1、第6章 擋土墻上的土壓力Earth pressure on retaining structure第1頁，共50頁。1 土壓力2 朗肯(Rankine)土壓力理論3 庫侖(Coulomb)土壓力理論4 幾種常見的主動土壓力計算第6章 擋土墻上的土壓力主要內容第2頁，共50頁。6.1 土壓力概述什么是擋土結構物（Retaining structure）什么是土壓力(Earth pressure)影響土壓力的因素擋土結構物類型對土壓力分布的影響第3頁，共50頁。擋土結構物及其土壓力第4頁，共50頁。一 、擋土結構物（擋土墻） 用來支撐天然或人工斜坡不致坍塌以保持土體穩定性，或使部分側向荷載傳遞分散

2、到填土上的一種結構物。 由于土體自重、土上荷載或結構物的側向擠壓作用，擋土結構物所承受的來自墻后填土的側向壓力。第5頁，共50頁。擋土墻類型（按剛度及位移方式）: 剛性擋土墻 柔性擋土墻第6頁，共50頁。剛性擋土墻L型T型預應力剛性加筋扶壁圬工式第7頁，共50頁。第8頁，共50頁。混凝土擋土墻及復合排水管完工完工第9頁，共50頁。柔性支護結構錨桿板樁板樁變形基坑支撐上的土壓力變形土壓力分布板樁上土壓力 實測 計算第10頁，共50頁。上海市外環過江隧道岸埋段基坑支撐第11頁，共50頁。 無法打錨桿，相鄰建筑物的基礎較深,地下管線內支撐第12頁，共50頁。地下建筑物發生在土體內部或者與土相鄰的結構

3、物上的壓力豎向土壓力新填土B外土柱內土柱等沉面溝埋式上埋式第13頁，共50頁。二 、土壓力的影響因素土的性質擋土墻的移動方向擋土墻和土的相對位移量土體與墻之間的摩擦擋土墻類型第14頁，共50頁。本章要討論的中心問題剛性擋土墻上的土壓力性質及土壓力計算，包括土壓力的大小、方向、分布及合力作用點。第15頁，共50頁。 在影響土壓力的諸多因素中,墻體位移條件是最主要的因素。墻體位移的方向和相對位移量決定著所產生的土壓力的性質和土壓力的大小。三、土壓力類型第16頁，共50頁。3.被動土壓力（Passive earth pressure)（一） 墻體位移和土壓力性質1.靜止土壓力（Earth press

4、ure at rest)2.主動土壓力（Active earth pressure)第17頁，共50頁。墻體位移對土壓力的影響擋土墻所受土壓力的類型，首先取決于墻體是否發生位移以及位移的方向。其中有三種特定情況下的土壓力，即靜止土壓力、主動土壓力和被動土壓力。擋土墻所受土壓力的大小并不是一個常數，而是隨位移量的變化而變化。第18頁，共50頁。當d =D/H=0 時 （如地下室） E=E01. 靜止土壓力第19頁，共50頁。2. 主動土壓力墻體外移，土壓力逐漸減小，當土體破壞，達到極限平衡狀態時所對應的土壓力(最小)第20頁，共50頁。3. 被動土壓力墻體內移，土壓力逐漸增大，當土體破壞，達到極

5、限平衡狀態時所對應的土壓力(最大)第21頁，共50頁。 計算模型： 可按土體處于側限條件下的彈性平衡狀態進行計算。（二） 靜止土壓力計算第22頁，共50頁。靜止土壓力系數K0對于側限應力狀態： p0=sh =K0sv =u/(1-u)sv = u/(1-u)gzK0=n/(1-n)由于土的 n 很難確定，K0常用經驗公式計算對于砂土、正常固結粘土：K01-sinf svsvshshz第23頁，共50頁。小結擋土墻土壓力土壓力性質影響因素靜止土壓力計算 如何計算主動和被動土壓力？第24頁，共50頁。一.半無限土體中的極限平衡應力狀態和朗肯土壓力：6.2朗肯(Rankine)土壓力理論1.主動極限

6、平衡應力狀態PaK0vv第25頁，共50頁。2、朗肯土壓力理論基本條件和假定條件墻背光滑墻背垂直填土表面水平假設墻后各點均處于極限平衡狀態第26頁，共50頁。二.墻背光滑垂直、墻土表面水平的土壓力計算(一).填土為砂土由于墻背光滑垂直（沒有剪應力），墻背相當于一個半無限土體中的對稱線，墻后為半無限土體的一半。第27頁，共50頁。(一) 填土為砂土1.主動土壓力HH/3HKa主動土壓力分布 墻后破裂面形狀45/2第28頁，共50頁。1.主動土壓力pa=sh=tg2(45-f/2 )gzKa= tg2(45-f/2 )直線分布合力 Ea=1/2 Ka gH2作用點：底部以上1/3H處滑裂面方向：與

7、水平夾角45+f/2 (一) 填土為砂土第29頁，共50頁。HH/3HKa主動土壓力分布第30頁，共50頁。2.被動土壓力(一) 填土為砂土H H/3HKp被動土壓力分布 墻后破裂面形狀45/290+第31頁，共50頁。2.被動土壓力pp=sh=tg2(45+f/2 )gzKp= tg2(45+f/2 )直線分布合力 Ep=1/2 Kp gH2作用點：底部以上1/3H處滑裂面方向：與水平夾角45-f/2 (一) 填土為砂土第32頁，共50頁。1.主動土壓力(二) 填土為粘性土第33頁，共50頁。1.主動土壓力(一) 填土為粘性土HKaHKa-2c KaZ0Ea2c Ka(H-Z0)/3主動區主

8、動土壓力分布第34頁，共50頁。1.主動土壓力zz0 (一) 填土為粘性土總主動土壓力HKaHKa-2c KaZ0Ea2c Ka(H-Z0)/3第35頁，共50頁。2.被動土壓力(一) 填土為粘性土第36頁，共50頁。小結基本條件和假定極限應力分析破壞形式主動和被動砂土和粘性土第37頁，共50頁。如果墻背不垂直，光滑墻后填土任意 如何計算擋土墻后的土壓力？6.3 庫侖土壓力理論第38頁，共50頁。(一) 主動土壓力當b=d=a=0時，即：墻背光滑垂直，填土表面水平時與朗肯土壓力理論一致第39頁，共50頁。(二) 被動土壓力求解方法類似主動土壓力變化,取若干滑裂面,使E最小dE/d =0, 求得

9、，得到：第40頁，共50頁。土壓力分布(二) 被動土壓力第41頁，共50頁。粘性土的圖解法W中包括BCDE第42頁，共50頁。四 朗肯和庫侖土壓力理論的比較（一） 分析方法區別 朗肯 庫侖 極限平衡狀態土體內各點均處于極限平衡狀態剛性楔體,滑面上處于極限平衡狀態極限應力法 滑動楔體法第43頁，共50頁。（二） 應用條件朗肯庫侖1墻背光滑垂直填土水平墻背、填土無限制粘性土一般用圖解法2坦墻坦墻3墻背垂直填土傾斜第44頁，共50頁。（三） 計算誤差-朗肯土壓力理論墻背垂直實際 d 0郎肯主動土壓力偏大郎肯被動土壓力偏小第45頁，共50頁。（三）計算誤差-庫倫土壓力理論由于實際滑裂面不一定是平面主動土壓力偏小不一定是最大值被動土壓力偏大不一定是最小值第46頁，共50頁。（三）計算誤差-與理論計算值比較第47頁，共50頁。（三） 計算誤差-與理論計算值比較第48頁，共50頁。（三）計算誤差-與理論計算值比較=0