1、6、土壓力、地基承載力和土坡穩定6.1 概述6.2 作用在擋土墻上的土壓力6.3 朗金土壓力理論6.4 庫侖土壓力理論6.5 地基破壞型式及地基承載力6.6 地基極限承載力6.5 土坡和地基穩定分析1.重力式擋土墻2.懸臂式擋土墻墻頂墻基墻趾墻面墻背墻趾墻踵立壁鋼筋擋土墻的類型和結構組成6.1 概述3.扶壁式擋土墻4.錨定板式和錨桿式擋土墻墻趾墻踵扶壁墻板錨定板基巖錨桿給土壓力下定義： 通常是指擋土墻后的填土因自重或外荷載作用對墻背產生的側壓力。E垮塌的重力式擋墻垮塌的護坡擋墻失穩的立交橋加筋土擋土墻懸臂式擋土墻重力式擋土墻加筋式擋土墻靜止壓力被動土壓力主動土壓力土壓力土壓力類型6.2 作用在

2、擋土墻上的土壓力E0H靜止土壓力的分布6.3 朗金土壓力理論 朗肯土壓力理論的假設： 1.擋土墻背面豎直 2.墻背光滑 3.墻后填土面水平0 zK0 z彈性平衡狀態時的莫爾圓自重應力豎直截面上的法向應力6.3.1 朗金土壓力類型 1.土體在水平方向伸展 單元體在水平截面上的法向應力z不變，而豎直截面上的法向應力x卻逐漸減小，直至滿足極限平衡條件（稱為主動朗肯狀態）。0 zK0 za主動朗肯狀態時的莫爾圓 2.土體在水平方向壓縮 單元體在水平截面上的法向應力z不變而豎直截面上的法向應力x卻逐漸增大，直至滿足極限平衡條件（稱為被動朗肯狀態）。0 zK0 zp被動朗肯狀態時的莫爾圓0 zK0 zap

3、三種狀態時的莫爾圓綠色圓代表靜止土壓力狀態藍色圓代表主動土壓力狀態黑色圓代表被動土壓力狀態 1.無粘性土一、土體的極限平衡狀態6.3.2 朗金土壓力計算 2.粘性土 1.無粘性土二、主動土壓力計算EaH無粘性土的主動土壓力強度分布圖 2. 粘性土臨界深度EaH粘性土的主動土壓力強度分布圖adebc三、被動土壓力計算 1. 無粘性土合力：Ep無粘性土的被動土壓力強度分布圖H 2. 粘性土合力：Ep粘性土的被動土壓力強度分布圖6.3 庫侖土壓力理論 6.3.1 庫侖土壓力簡介庫倫土壓力理論的基本假設： 1.墻后的填土是理想的散粒體（粘聚力c=0）； 2.當墻體產生一定位移時，墻后土體將形成破裂體，

4、并沿著墻背和破裂面滑動。 3.滑動破壞面為一通過墻踵的平面。 4.當開始發生滑動時，土體處于極限平衡狀態，破裂體在自重、墻背反力和破裂面反力作用下維持平衡。 5.擋土墻及破裂體均視為剛體。一、主動土壓力 按庫倫理論求主動土壓力WREWREACB6.3.2 庫侖土壓力計算 作用于土楔上的力：1.土楔體的自重 ； 2.破壞面上的反力R；3.墻背對土楔體的反力E；由土楔體的靜力平衡條件得：作用在墻背上的土壓力庫倫主動土壓力的一般表達式：或簡寫為：Emax所對應的擋土墻后填土的破壞角 cr，即為真正滑動面的傾角。 庫倫主動土壓力強度沿墻高呈三角形分布，主動土壓力的作用點在距墻底H/3處。 當墻背垂直、

5、光滑，填土面水平時，庫倫主動土壓力的一般表達式與朗肯公式相同。二、被動土壓力 按庫倫理論求被動土壓力WREWREACB 按求主動土壓力同樣的原理可求得被動土壓力的庫倫公式為：或簡寫為： 庫倫被動土壓力強度沿墻高呈三角形分布，被動土壓力的作用點在距墻底H/3處。 當墻背垂直、光滑，填土面水平時，庫倫被動土壓力的一般表達式與朗肯公式相同。 6.4 土壓力計算方法的一些問題朗肯理論與庫倫理論的比較 1.朗肯土壓力理論： （1）依據：半空間的應力狀態和土的極限平衡條件 （2）概念明確、計算簡單、使用方便 （3）理論假設條件 （4）理論公式直接適用于粘性土和無粘性土 （5）由于忽略了墻背與填土之間的摩擦

6、，主動土壓 力偏大，被動土壓力偏小。為什么？ 2.庫倫土壓力理論： （1）依據：墻后土體極限平衡狀態、楔體的靜力平 衡條件 （2）理論假設條件 （3）理論公式僅直接適用于無粘性土 （4）考慮了墻背與土之間的摩擦力，并可用于墻背 傾斜，填土面傾斜的情況。但庫倫理論假設破 裂面是一平面，與按滑動面為曲面的計算結果 有出入。5.4 地基破壞型式和地基承載力整體剪切破壞局部剪切破壞沖剪破壞5.4.1 地基破壞型式 1.整體剪切破壞 整體剪切破壞型式的壓力沉降關系曲線ps0線性變形階段彈塑性變形階段塑性破壞階段整體剪切破壞oPSPcrpuab臨塑荷載極限荷載整體剪切破壞出現了連續滑動面地表面出現了明顯的

7、隆起上部結構荷載 2.局部剪切破壞 sp局部剪切破壞型式的壓力沉降關系曲線0壓力和沉降關系曲線從一開始就呈現非線性關系局部剪切破壞上部結構荷載未出現連續滑動面地表隆起不明顯 3.沖剪破壞ps沖剪破壞型式的壓力沉降關系曲線0無明顯的轉折現象沖剪破壞地基承載力臨塑荷載pcr地基極限承載力pu5.4.2 地基承載力地基承載力：是指地基承受荷載的能力臨塑荷載：指地基土中將要而尚未出現塑性變形區時的基地壓力。地基極限承載力：地基承受基礎荷載的極限壓力注解：地基承載力的大小一般介于臨塑荷載和極限承載力之間，認為是地基中出現一定的塑性區之后所對相應的狀態。而地基承載力設計值是對極限承載力的一種折減。引出的概

8、念：地基承載力的安全度，地基承載力通過將極限承載力除以一個安全系數K得到，K一般取值23，其物理意義：一種安全儲備。確定地基承載力的方法靜荷試驗或其他原位試驗規范查表方法理論公式方法三類方法確定地基承載力不可能完全相同，尚需結合區域地質條件參照經驗綜合確定課本72頁建筑地基基礎設計規范（GB 50007-2002）中取消了地基承載力特征值表之后，各地有必要建立地方性的地基承載力表。 按塑性開展深度確定地基承載力解題思路： 依據彈性理論求出地基任意點自重應力和附加應力的表達式，再應用極限平衡條件推求塑性區邊界方程，從而通過限定塑性開展區的最大深度獲得地基承載力公式。按塑性開展深度確定地基承載力參

9、見課本59頁，公式3.37按塑性開展深度確定地基承載力按塑性開展深度確定地基承載力將大小主應力代入上式按塑性開展深度確定地基承載力不必描繪整個塑性區得邊界，只需知道塑性展開區相對該基底壓力P的最大深度。利用導數求解推出如下關系式按塑性開展深度確定地基承載力代入右式按塑性開展深度確定地基承載力上式由三項組成，每一項的常量部分可以看作是本項的系數按塑性開展深度確定地基承載力按塑性開展深度確定地基承載力按塑性開展深度確定地基承載力寫成統一的形式，有：參加課本144頁，公式6.47，即為太沙基公式土坡滑動的定義定義：土坡在一定范圍內整體地沿著某一滑動面向下或者向外滑動而喪失其穩定性的現象。（參見下一頁圖片）土坡的失穩的因素6.6 土坡穩定6.6.1 土坡穩定性簡介滑坡的位置的因素影響土坡失穩內因：土體自身抗剪強度的降低外因：剪應力的增加坡底坡腳坡面坡肩坡頂坡高簡單土坡坡角土坡的頂面和底面都是水平的，并伸至無窮遠，土坡由均質土組成。1.無粘性土坡穩定性分析 6.6.2 簡單土坡的