分布，如上图所示。•如果取单位挡土结构长度，则作用在挡土结构上的静止土压力E0为：•式中：h为挡土结构高度，m。•E0的作用点在距墙底h/3处。二、墙背倾斜时的静止土压力计算•对于挡土墙背倾斜的情况（如图），作用在单位长度上的静止土压力可根据土楔体ABB′的静力平...