土壓力和土坡PPT課件

1、山體滑坡6.1 概述第1頁(yè)/共62頁(yè) 峨眉山山體滑坡正在搶修第2頁(yè)/共62頁(yè)中國(guó)重慶市武隆縣發(fā)生山體滑坡性地質(zhì)災(zāi)害的現(xiàn)場(chǎng)。此次滑坡產(chǎn)生土石方二萬(wàn)余立方米，由于山體中發(fā)生風(fēng)化，加上大量雨水浸泡，誘發(fā)了山體一側(cè)突然發(fā)生滑坡災(zāi)害。第3頁(yè)/共62頁(yè)延安寶塔面臨滑坡威脅第4頁(yè)/共62頁(yè)土壓力通常是指擋土墻后的填土因自重或外荷載作用對(duì)墻背產(chǎn)生的側(cè)壓力。E填土面碼頭橋臺(tái)E隧道側(cè)墻E第5頁(yè)/共62頁(yè)擋土墻應(yīng)用舉例第6頁(yè)/共62頁(yè)第7頁(yè)/共62頁(yè)護(hù)坡樁形成的擋土結(jié)構(gòu)第8頁(yè)/共62頁(yè)加筋土擋墻第9頁(yè)/共62頁(yè)E填土重力式擋土墻擋土墻在土壓力的作用下離開(kāi)墻后填土發(fā)生位移墻體位移與土壓力類(lèi)型第10頁(yè)/共62頁(yè)第11頁(yè)

2、/共62頁(yè)第12頁(yè)/共62頁(yè)第13頁(yè)/共62頁(yè)天然壩 壩高290 m滑坡堰塞湖 庫(kù)容15億方第14頁(yè)/共62頁(yè)靜止壓力被動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力土壓力土壓力類(lèi)型第15頁(yè)/共62頁(yè) 擋土墻可能的位移方向不同，強(qiáng)背面承受土壓力的類(lèi)型與大小不同。 擋土墻所受土壓力的大小并不是一個(gè)常數(shù)，而是隨位移量的變化而變化。第16頁(yè)/共62頁(yè)一、土壓力類(lèi)型及產(chǎn)生條件靜止土壓力E0 擋土墻為剛性不動(dòng)時(shí)，墻后填土處于靜止?fàn)顟B(tài)不產(chǎn)生位移和變形（處于彈性平衡狀態(tài)），此時(shí)作用在擋土墻上的土壓力。填土6.1 土壓力產(chǎn)生的條件第17頁(yè)/共62頁(yè)EE對(duì)稱(chēng)的剛性擋土墻在各種力的共同作用下靜止不動(dòng)第18頁(yè)/共62頁(yè) 靜止土壓力z z zs

3、zshshsz計(jì)算自重應(yīng)力的假定與靜止土壓力產(chǎn)生的條件相同zzszkhs0zkphs00hh/320021hkEK0 常用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算對(duì)于砂土、正常固結(jié)粘土sin10KkPakN/mhk0第19頁(yè)/共62頁(yè) 擋土墻背離填土方向轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)，至墻后填土達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在擋土墻上的土壓力。主動(dòng)土壓力Ea = H土壓力E15EafE墻體外移，土壓力逐漸減小第20頁(yè)/共62頁(yè)Ep土壓力E- H15% 擋土墻向填土方向轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)，至墻后填土達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在擋土墻上的土壓力。被動(dòng)土壓力EpfE墻體內(nèi)移，土壓力逐漸增大第21頁(yè)/共62頁(yè)E橋面拱橋橋臺(tái)擋土墻在各種力的共同作用下向墻后填土擠壓第

4、22頁(yè)/共62頁(yè)6.2 朗肯土壓力理論6.2.1 朗肯土壓力簡(jiǎn)介土的極限平衡條件半空間的應(yīng)力狀態(tài)土壓力的計(jì)算方法 朗肯土壓力理論的假設(shè)： 1.擋土墻背面豎直 2.墻背光滑 3.墻后填土面水平第23頁(yè)/共62頁(yè) 1.無(wú)粘性土 s ss ss ss s s ss s s ss ssin )245( )245( 3131213231 或或或或tgtg一、土體的極限平衡狀態(tài)6.2.3 朗肯土壓力計(jì)算第24頁(yè)/共62頁(yè) 2.粘性土)245(2)245( )245(2)245( 213231 s ss s s ss s tgctgtgctg或或第25頁(yè)/共62頁(yè) aaazKztg s s s s 或或)2

5、45(2 1.無(wú)粘性土二、主動(dòng)土壓力計(jì)算aaaKHEtgHE22221)245(21 或或第26頁(yè)/共62頁(yè)EaH3H無(wú)粘性土的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度分布圖aHK 第27頁(yè)/共62頁(yè) 2. 粘性土aaaaKczKtgcztg2)245(2)245(2 s s s s或或 2202221)2)(21cKcHKHKcHKzHEaaaaa aKcz 20 臨界深度第28頁(yè)/共62頁(yè)EaH30zH 粘性土的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度分布圖aHK adebc0z第29頁(yè)/共62頁(yè)三、被動(dòng)土壓力計(jì)算 1. 無(wú)粘性土pppzKztg s s s s 或或)245(2ppKHE221 第30頁(yè)/共62頁(yè)Ep無(wú)粘性土的被動(dòng)土壓力強(qiáng)

6、度分布圖pHK 3HH第31頁(yè)/共62頁(yè) 2. 粘性土ppppKczKtgcztg2)245(2)245(2 s s s s或或pppKcHKHE2212 第32頁(yè)/共62頁(yè)EpppKcHK2 pKc2粘性土的被動(dòng)土壓力強(qiáng)度分布圖第33頁(yè)/共62頁(yè) 四、當(dāng)填土面有均布荷載時(shí)的土壓力計(jì)算 當(dāng)擋土墻后填土面有連續(xù)均布荷載作用時(shí)，土壓力的計(jì)算方法是將均布荷載換算成當(dāng)量的土重。 qh 第34頁(yè)/共62頁(yè)Ea填土面有均布荷載的土壓力計(jì)算aKHh)( H qh q第35頁(yè)/共62頁(yè)6.3 庫(kù)侖土壓力理論 6.3.1 庫(kù)侖土壓力簡(jiǎn)介土的極限平衡狀態(tài)滑動(dòng)楔體靜力平衡條件土壓力的計(jì)算方法庫(kù)倫土壓力理論的基本假設(shè)

7、： 1.墻后的填土是理想的散粒體（粘聚力c=0）； 2.滑動(dòng)破壞面為一通過(guò)墻踵的平面。第36頁(yè)/共62頁(yè)一、主動(dòng)土壓力 按庫(kù)倫理論求主動(dòng)土壓力WREWREACB 6.3.2 庫(kù)侖土壓力計(jì)算第37頁(yè)/共62頁(yè) 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(duì)土楔體的反力E； 由土楔體的靜力平衡條件得： ABCW)sin()sin( WE)sin()sin(cos)sin()cos()cos(2122 HE作用在墻背上的土壓力第38頁(yè)/共62頁(yè)庫(kù)倫主動(dòng)土壓力的一般表達(dá)式：2222)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos)(cos21 HEa或aaKHE22

8、1 0 ddEEmax所對(duì)應(yīng)的擋土墻后填土的破壞角 cr，即為真正滑動(dòng)面的傾角。第39頁(yè)/共62頁(yè) 庫(kù)倫主動(dòng)土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，主動(dòng)土壓力的作用點(diǎn)在距墻底H/3處。 當(dāng)墻背垂直、光滑，填土面水平時(shí)，庫(kù)倫主動(dòng)土壓力的一般表達(dá)式與朗肯公式相同。)245(2122 tgHEa第40頁(yè)/共62頁(yè)二、被動(dòng)土壓力 按庫(kù)倫理論求被動(dòng)土壓力WREWREACB 第41頁(yè)/共62頁(yè) 按求主動(dòng)土壓力同樣的原理可求得被動(dòng)土壓力的庫(kù)倫公式為：2222)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos)(cos21 HEp或ppKHE221 第42頁(yè)/共62頁(yè) 庫(kù)倫被動(dòng)土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，被動(dòng)

9、土壓力的作用點(diǎn)在距墻底H/3處。 )245(2122 tgHEp 當(dāng)墻背垂直、光滑，填土面水平時(shí)，庫(kù)倫被動(dòng)土壓力的一般表達(dá)式與朗肯公式相同。第43頁(yè)/共62頁(yè) 6.4 土壓力計(jì)算方法的一些問(wèn)題朗肯理論與庫(kù)倫理論的比較 1.朗肯土壓力理論： （1）依據(jù)：半空間的應(yīng)力狀態(tài)和土的極限平衡條件 （2）概念明確、計(jì)算簡(jiǎn)單、使用方便 （3）理論假設(shè)條件 （4）理論公式直接適用于粘性土和無(wú)粘性土 （5）由于忽略了墻背與填土之間的摩擦，主動(dòng)土壓 力偏大，被動(dòng)土壓力偏小。第44頁(yè)/共62頁(yè) 2.庫(kù)倫土壓力理論： （1）依據(jù)：墻后土體極限平衡狀態(tài)、楔體的靜力平 衡條件 （2）理論假設(shè)條件 （3）理論公式僅直接適用

10、于無(wú)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(kù)倫理論假設(shè)破 裂面是一平面，與按滑動(dòng)面為曲面的計(jì)算結(jié)果 有出入。第45頁(yè)/共62頁(yè)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6.5 擋土墻設(shè)計(jì)6.5.1 擋土墻類(lèi)型第46頁(yè)/共62頁(yè)3.扶壁式擋土墻4.錨定板式與錨桿式擋土墻墻趾墻踵扶壁墻板錨定板基巖錨桿第47頁(yè)/共62頁(yè)1.穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算zfEaEazEaxG06 . 10faxfaztzExEGxK抗傾覆穩(wěn)定條件)cos(aazEE)sin(aaxEEcotzbxf0tanbzzf擋土墻在土壓力作

11、用下可能繞墻趾O點(diǎn)向外傾覆Ox0 xfbz6.5.2 擋土墻計(jì)算第48頁(yè)/共62頁(yè)抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算3 . 1)(tatannsGEEGK抗滑穩(wěn)定條件0cosGGn)cos(0aanEEEaEanEatGGnGt0O擋土墻在土壓力作用下可能沿基礎(chǔ)底面發(fā)生滑動(dòng)0sinGGt)sin(0aatEE為基底摩擦系數(shù)，根據(jù)土的類(lèi)別查表得到第49頁(yè)/共62頁(yè)2.2.地基承載力驗(yàn)算地基承載力驗(yàn)算基底平均應(yīng)力pf基底最大壓應(yīng)力pmax1.2ff為地基承載力設(shè)計(jì)值第50頁(yè)/共62頁(yè)3.3.墻身強(qiáng)度驗(yàn)算墻身強(qiáng)度驗(yàn)算 根據(jù)墻身材料分別按砌體結(jié)構(gòu)、素混根據(jù)墻身材料分別按砌體結(jié)構(gòu)、素混凝土結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的有關(guān)計(jì)算方法凝

12、土結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的有關(guān)計(jì)算方法進(jìn)行。進(jìn)行。第51頁(yè)/共62頁(yè)1.1.墻背傾斜形式墻背傾斜形式仰斜、直立和俯斜E1仰斜E2直立E3俯斜E1E2E36.5.3 重力式擋土墻的體型與構(gòu)造第52頁(yè)/共62頁(yè)2.墻后排水措施 墻后填土宜選擇透水性較強(qiáng)的填料，若采用粘土，應(yīng)混入一定量的塊石，增大透水性和抗剪強(qiáng)度，墻后填土應(yīng)分層夯實(shí)。3.填土質(zhì)量要求泄水孔粘土夯實(shí)濾水層泄水孔粘土夯實(shí)粘土夯實(shí) 截水溝第53頁(yè)/共62頁(yè)土坡滑動(dòng)的定義土坡的失穩(wěn)的因素6.6 土坡穩(wěn)定6.6.1 土坡穩(wěn)定性簡(jiǎn)介第54頁(yè)/共62頁(yè)的因素造成土坡失穩(wěn)內(nèi)在因素：土體自身抗剪強(qiáng)度 的降低外在因素：剪應(yīng)力的增加第55頁(yè)/共62頁(yè)坡底坡腳坡面坡肩坡頂坡高簡(jiǎn)單土坡坡角土坡的頂面和底面都是水平的，并伸至無(wú)窮遠(yuǎn)，土坡由均質(zhì)土組成。第56頁(yè)/共62頁(yè)1.無(wú)粘性土坡穩(wěn)定性分析 6.6.2 簡(jiǎn)單土坡的穩(wěn)定性分析無(wú)粘性土的簡(jiǎn)單土坡第57頁(yè)/共62頁(yè)抗滑力為tgcosWTf抗滑力與滑動(dòng)力之比稱(chēng)為穩(wěn)定安全系數(shù)K滑動(dòng)力為 sinWT 一般要求K1.251.30。tantansintancosfGGTTK第58