PPT地基基礎(chǔ)高校講義課件4-9章(蘇德利老師原創(chuàng))2

擋土墻墻工程程實(shí)例例擋土墻墻工程程實(shí)例例擋土墻墻工程程實(shí)例例糧倉(cāng)倉(cāng)河北趙趙縣趙趙州橋橋第一節(jié)節(jié)土土壓壓力的的類型型與影影響因因素第三節(jié)節(jié)朗朗肯肯土壓壓力理理論第四節(jié)節(jié)庫(kù)庫(kù)侖侖土壓壓力理理論第五節(jié)節(jié)幾幾種種常見(jiàn)見(jiàn)情況況下土土壓力力計(jì)算算第六節(jié)節(jié)擋擋土土墻設(shè)設(shè)計(jì)第七節(jié)節(jié)土土坡坡穩(wěn)定定性分分析本章講講授內(nèi)內(nèi)容第5章土土壓壓力與與擋土土墻設(shè)設(shè)計(jì)第二節(jié)節(jié)靜靜止止土壓壓力學(xué)習(xí)要要點(diǎn)：：了解土土壓力力類型型與產(chǎn)產(chǎn)生條條件；；掌握土土壓力力計(jì)算算方法法；能進(jìn)行行重力力式擋擋土墻墻的結(jié)結(jié)構(gòu)與構(gòu)造造設(shè)計(jì)計(jì)；了解土土坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析方法法。第一節(jié)節(jié)土土壓壓力的的類型型與影影響因因素概述：：廣義分類擋土墻（室室外土坡?lián)鯎踝o(hù)）地下室側(cè)墻墻橋臺(tái)、谷倉(cāng)倉(cāng)等散粒材材料擋墻基坑支護(hù)板板樁墻擋土墻：為防止土體體下滑與坍坍塌的擋擋土構(gòu)筑物物。(a)防土體坍塌擋土墻主動(dòng)土壓力(b)地下室側(cè)墻靜止土壓力(c)支擋建筑物物周圍填土土的擋土墻墻建筑物擋土墻主動(dòng)土壓力原地面(d)橋臺(tái)路面路基橋體被動(dòng)土壓力(f)板樁墻板樁橫向支撐擋墻主動(dòng)(靜止)土壓力？散粒材料(e)散料擋墻土壓力：一、土壓力力的類型EGq土壓力E擋土墻后的的填土因自自重或外荷荷作用對(duì)墻墻背產(chǎn)生的的側(cè)向壓力力（E）。主動(dòng)土壓力力靜止土壓力力被動(dòng)土壓力力E擋土墻剛度度很大，在在土壓力作作用下墻體體不產(chǎn)生轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)動(dòng)，墻后土土體處于靜靜止?fàn)顟B(tài)，，此時(shí)墻背背上作用的的土壓力，，用E0表示。（一）靜止止土壓力靜止土壓力力E0工程實(shí)例：：地下室側(cè)側(cè)墻、筒型型儲(chǔ)料結(jié)構(gòu)構(gòu)側(cè)壁等擋土墻在土壓力作用下向前轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)動(dòng)，墻后土土體向下滑滑動(dòng)，達(dá)一一定位移時(shí)時(shí)，墻后土土體處于（主動(dòng)）極限平衡狀狀態(tài)，此時(shí)墻背背上作用的的土壓力，，用Ea表示。主動(dòng)土壓力力Ea滑裂面（二）主動(dòng)動(dòng)土壓力工程實(shí)例：：一般擋土土墻、無(wú)橫橫向支撐板板樁墻等擋土墻在外力作用下向后轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)動(dòng)，墻后土土體向后滑滑動(dòng)，達(dá)一一定位移時(shí)時(shí)，墻后土土體達(dá)到（被動(dòng)）極限平衡狀狀態(tài)，此時(shí)墻背背上作用的的土壓力，，用Ep表示。被動(dòng)土壓力力Ep滑裂面外力（三）被動(dòng)動(dòng)土壓力工程實(shí)例：：橋墩（臺(tái)臺(tái)）等二、影響土土壓力的因素?fù)跬翂Φ奈晃灰品较蚝秃臀灰屏?；；擋土墻的形形狀、墻背背的光滑程程度和結(jié)構(gòu)構(gòu)形式；墻后填土的的物理力學(xué)學(xué)性質(zhì)，填填土面的傾傾斜程度。。墻身位移與與土壓力間間關(guān)系Ep＞Eo＞Ea+ΔEpΔpΔaEoEa土壓力E-Δ位移位移第二節(jié)靜靜止止土壓力靜止土壓力力可示為自重應(yīng)力的的水平分力力（水平自重重應(yīng)力σcx）任意深度z處的靜止土壓力強(qiáng)度度:h/3靜止土壓力力強(qiáng)度分布布單位墻長(zhǎng)土土壓力合力力：K0—靜止土壓力力系數(shù)，與土種類和和狀態(tài)有關(guān)關(guān)σczσcxσczσcxhzEokoγh墻后填土擋土墻填土及墻體體示為均質(zhì)質(zhì)半無(wú)限彈彈性體；墻背垂直光光滑；墻后填土面面水平；墻后填土處處于極限平平衡狀態(tài)。。第三節(jié)朗朗肯肯土壓力理理論計(jì)算假定：：一、主動(dòng)土土壓力墻后任意深深度z點(diǎn)處受到垂垂直自重應(yīng)應(yīng)力σcz和水平自重重應(yīng)力σcx，根據(jù)主動(dòng)土土壓力概念念，σcz相當(dāng)于最大大主應(yīng)力σ1，σcx相當(dāng)于最小小主應(yīng)力σ3，即：墻后填土應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)σcz(σ1)σcx(σ3)hz填土表面根據(jù)極限平平衡狀態(tài)大小主應(yīng)力力關(guān)系可得得：墻后深度z點(diǎn)處受到填填土的主動(dòng)動(dòng)土壓力強(qiáng)強(qiáng)度σa：粘性土土：無(wú)粘性土：：主動(dòng)土壓力力系數(shù)σcz=σ1=γzσa=σcx=σ3主動(dòng)土壓壓力強(qiáng)度度分布圖圖主動(dòng)土壓壓力作用用方向：：垂直于于墻背主動(dòng)土壓壓力強(qiáng)度度分布：：沿墻高高呈三角角形分布布（粘性土土因粘聚聚力作用用，應(yīng)力力疊加，，并忽略略拉力。。）z0—工程上稱稱為臨界界深度σczσcxhzEah/3kaγhKaγh-Ea(h-z0)/3填土表面面（無(wú)粘性性土）（粘性土土）主動(dòng)壓力力合力φc—主動(dòng)土土壓力增增大系數(shù)數(shù)h＜5m,φc=1.05m～8m,φc=1.1h＞8m,φc=1.2討論：朗肯理論論計(jì)算條條件要求求墻背垂垂直、光光滑，忽忽略墻與與土之間間的摩擦擦作用，，因而計(jì)計(jì)算結(jié)果果Ea偏大、Ep偏小，適于計(jì)算算懸臂式式與扶臂臂式擋土土墻主動(dòng)動(dòng)土壓力力計(jì)算。。二、被動(dòng)動(dòng)土壓力力墻后任意意深度z點(diǎn)處受到到垂直自自重應(yīng)力力σcz和水平自自重應(yīng)力力σcx作用，根根據(jù)被動(dòng)動(dòng)土壓力力概念，，σcz相當(dāng)于σ3，σcx相當(dāng)于σ1，即：墻后填土土應(yīng)力狀狀態(tài)σcz(σ3)σcx(σ1)hz填土表面Pσcz=σ3=γzσp=σcx=σ1根據(jù)極限限平衡狀狀態(tài)大小主應(yīng)應(yīng)力關(guān)系系可得：：墻后深度度z點(diǎn)處受到到填土的的被動(dòng)土土壓力強(qiáng)強(qiáng)度σp：粘性土：無(wú)粘性土：被動(dòng)土壓壓力系數(shù)數(shù)土壓力作作用方向向：垂直直于墻背背。土壓力強(qiáng)強(qiáng)度分布布：無(wú)粘粘性土沿沿墻高呈呈三角形形分布；；粘性土沿沿墻高呈呈梯形分分布。σczσcxhzEph/3kpγhEp被動(dòng)土壓力強(qiáng)度分布圖Kaγh+土壓力合合力【例5-1】某擋土墻墻高5m，墻背垂直直光滑，，c=10kPa，，φ=20°°，填土水平平，γ=17.2kN/m3，求主動(dòng)土土壓力，，并繪強(qiáng)強(qiáng)度分布布圖。【解】①主主動(dòng)土壓壓力系數(shù)數(shù)：②臨界高高度：H=5mEa=47kN/m1.1m1.66m③墻底處處主動(dòng)土土壓力強(qiáng)強(qiáng)度：④單位墻墻長(zhǎng)主動(dòng)動(dòng)土壓力力合力（（土壓力力三角形形面積））：方向向：：垂直于于墻背作用點(diǎn)：：距墻底底（5-1.66）/3=1.1m處計(jì)算假定定：墻后填土土處于極極限平衡衡狀態(tài)并并沿某一一滑動(dòng)面面形成滑滑動(dòng)土契契體；墻后填土土為無(wú)粘粘性土（（c=0)；滑動(dòng)契體體沿墻背背及過(guò)墻墻踵的平平面滑動(dòng)動(dòng)；墻與填土土均為剛剛性。第四節(jié)庫(kù)庫(kù)侖土土壓力理理論一、主動(dòng)動(dòng)土壓力力設(shè)墻高為為h,填土面傾傾角β，墻背與填填土摩擦擦角為δ，如下圖，，滑動(dòng)土土契體在在G、R、Ea三力作用用處于主動(dòng)動(dòng)極限靜靜力平衡衡狀態(tài)（（土契體體向下滑滑動(dòng)）：GREaδφβαθGEaRh庫(kù)侖主動(dòng)動(dòng)土壓力力計(jì)算簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖hzσa=γzKaγhKaEah/3δ土壓力作作用方向向：與墻墻背法線線方向成成δ角。土壓力強(qiáng)強(qiáng)度分布布：沿墻墻高呈三三角形分分布。墻后深度度z點(diǎn)處主動(dòng)動(dòng)土壓力力強(qiáng)度：：由力三角角形正弦弦定律得得土壓力力合力：：φc—主動(dòng)土壓壓力增大大系數(shù)Ka—主動(dòng)土壓壓力系數(shù)數(shù)（P77））（由α、β、δ、φ確定）式中：δ—填土對(duì)墻墻背的摩摩擦角；；α—墻背與水水平面的的夾角；；β—墻后填土土面的傾傾角；φ—填土內(nèi)摩摩擦角。。擋土墻情況摩擦角δ墻背平滑、排水不良（0.0~0.33）φ墻背粗糙、排水良好（0.33~0.5）φ墻背很粗糙、排水良好（0.5~0.67）φ墻背與填土間不可能滑動(dòng)（0.67~1.0）φ土對(duì)墻背背的摩擦擦角二、被動(dòng)動(dòng)土壓力力如下圖，，墻背在在外力作作用下，，向后移移動(dòng)或轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)動(dòng)，土契契體在G、R、Ea三力作用用下處于被動(dòng)動(dòng)極限靜靜力平衡衡狀態(tài)，，同理得得被動(dòng)土土壓力強(qiáng)強(qiáng)度與合合力計(jì)算算公式：Kp—被動(dòng)土壓壓力系數(shù)數(shù)（P78））（由α、β、δ、φ確定））被動(dòng)土壓壓力強(qiáng)度度：土壓壓力力合合力力：GREphzσp=γzKpγhKpEph/3庫(kù)侖主動(dòng)動(dòng)土壓力力計(jì)算圖圖δφβαθGEpRh土壓力作作用方向向：與墻墻背法線線方向成成δ角。土壓力強(qiáng)強(qiáng)度分布布：沿墻墻高呈三三角形分分布。討論：庫(kù)侖理論論計(jì)算主主動(dòng)土壓壓力接近近實(shí)際情情況，適適于設(shè)計(jì)計(jì)填土為無(wú)無(wú)粘性的的重力式式擋土墻墻；被動(dòng)土土壓力庫(kù)庫(kù)侖理論論誤差大大，一般般不用。。第五節(jié)幾幾種常常見(jiàn)情況況下土壓壓力計(jì)算算一、填土土表面有均布荷荷載將填土表表面均布布荷載q相當(dāng)于一一定高度度填土產(chǎn)產(chǎn)生的豎豎向自重重應(yīng)力：：墻后深度度z處土壓力力強(qiáng)度：q(kPa)h二、墻后后填土分分層不同性質(zhì)質(zhì)土層因因c、φ不同，計(jì)計(jì)算時(shí)分分別采用用不同的的土壓力力系數(shù)，，分層面面處豎向向應(yīng)力不不變，而而土壓力力有突變變：思考：？σa2上σa2下h1h2h30123γ1,φ1γ2,φ2γ3,φ3σa1上σa1下三、墻后后填土有有地下水水有地下水水時(shí)，墻墻后壓力力由土壓壓力和靜靜水壓力力共同組組成（合合力增大大，影響響墻體穩(wěn)穩(wěn)定，故故墻體設(shè)設(shè)排水孔），地下下水位以以下取有有效重度度計(jì)算：：h1h2012γ1,φ1γ2,φ2墻腳處壓應(yīng)力墻后壓力力合力=土壓力+靜靜水壓力力四、《建建筑地基基基礎(chǔ)設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范》方法法考慮經(jīng)典典土壓力力理論適適用范圍圍的局限限性，規(guī)規(guī)范提出出一種適適合各種種條件的的土壓力力計(jì)算公公式：式中Ka—主動(dòng)土壓壓力計(jì)算算系數(shù)可按規(guī)范范P124公式計(jì)算算；或按相應(yīng)應(yīng)的附圖圖查得；；其它符號(hào)號(hào)意義同同前。合力作用點(diǎn)：壓力分布布圖形心處用取矩方法？【例5-2】某擋擋土墻高高6m，墻背垂直直光滑，，填土表表面作用用有均布布荷載，，墻后填填土共分分兩層，，物理力力學(xué)性質(zhì)質(zhì)指標(biāo)如如圖示，，地下水水位深2m，求擋土墻墻受的總總壓力。。3m0123γ1=17kN/m3φ1=30°c1=03mh=2mγ2=18kN/m3φ2=34°c2=0q=5kN/m2【解】根據(jù)據(jù)設(shè)計(jì)條條件，應(yīng)應(yīng)用朗肯肯理論計(jì)計(jì)算：②墻頂處處主動(dòng)土土壓力強(qiáng)強(qiáng)度：①主動(dòng)土壓力力系數(shù)：③填土分層處處主動(dòng)土壓力力強(qiáng)度：④地下水位面面處主動(dòng)土壓壓力強(qiáng)度：⑤墻腳處主動(dòng)動(dòng)土壓力強(qiáng)度度：⑥墻腳處水壓壓力壓力強(qiáng)度度：⑦單位墻長(zhǎng)主主動(dòng)土壓力合合力（土壓力力圖形面積））：⑧水壓力合力力：墻背受總側(cè)向向壓力：？合力作用點(diǎn)與與方向第六節(jié)擋擋土墻設(shè)設(shè)計(jì)一、擋土墻類類型（一）重力式式擋土墻材料：塊石或或素混凝土砌砌筑；穩(wěn)定：自身重重力維持，尺尺寸大；形式：仰斜式式、垂直式、、俯斜式；特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，施工方方便，就地取材；應(yīng)用：一般土土坡的擋護(hù)，，墻身抗拉強(qiáng)度度低，墻高不宜過(guò)大大（≦5m）。重力式擋土墻墻結(jié)構(gòu)平衡示意圖GEaF擋土墻工程實(shí)實(shí)例墻頂墻趾墻踵墻基墻背墻面試比較土壓力力大小，適用用條件？a.仰斜式b.垂直式c.俯斜式Ea1Ea2Ea3墻體構(gòu)造：重力式擋土土墻按墻背傾傾斜形式又可可分為如下三三種形式：（二）懸臂式式擋土墻材料：鋼筋混凝土土；穩(wěn)定：主要由懸臂臂板上填土重力維持；形式：由立臂、墻墻趾懸臂、墻踵懸臂三塊塊板組成；特點(diǎn)：根據(jù)鋼筋砼砼力學(xué)特性，，結(jié)構(gòu)尺寸小，，墻高大；應(yīng)用：市政工程，，廠礦材料儲(chǔ)庫(kù)。立臂墻趾懸臂墻踵懸臂（三）扶臂式式擋土墻材料：鋼筋混凝土土；穩(wěn)定：主要由扶臂臂板間填土重力維持持；形式：墻高很大時(shí)時(shí)，立臂加扶臂墻體抗抗彎；特點(diǎn)：鋼筋砼力學(xué)學(xué)特性，結(jié)構(gòu)尺寸小，，墻高大；應(yīng)用：市政工程，，廠礦材料儲(chǔ)庫(kù)。立臂墻趾懸臂墻踵懸臂扶臂圖5-22懸臂式擋土墻墻初步設(shè)計(jì)尺尺寸扶壁200~300mm481最小斜率hb=(0.4~0.7)h≥200mml=(0.3-0.6)h0.4l（四）其它形形式擋土墻墻板樁墻墻板樁橫向支撐錨定板拉桿灌漿錨桿墻面板錨定板、錨桿桿樁墻土釘墻支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)是一種原原位土體加固固技術(shù)，它是是以較密集排排列的插筋作作為土體主要要補(bǔ)強(qiáng)手段，，通過(guò)插筋體體與土體之間間的摩擦力達(dá)達(dá)到改善土體體力學(xué)性能的的目的，使加加固區(qū)土體成成為能自穩(wěn)的的重力式的擋擋土結(jié)構(gòu)。由于土釘墻采采用了邊開(kāi)挖挖邊支護(hù)的方方法，工作面面不受限制，，縮短了工期期；另外，土土釘利用了土土體的自承載載能力，使基基坑周圍土體體轉(zhuǎn)化為支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的一部部分，造價(jià)相相對(duì)較低。工作機(jī)理上，，土釘墻是高高強(qiáng)度土釘、、噴射混凝土土面層及原狀狀土三者共同同受力，通過(guò)過(guò)相互作用，，改變了邊坡坡變形和破壞壞的性狀，土土釘墻受荷載載過(guò)程中不會(huì)會(huì)發(fā)生整體性性塌滑。土釘噴射混凝土面層滑裂面土釘墻墻二、重力式擋擋土墻的設(shè)計(jì)計(jì)與構(gòu)造（一）重力式式擋土墻的設(shè)設(shè)計(jì)條件與內(nèi)內(nèi)容設(shè)計(jì)條件：荷載大小、地地質(zhì)條件、填填土性質(zhì)、建建筑材料等；；設(shè)計(jì)方法：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)擬定定尺寸，然后后驗(yàn)算；計(jì)算內(nèi)容：整體穩(wěn)定性驗(yàn)驗(yàn)算：抗傾覆覆與抗滑移；；地基承載力驗(yàn)驗(yàn)算：（按后后面淺基礎(chǔ)設(shè)設(shè)計(jì)方法）；；墻身強(qiáng)度驗(yàn)算算：（按建筑筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方方法）。（二）重力式式擋土墻的穩(wěn)定性驗(yàn)算抗滑移穩(wěn)定驗(yàn)驗(yàn)算示意圖1.抗滑移穩(wěn)穩(wěn)定驗(yàn)算擋土墻受力土壓力力墻體重力墻底與土摩擦力力受力分析：EaEanEatGGtGnαδα0沿墻底滑動(dòng)面面將力分解為為正壓力與滑滑動(dòng)力：抗滑穩(wěn)定安全全系數(shù)：μ—土對(duì)墻摩擦系系數(shù)；Ks—抗滑安全系數(shù)數(shù)。EaEanEatGGtGnαδα0式中：抗傾穩(wěn)定驗(yàn)算算示意圖2.抗傾覆穩(wěn)穩(wěn)定驗(yàn)算擋土墻受力土壓力力墻體重力EaEazEaxGαδα0xfx0zf0對(duì)墻趾點(diǎn)將力力分解為豎向向力與水平力力：抗傾穩(wěn)定安全全系數(shù)：EaEazEaxGαδα0xfx0zf0Kt—抗傾安全系數(shù)數(shù)。式中：（對(duì)墻趾0點(diǎn)取矩）（三）重力式擋土墻墻的構(gòu)造構(gòu)造尺寸墻頂寬度：砌石：H/12≥0.5m混凝土：≥0.2~0.4m墻底寬度：H/3~H/2墻基埋深：d≥0.5m墻面坡度：仰斜式：1：：0.05~0.25垂直式：≤1：0.4墻背坡度：仰斜式：≥1：0.25墻底逆坡：土質(zhì)地基：≤≤1：10巖石地基：≤≤1：5設(shè)計(jì)方法：依此初步擬定定結(jié)構(gòu)尺寸，，然后進(jìn)行穩(wěn)穩(wěn)定性驗(yàn)算。。仰斜式構(gòu)造示示意圖垂直式構(gòu)造示示意圖砌石：H/12≥0.5m砼：20-40cmH/3~H/20.05~0.25≥1：0.25Hd≥0.5m≤1：0.4≤1：10（5巖石）墻后排水構(gòu)造造泄水孔排水明溝濾水層盲溝黏土夯實(shí)黏土夯實(shí)≥500瀉水孔孔徑：≥φ100間距：2～3m（梅花狀布置置）外斜：5%濾水層：級(jí)配配砂石防水層：黏土土夯實(shí)填土質(zhì)量砂石或黏土（參塊石）分分層夯實(shí)墻體每隔10~20m設(shè)置沉降縫重力式擋土墻墻構(gòu)造示意圖【例5-3】某某擋土墻高5m，墻背垂直光滑滑，填土表面面作用有均布布荷載，γ=18kN/m3，φ=30°，c=0。采用MU30毛石M5混合砂漿砌筑筑，基底摩擦擦系數(shù)μ=0.5，砌體重度γ=22kN/m3。試設(shè)計(jì)擋土土墻構(gòu)造尺寸寸?！窘狻扛鶕?jù)設(shè)計(jì)計(jì)條件，應(yīng)用用朗肯理論計(jì)計(jì)算：①根據(jù)構(gòu)造要要求擬定斷面面尺寸：墻頂寬度：0.8m≥H/12(0.5m)墻底寬度：3.0m≈H/3~H/2②取1m墻長(zhǎng)為計(jì)算單單元計(jì)算自重重：G1=0.5×3.0×1.0×22=33kN5m4.5m0.5m0.8mG1G2G3G43.0m1.7m0.8m0.2m0.3m結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)計(jì)簡(jiǎn)圖G2=1/2×1.7×4.5×1.0×22=84.15kNG3=0.8×4.5××1.0×22=79.2kNG4=0.2×4.5××1.0×18=16.2kNG=G1+G2+G3+G4=212.55kN③取1m墻長(zhǎng)為為計(jì)算算單元元計(jì)算算土壓壓力：：Ea1=0.67×5=3.3kN/mEa2=5/2××(30.67-0.67）=75kN/mE=Ea1+Ea2④抗滑滑移驗(yàn)驗(yàn)算：：⑤抗傾傾覆驗(yàn)驗(yàn)算：：故墻體體穩(wěn)定定性合合格，，尺寸寸設(shè)計(jì)計(jì)合理理。4.5m0.5mq=2kN/m20.8mG1G2G3G4Ea1Ea23.0m1.7m0.8m0.2m0.3m設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖0穩(wěn)定性性不滿滿足要要求時(shí)時(shí)可采采取哪哪些措措施增大墻墻體斷斷面尺尺寸，，加大大G，但工程程量增增加；；墻背設(shè)設(shè)計(jì)成成仰斜斜式，，減少少土壓壓力Ea；墻底面面做砂砂石墊墊層