土壓力與土坡穩(wěn)定.ppt

1、第五章 土壓力與土坡穩(wěn)定,主要內(nèi)容,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(kù)侖土壓力理論 6.5擋土墻設(shè)計(jì) 6.6加筋土擋土墻簡(jiǎn)介 6.7地基破壞型式及地基承載力 6.8地基的極限承載力 6.9土坡和地基的穩(wěn)定分析,6.1 土壓力概述,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,1 概述,什么是擋土結(jié)構(gòu)物Retaining structure 什么是土壓力(Earth pressure) 影響土壓力的因素 擋土結(jié)構(gòu)物類型對(duì)土壓力分布的影響,擋土結(jié)構(gòu)物及其土壓力,概述,Rigid wall,一 擋土結(jié)構(gòu)物（擋土墻）,用來(lái)支撐天然或人工斜坡不致

2、坍塌以保持土體穩(wěn)定性，或使部分側(cè)向荷載傳遞分散到填土上的一種結(jié)構(gòu)物。,概述,擋土結(jié)構(gòu)物上的土壓力,由于土體自重、土上荷載或結(jié)構(gòu)物的側(cè)向擠壓作用，擋土結(jié)構(gòu)物所承受的來(lái)自墻后填土的側(cè)向壓力。,概述,擋土墻類型（按剛度及位移方式）: 剛性擋土墻 柔性擋土墻,概述,剛性擋土墻,1,混凝土擋土墻及復(fù)合排水管,柔性支護(hù)結(jié)構(gòu),6.1 概述,板樁變形,基坑支撐上的土壓力,變形,土壓力分布,上海市外環(huán)過(guò)江隧道岸埋段基坑支撐,無(wú)法打錨桿，相鄰建筑物的基礎(chǔ)較深,地下管線,內(nèi)支撐,6.1 概述,地下建筑物,1,發(fā)生在土體內(nèi)部或者與土相鄰的結(jié)構(gòu)物上的壓力豎向土壓力,新填土,B,外土柱,內(nèi)土柱,等沉面,溝埋式,上埋式,一

3、、土壓力類型,1.靜止土壓力,擋土墻在壓力作用下不發(fā)生任何變形和位移，墻后填土處于彈性平衡狀態(tài)時(shí)，作用在擋土墻背的土壓力,Eo,6.2 作用在擋土墻上的土壓力,2.主動(dòng)土壓力,在土壓力作用下，擋土墻離開(kāi)土體向前位移至一定數(shù)值，墻后土體達(dá)到主動(dòng)極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在墻背的土壓力,Ea,3.被動(dòng)土壓力,Ep,在外力作用下，擋土墻推擠土體向后位移至一定數(shù)值，墻后土體達(dá)到被動(dòng)極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在墻上的土壓力,4.三種土壓力之間的關(guān)系,-,+,對(duì)同一擋土墻，在填土的物理力學(xué)性質(zhì)相同的條件下有以下規(guī)律：,1.Ea Eo Ep 2.p a,二、靜止土壓力計(jì)算,作用在擋土結(jié)構(gòu)背面的靜止土壓力可視為天然土層自

4、重應(yīng)力的水平分量,K0h,z,k0z,h/3,靜止土壓力系數(shù),靜止土壓力強(qiáng)度,靜止土壓力系數(shù)測(cè)定方法：,1.通過(guò)側(cè)限條件下的試驗(yàn)測(cè)定 2.采用經(jīng)驗(yàn)公式k0 = 1-sin 計(jì)算 3.按相關(guān)表格提供的經(jīng)驗(yàn)值確定,靜止土壓力分布,土壓力作用點(diǎn),三角形分布,作用點(diǎn)距墻底h/3,6.2 朗金土壓力理論,一、朗金土壓力基本理論,1.擋土墻背垂直、光滑 2.填土表面水平 3.墻體為剛性體,z=z,xK0z,aKaz,pKpz,pa,pp,土體處于彈性平衡狀態(tài),主動(dòng)極限平衡狀態(tài),被動(dòng)極限平衡狀態(tài),主動(dòng)朗金狀態(tài),被動(dòng)朗金狀態(tài),處于主動(dòng)朗肯狀態(tài)，1方向豎直，剪切破壞面與豎直面夾角為45o-/2,處于被動(dòng)朗肯狀態(tài)

5、，3方向豎直，剪切破壞面與豎直面夾角為45o/2,二、主動(dòng)土壓力,擋土墻在土壓力作用下，產(chǎn)生離開(kāi)土體的位移，豎向應(yīng)力保持不變，水平應(yīng)力逐漸減小，位移增大到a，墻后土體處于朗金主動(dòng)狀態(tài)時(shí)，墻后土體出現(xiàn)一組滑裂面，它與大主應(yīng)力面夾角45o/2，水平應(yīng)力降低到最低極限值,z(1),a(3),極限平衡條件,朗金主動(dòng)土壓力系數(shù),朗金主動(dòng)土壓力強(qiáng)度,討論：,當(dāng)c=0,無(wú)粘性土,朗金主動(dòng)土壓力強(qiáng)度,1.無(wú)粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度與z成正比，沿墻高呈三角形分布 2.合力大小為分布圖形的面積，即三角形面積 3.合力作用點(diǎn)在三角形形心，即作用在離墻底h/3處,當(dāng)c0, 粘性土,粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度包括兩部分,1. 土

6、的自重引起的土壓力zKa 2. 粘聚力c引起的負(fù)側(cè)壓力2cKa,說(shuō)明：負(fù)側(cè)壓力是一種拉力，由于土與結(jié)構(gòu)之間抗拉強(qiáng)度很低，受拉極易開(kāi)裂，在計(jì)算中不考慮,負(fù)側(cè)壓力深度為臨界深度z0,1.粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)（計(jì)算中不考慮） 2.合力大小為分布圖形的面積（不計(jì)負(fù)側(cè)壓力部分） 3.合力作用點(diǎn)在三角形形心，即作用在離墻底(h-z0)/3處,三、被動(dòng)土壓力,極限平衡條件,朗金被動(dòng)土壓力系數(shù),朗金被動(dòng)土壓力強(qiáng)度,z(3),p(1),擋土墻在外力作用下，擠壓墻背后土體，產(chǎn)生位移，豎向應(yīng)力保持不變，水平應(yīng)力逐漸增大，位移增大到p，墻后土體處于朗金被動(dòng)狀態(tài)時(shí)，墻后土體出現(xiàn)一組滑裂面，它與小主應(yīng)力面夾

7、角45o/2，水平應(yīng)力增大到最大極限值,討論：,當(dāng)c=0,無(wú)粘性土,朗金被動(dòng)土壓力強(qiáng)度,1.無(wú)粘性土被動(dòng)土壓力強(qiáng)度與z成正比，沿墻高呈三角形分布 2.合力大小為分布圖形的面積，即三角形面積 3.合力作用點(diǎn)在三角形形心，即作用在離墻底h/3處,當(dāng)c0, 粘性土,粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度包括兩部分,1. 土的自重引起的土壓力zKp 2. 粘聚力c引起的側(cè)壓力2cKp,說(shuō)明：側(cè)壓力是一種正壓力，在計(jì)算中應(yīng)考慮,1.粘性土被動(dòng)土壓力強(qiáng)度不存在負(fù)側(cè)壓力區(qū) 2.合力大小為分布圖形的面積，即梯形分布圖形面積 3.合力作用點(diǎn)在梯形形心,土壓力合力,四、例題分析,【例】有一擋土墻，高6米，墻背直立、光滑，墻后填土面

8、水平。填土為粘性土，其重度、內(nèi)摩擦角、粘聚力如下圖所示 ，求主動(dòng)土壓力及其作用點(diǎn)，并繪出主動(dòng)土壓力分布圖,【解答】,主動(dòng)土壓力系數(shù),墻底處土壓力強(qiáng)度,臨界深度,主動(dòng)土壓力,主動(dòng)土壓力作用點(diǎn)距墻底的距離,五、幾種常見(jiàn)情況下土壓力計(jì)算,1.填土表面有均布荷載（以無(wú)粘性土為例）,zq,填土表面深度z處豎向應(yīng)力為(q+z),相應(yīng)主動(dòng)土壓力強(qiáng)度,A點(diǎn)土壓力強(qiáng)度,B點(diǎn)土壓力強(qiáng)度,若填土為粘性土，c0,臨界深度z0,z0 0說(shuō)明存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)，計(jì)算中應(yīng)不考慮負(fù)壓力區(qū)土壓力,z0 0說(shuō)明不存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)，按三角形或梯形分布計(jì)算,2.成層填土情況（以無(wú)粘性土為例）,1，1,2，2,3，3,aA,aB上,aB下,

9、aC下,aC上,aD,擋土墻后有幾層不同類的土層，先求豎向自重應(yīng)力，然后乘以該土層的主動(dòng)土壓力系數(shù)，得到相應(yīng)的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度,A點(diǎn),B點(diǎn)上界面,B點(diǎn)下界面,C點(diǎn)上界面,C點(diǎn)下界面,D點(diǎn),說(shuō)明：合力大小為分布圖形的面積，作用點(diǎn)位于分布圖形的形心處,3.墻后填土存在地下水（以無(wú)粘性土為例）,擋土墻后有地下水時(shí)，作用在墻背上的土側(cè)壓力有土壓力和水壓力兩部分，可分作兩層計(jì)算，一般假設(shè)地下水位上下土層的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)相同，地下水位以下土層用浮重度計(jì)算,A點(diǎn),B點(diǎn),C點(diǎn),土壓力強(qiáng)度,水壓力強(qiáng)度,B點(diǎn),C點(diǎn),作用在墻背的總壓力為土壓力和水壓力之和，作用點(diǎn)在合力分布圖形的形心處,六、例題分析,【例】擋土墻高5m

10、，墻背直立、光滑，墻后填土面水平，共分兩層。各層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如圖所示，試求主動(dòng)土壓力Ea，并繪出土壓力分布圖,Ka10.307,Ka20.568,【解答】,A點(diǎn),B點(diǎn)上界面,B點(diǎn)下界面,C點(diǎn),主動(dòng)土壓力合力,10.4kPa,4.2kPa,36.6kPa,6.3 庫(kù)侖土壓力理論,一、庫(kù)侖土壓力基本假定,1.墻后的填土是理想散粒體 2.滑動(dòng)破壞面為通過(guò)墻踵的平面 3.滑動(dòng)土楔為一剛塑性體，本身無(wú)變形,二、庫(kù)侖土壓力,墻向前移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，墻后土體沿某一破壞面BC破壞，土楔ABC處于主動(dòng)極限平衡狀態(tài),土楔受力情況：,3.墻背對(duì)土楔的反力E,大小未知，方向與墻背法線夾角為,1.土楔自重G=ABC,

11、方向豎直向下,2.破壞面為BC上的反力R,大小未知，方向與破壞面法線夾角為,土楔在三力作用下，靜力平衡,G,h,A,C,B,q,Ea,R,滑裂面是任意給定的，不同滑裂面得到一系列土壓力E，E是q的函數(shù)，E的最大值Emax，即為墻背的主動(dòng)土壓力Ea，所對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)面即是最危險(xiǎn)滑動(dòng)面,庫(kù)侖主動(dòng)土壓力系數(shù)，查表確定,土對(duì)擋土墻背的摩擦角，根據(jù)墻背光滑，排水情況查表確定,主動(dòng)土壓力與墻高的平方成正比,主動(dòng)土壓力強(qiáng)度,主動(dòng)土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，合力作用點(diǎn)在離墻底h/3處，方向與墻背法線成，與水平面成（）,說(shuō)明：土壓力強(qiáng)度分布圖只代表強(qiáng)度大小，不代表作用方向,主動(dòng)土壓力,土楔在三力作用下，靜力平衡,

12、G,h,A,C,B,q,Ep,R,滑裂面是任意給定的，不同滑裂面得到一系列土壓力E，E是q的函數(shù)，E的最大值Emax，即為墻背的被動(dòng)土壓力Ep，所對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)面即是最危險(xiǎn)滑動(dòng)面,庫(kù)侖被動(dòng)土壓力系數(shù)，查表確定,土對(duì)擋土墻背的摩擦角，根據(jù)墻背光滑，排水情況查表確定,被動(dòng)土壓力與墻高的平方成正比,被動(dòng)土壓力強(qiáng)度,被動(dòng)土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，合力作用點(diǎn)在離墻底h/3處，方向與墻背法線成/2+,Ep,h/3,說(shuō)明：土壓力強(qiáng)度分布圖只代表強(qiáng)度大小，不代表作用方向,被動(dòng)土壓力,三、例題分析,【例】擋土墻高4.5m，墻背俯斜，填土為砂土，=17.5kN/m3 ，=30o ，填土坡角、填土與墻背摩擦角等指標(biāo)

13、如圖所示，試按庫(kù)侖理論求主動(dòng)土壓力Ea及作用點(diǎn),【解答】,由=10o，=15o，=30o，=20o查表得到,土壓力作用點(diǎn)在距墻底h/3=1.5m處,四、朗金與庫(kù)侖土壓力理論存在的主要問(wèn)題,朗金土壓力理論基于土單元體的應(yīng)力極限平衡條件建立的，采用墻背豎直、光滑、填土表面水平的假定，與實(shí)際情況存在誤差，主動(dòng)土壓力偏大，被動(dòng)土壓力偏小,庫(kù)侖土壓力理論基于滑動(dòng)塊體的靜力平衡條件建立的，采用破壞面為平面的假定，與實(shí)際情況存在一定差距（尤其是當(dāng)墻背與填土間摩擦角較大時(shí)）,五、三種土壓力在實(shí)際工程中的應(yīng)用,擋土墻直接澆筑在巖基上，墻的剛度很大，墻體位移很小，不足以使填土產(chǎn)生主動(dòng)破壞，可以近似按照靜止土壓力計(jì)

14、算,擋土墻產(chǎn)生離開(kāi)填土方向位移，墻后填土達(dá)到極限平衡狀態(tài)，按主動(dòng)土壓力計(jì)算。位移達(dá)到墻高的0.1%0.3%,填土就可能發(fā)生主動(dòng)破壞。,擋土墻產(chǎn)生向填土方向的擠壓位移，墻后填土達(dá)到極限平衡狀態(tài)，按被動(dòng)土壓力計(jì)算。位移需達(dá)到墻高的2%5%,工程上一般不允許出現(xiàn)此位移，因此驗(yàn)算穩(wěn)定性時(shí)不采用被動(dòng)土壓力全部，通常取其30,六、擋土墻位移對(duì)土壓力分布的影響,擋土墻下端不動(dòng)，上端外移，墻背壓力按直線分布，總壓力作用點(diǎn)位于墻底以上H/3,擋土墻上端不動(dòng)，下端外移，墻背填土不可能發(fā)生主動(dòng)破壞，壓力為曲線分布，總壓力作用點(diǎn)位于墻底以上約H/2,擋土墻上端和下端均外移，位移大小未達(dá)到主動(dòng)破壞時(shí)位移時(shí)，壓力為曲線分

15、布，總壓力作用點(diǎn)位于墻底以上約H/2,當(dāng)位移超過(guò)某一值，填土發(fā)生主動(dòng)破壞時(shí)，壓力為直線分布，總壓力作用點(diǎn)降至墻高1/3處,七、不同情況下?lián)跬翂ν翂毫τ?jì)算,1.墻后有局部均布荷載情況,局部均布荷載只沿虛線間土體向下傳遞，由q引起的側(cè)壓力增加范圍局限于CD墻段,2.填土面不規(guī)則的情況,填土面不規(guī)則情況，采用作圖法求解，假定一系列滑動(dòng)面，采用靜力平衡求出土壓力中最大值,3.墻背為折線形情況,墻背由不同傾角的平面AB和BC組成，先以BC為墻背計(jì)算BC面上土壓力E1及其分布，然后以AB的延長(zhǎng)線AC 作為墻背計(jì)算ABC 面上土壓力,只計(jì)入AB段土壓力E2，將兩者壓力疊加得總壓力,八、規(guī)范土壓力計(jì)算公式,C

16、,E2,E1,Ea,主動(dòng)土壓力,其中：yc為主動(dòng)土壓力增大系數(shù),分布 情況,6.5 擋土墻設(shè)計(jì),一、擋土墻類型,1.重力式擋土墻,塊石或素混凝土砌筑而成，靠自身重力維持穩(wěn)定，墻體抗拉、抗剪強(qiáng)度都較低。墻身截面尺寸大，一般用于低擋土墻。,2.懸臂式擋土墻,鋼筋混凝土建造，立臂、墻趾懸臂和墻踵懸臂三塊懸臂板組成，靠墻踵懸臂上的土重維持穩(wěn)定，墻體內(nèi)拉應(yīng)力由鋼筋承擔(dān)，墻身截面尺寸小，充分利用材料特性，市政工程中常用,3.扶壁式擋土墻,針對(duì)懸臂式擋土墻立臂受力后彎矩和撓度過(guò)大缺點(diǎn)，增設(shè)扶壁，扶壁間距（0.81.0）h，墻體穩(wěn)定靠扶壁間填土重維持,4.錨定板式與錨桿式擋土墻,預(yù)制鋼筋混凝土面板、立柱、鋼拉

17、桿和埋在土中錨定板組成，穩(wěn)定由拉桿和錨定板來(lái)維持,二、擋土墻計(jì)算,1.穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定,2.地基承載力驗(yàn)算,擋土墻計(jì)算內(nèi)容,3.墻身強(qiáng)度驗(yàn)算,抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算,a,d,抗傾覆穩(wěn)定條件,擋土墻在土壓力作用下可能繞墻趾O點(diǎn)向外傾覆,抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算,抗滑穩(wěn)定條件,a,擋土墻在土壓力作用下可能沿基礎(chǔ)底面發(fā)生滑動(dòng),三、重力式擋土墻的體型與構(gòu)造,m為基底摩擦系數(shù)，根據(jù)土的類別查表得到,1.墻背傾斜形式,重力式擋土墻按墻背傾斜方向分為仰斜、直立和俯斜三種形式，三種形式應(yīng)根據(jù)使用要求、地形和施工情況綜合確定,2.擋土墻截面尺寸,砌石擋土墻頂寬不小于0.5m，混凝土墻可縮小為0.20m0.40m，重

18、力式擋土墻基礎(chǔ)底寬約為墻高的1/21/3,為了增加擋土墻的抗滑穩(wěn)定性，將基底做成逆坡,當(dāng)墻高較大，基底壓力超過(guò)地基承載力時(shí)，可加設(shè)墻趾臺(tái)階,三種不同傾斜形式擋土墻土壓力之間關(guān)系,E1E2E3,3.墻后排水措施,擋土墻后填土由于雨水入滲，抗剪強(qiáng)度降低，土壓力增大，同時(shí)產(chǎn)生水壓力，對(duì)擋土墻穩(wěn)定不利，因此擋土墻應(yīng)設(shè)置很好的排水措施，增加其穩(wěn)定性,墻后填土宜選擇透水性較強(qiáng)的填料，例如砂土、礫石、碎石等，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),4.填土質(zhì)量要求,6.6 加筋土擋土墻簡(jiǎn)介,一、錨定板擋土結(jié)構(gòu),預(yù)制鋼筋混凝土面板、立柱、鋼拉桿和埋在土中錨定板組成，穩(wěn)定由拉桿

19、和錨定板來(lái)維持,二、加筋土支擋結(jié)構(gòu),預(yù)制鋼筋混凝土面板、土工合成材料制成拉筋承受土體中拉力,三、樁撐擋土結(jié)構(gòu),采用樁基礎(chǔ)，打入地基一定深度，形成板樁墻，用做擋土結(jié)構(gòu)，基坑工程中應(yīng)用較廣,6.7 地基破壞型式及地基承載力,一、地基承載力概念,建筑物荷載通過(guò)基礎(chǔ)作用于地基，對(duì)地基提出兩個(gè)方面的要求,1.變形要求,建筑物基礎(chǔ)在荷載作用下產(chǎn)生最大沉降量或沉降差，應(yīng)該在該建筑物所允許的范圍內(nèi),2.穩(wěn)定要求,建筑物的基底壓力，應(yīng)該在地基所允許的承載能力之內(nèi),地基承載力：地基所能承受荷載的能力,二、地基變形的三個(gè)階段,a.線性變形階段,塑性變形區(qū),連續(xù)滑動(dòng)面,oa段，荷載小，主要產(chǎn)生壓縮變形，荷載與沉降關(guān)系

20、接近于直線，土中f,地基處于彈性平衡狀態(tài),b.彈塑性變形階段,ab段，荷載增加，荷載與沉降關(guān)系呈曲線，地基中局部產(chǎn)生剪切破壞，出現(xiàn)塑性變形區(qū),c.破壞階段,bc段，塑性區(qū)擴(kuò)大，發(fā)展成連續(xù)滑動(dòng)面，荷載增加，沉降急劇變化,三、地基的破壞形式,地基開(kāi)始出現(xiàn)剪切破壞（即彈性變形階段轉(zhuǎn)變?yōu)閺椝苄宰冃坞A段）時(shí)，地基所承受的基地壓力稱為臨塑荷載pcr,地基瀕臨破壞（即彈塑性變形階段轉(zhuǎn)變?yōu)槠茐碾A段）時(shí)，地基所承受的基地壓力稱為極限荷載pu,1.整體剪切破壞,a. p-s曲線上有兩個(gè)明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，可區(qū)分地基變形的三個(gè)階段,b. 地基內(nèi)產(chǎn)生塑性變形區(qū)，隨著荷載增加塑性變形區(qū)發(fā)展成連續(xù)的滑動(dòng)面,c. 荷載達(dá)到極限荷

21、載后，基礎(chǔ)急劇下沉，并可能向一側(cè)傾斜，基礎(chǔ)兩側(cè)地面明顯隆起,2.局部剪切破壞,a. p-s曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)不明顯，沒(méi)有明顯的直線段,b. 塑性變形區(qū)不延伸到地面，限制在地基內(nèi)部某一區(qū)域內(nèi),c. 荷載達(dá)到極限荷載后，基礎(chǔ)兩側(cè)地面微微隆起,3. 沖剪破壞,b.地基不出現(xiàn)明顯連續(xù)滑動(dòng)面,c. 荷載達(dá)到極限荷載后，基礎(chǔ)兩側(cè)地面不隆起，而是下陷,a. p-s曲線沒(méi)有明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn),地基承載力,一、塑性區(qū)的發(fā)展范圍,根據(jù)彈性理論，地基中任意點(diǎn)由條形均布?jí)毫λ鸬母郊哟?、小主?yīng)力,假定在極限平衡區(qū)土的靜止側(cè)壓力系數(shù)K0=1，M點(diǎn)土的自重應(yīng)力所引起的大小主應(yīng)力均為(0dz),M點(diǎn)達(dá)到極限平衡狀態(tài)，大、小主應(yīng)力滿足極

22、限平衡條件,塑性區(qū)邊界方程,塑性區(qū)最大深度zmax,二、臨塑荷載pcr和界限荷載,當(dāng)zmax0，地基所能承受的基底附加壓力為臨塑荷載,塑性區(qū)開(kāi)展深度在某一范圍內(nèi)所對(duì)應(yīng)的荷載為界限荷載,中心荷載,偏心荷載,三、例題分析,【例】某條基，底寬b=1.5m，埋深d=2m，地基土的重度19kN/m3，飽和土的重度sat21kN/m3,抗剪強(qiáng)度指標(biāo)為 =20，c=20kPa,求(1)該地基承載力p1/4 ,(2)若地下水位上升至地表下1.5m，承載力有何變化,【解答】,(1),(2)地下水位上升時(shí)，地下水位以下土的重度用有效重度,說(shuō)明：當(dāng)?shù)叵滤簧仙龝r(shí)，地基的承載力將降低,6.8 地基的極限承載力,一、普

23、朗德?tīng)枠O限承載力理論,1920年，普朗德?tīng)柛鶕?jù)塑性理論，在研究剛性物體壓入均勻、各向同性、較軟的無(wú)重量介質(zhì)時(shí)，導(dǎo)出達(dá)到破壞時(shí)的滑動(dòng)面形狀及極限承載力公式,將無(wú)限長(zhǎng)，底面光滑的荷載板至于無(wú)質(zhì)量的土(0)的表面上，荷載板下土體處于塑性平衡狀態(tài)時(shí)，塑性區(qū)分成五個(gè)區(qū),區(qū)：主動(dòng)朗金區(qū)， 1豎直向，破裂面與水平面成45o / 2,區(qū)：普朗德?tīng)枀^(qū)，邊界是對(duì)數(shù)螺線,區(qū)：被動(dòng)朗金區(qū)， 1水平向，破裂面與水平面成45o / 2,普朗德?tīng)柪碚摰臉O限承載力理論解,式中：,承載力系數(shù),當(dāng)基礎(chǔ)有埋深d 時(shí),式中：,二、太沙基極限承載力理論,底面粗糙，基底與土之間有較大的摩擦力，能阻止基底土發(fā)生剪切位移，基底以下土不會(huì)發(fā)生

24、破壞，處于彈性平衡狀態(tài),區(qū)：彈性壓密區(qū)(彈性核),區(qū)：普朗德?tīng)枀^(qū)，邊界是對(duì)數(shù)螺線,區(qū)：被動(dòng)朗金區(qū)， 1水平向，破裂面與水平面成45o / 2,太沙基理論的極限承載力理論解,Nr、Nq、Nc均為承載力系數(shù)，均與有關(guān)，太沙基給出關(guān)系曲線，可以根據(jù)相關(guān)曲線得到,上式適用于條形基礎(chǔ)整體剪切破壞情況，對(duì)于局部剪切破壞，將c和tan均降低1/3,方形基礎(chǔ),局部剪切破壞時(shí)地基極限承載力,Nr 、Nq 、Nc為局部剪切破壞時(shí)承載力系數(shù)，也可以根據(jù)相關(guān)曲線得到,對(duì)于方形和圓形基礎(chǔ)，太沙基提出采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)修正后的公式,圓形基礎(chǔ),三、漢森極限承載力理論,對(duì)于均質(zhì)地基、基礎(chǔ)底面完全光滑，受中心傾斜荷載作用,式中：,漢

25、森公式,Sr、Sq、Sc 基礎(chǔ)的形狀系數(shù) ir、iq、ic 荷載傾斜系數(shù) dr、dq、dc 深度修正系數(shù) gr、gq、gc 地面傾斜系數(shù) br、bq、bc 基底傾斜系數(shù) Nr、Nq、Nc 承載力系數(shù),說(shuō)明：相關(guān)系數(shù)均可以有相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算,土坡穩(wěn)定概述,由于地質(zhì)作用而自然形成的土坡,在天然土體中開(kāi)挖或填筑而成的土坡,山坡、江河岸坡,路基、堤壩,6.9 土坡和地基的穩(wěn)定分析,無(wú)粘性土坡穩(wěn)定分析,一、一般情況下的無(wú)粘性土土坡,均質(zhì)的無(wú)粘性土土坡，在干燥或完全浸水條件下，土粒間無(wú)粘結(jié)力,只要位于坡面上的土單元體能夠保持穩(wěn)定，則整個(gè)坡面就是穩(wěn)定的,單元體穩(wěn)定,TT,土坡整體穩(wěn)定,穩(wěn)定條件：TT,砂土的

26、內(nèi)摩擦角,抗滑力與滑動(dòng)力的比值,穩(wěn)定安全系數(shù),二、有滲流作用時(shí)的無(wú)粘性土土坡分析,穩(wěn)定條件：TT+J,順坡出流情況:, / sat1/2，坡面有順坡滲流作用時(shí)，無(wú)粘性土土坡穩(wěn)定安全系數(shù)將近降低一半,三、例題分析,【例】均質(zhì)無(wú)粘性土土坡，其飽和重度 sat=20.0kN/m3, 內(nèi)摩擦角 =30,若要求該土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)為1.20，在干坡情況下以及坡面有順坡滲流時(shí)其坡角應(yīng)為多少度？,干坡或完全浸水情況,順坡出流情況,粘性土土坡穩(wěn)定分析,一、瑞典圓弧滑動(dòng)法,假定滑動(dòng)面為圓柱面，截面為圓弧，利用土體極限平衡條件下的受力情況：,滑動(dòng)面上的最大抗滑力矩與滑動(dòng)力矩之比,飽和粘土，不排水剪條件下，u0，f

27、cu,粘性土土坡滑動(dòng)前，坡頂常常出現(xiàn)豎向裂縫,裂縫的出現(xiàn)將使滑弧長(zhǎng)度由AC減小到AC，如果裂縫中積水，還要考慮靜水壓力對(duì)土坡穩(wěn)定的不利影響,Fs是任意假定某個(gè)滑動(dòng)面的抗滑安全系數(shù)，實(shí)際要求的是與最危險(xiǎn)滑動(dòng)面相對(duì)應(yīng)的最小安全系數(shù),最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心的確定,R,O,對(duì)于均質(zhì)粘性土土坡，其最危險(xiǎn)滑動(dòng)面通過(guò)坡腳, =0,O,E, 0,二、條分法,對(duì)于外形復(fù)雜、 0的粘性土土坡，土體分層情況時(shí)，要確定滑動(dòng)土體的重量及其重心位置比較困難，而且抗剪強(qiáng)度的分布不同，一般采用條分法分析,滑動(dòng)土體分為若干垂直土條,條分法分析步驟I,1.按比例繪出土坡剖面,2.任選一圓心O，確定滑動(dòng)面，將滑動(dòng)面以上土體分成幾個(gè)等寬或

28、不等寬土條,3.每個(gè)土條的受力分析,靜力平衡,假設(shè)兩組合力(Pi，Xi) (Pi1，Xi1),條分法分析步驟,4.滑動(dòng)面的總滑動(dòng)力矩,5.滑動(dòng)面的總抗滑力矩,6.確定安全系數(shù),三、例題分析,【例】某土坡如圖所示。已知土坡高度H=6m，坡角=55，土的重度 =18.6kN/m3，內(nèi)摩擦角 =12，粘聚力c =16.7kPa。試用條分法驗(yàn)算土坡的穩(wěn)定安全系數(shù),分析:,按比例繪出土坡，選擇圓心，作出相應(yīng)的滑動(dòng)圓弧 將滑動(dòng)土體分成若干土條，對(duì)土條編號(hào) 量出各土條中心高度hi、寬度b i，列表計(jì)算sini、cosi以及土條重W i，計(jì)算該圓心和半徑下的安全系數(shù) 對(duì)圓心O選不同半徑，得到O對(duì)應(yīng)的最小安全系數(shù)； 在可能滑動(dòng)范圍內(nèi)，選取其它圓心O1，O2，O3，重復(fù)上述計(jì)算，求出最小安全系數(shù)，即為該土坡的穩(wěn)定安全系數(shù),計(jì)算,按比例繪出土坡，選擇圓心，作出相應(yīng)的滑動(dòng)圓弧,取圓心O ，取