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1、中篇,土力學的基本原理在工程中的應用 第七章 土壓力與擋土墻設計 第八章 土坡穩(wěn)定分析 第九章 地基承載力,第七章 土壓力與擋土墻設計,本章提要與學習目標 土壓力是與土的抗剪強度有關的問題，也是土力學重要問題之一。學習本章時，要熟悉土壓力的類型及它們產(chǎn)生的條件和適用范圍，熟練掌握土壓力計算方法。,,要熟悉土壓力的類型及它們產(chǎn)生的條件和適用 范圍，熟練掌握土壓力計算方法。學習朗肯土壓力理論假設條件、主動土壓力、被動土壓力。要求掌握朗肯假設條件，熟練掌握其計算方法。學習庫侖土壓力理論假設條件、數(shù)值解法與庫爾曼圖解法，要求掌握其假設條件及數(shù)值解法，從分析方法與計算誤差上比較兩個理論的不同。 本章學習
2、中要求掌握幾種常見情況的主動土壓力計算。,第一節(jié) 土壓力概述,介紹土體作用在擋土結(jié)構(gòu)物上的土壓力(圖7-1)，討論土壓力性質(zhì)及計算，包括土壓力的大小、方向、分布和合力作用點，而土壓力的大小及分布規(guī)律主要與土的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)物位移的方向、大小和結(jié)構(gòu)物的剛度、高度及形狀等有關。,工程上常用擋土墻類型,一、擋土結(jié)構(gòu)類型對土壓力分布的影響,擋土墻按其剛度和位移方式分為剛性擋土墻、柔性擋土墻和臨時支撐三類。 1剛性擋土墻：用磚、石或混凝土所筑成的斷面較大的擋土墻。由于剛度大，墻體在側(cè)向土壓力作用下，僅能發(fā)生整體平移或轉(zhuǎn)動的撓曲變形可忽略。墻背受到的土壓力呈三角形分布，最大壓力強度發(fā)生在底部，類似靜水壓力分布
3、。 2柔性擋土墻：當墻身受土壓力作用時發(fā)生撓曲變形。 3臨時支撐：邊施工邊支撐的臨時性支擋結(jié)構(gòu)。,二、墻體位移與土壓力類型,,1.靜止土壓力（E0）：墻受側(cè)向土壓力后，墻身變形或位移很小，可認為墻不發(fā)生轉(zhuǎn)動或平移，墻后土體沒有破壞，處于彈性平衡狀態(tài)，墻上承受土壓力稱為靜止土壓力E0。,,2.主動土壓力（Ea）：擋土墻在填土壓力作用下，背離填土方向移動或沿墻跟轉(zhuǎn)動，土壓力逐漸減小，直至土體達到極限平衡狀態(tài)，形成滑動面，此時的土壓力稱為主動土壓力。,,3.被動土壓力（Ep）：擋土墻在外力作用下向著土體的方向移動或轉(zhuǎn)動，土壓力逐漸增大，直至土體達到極限平衡狀態(tài)，形成滑動面。此時的土壓力稱為被動土壓力
4、Ep。,,同樣填土高度的擋土墻，作用有不同性質(zhì)的土壓力時見圖7-3，有如下的關系：Ep E0 Ea。 在工程中需定量地確定這些土壓力值。,三、影響土壓力的因素,(1)擋土墻的位移方向和位移量； (2)擋土墻的形狀、墻背的光滑程度和結(jié)構(gòu)形式； (3)墻后填土的性質(zhì)，包括填土的重度、含水量、內(nèi)摩擦角和黏聚力的大小及填土面的傾斜程度。,四、研究土壓力的目的,研究土壓力的目的主要在于： 1設計擋土構(gòu)筑物，如擋土墻，地下室側(cè)墻，橋臺和貯倉等； 2地下構(gòu)筑物和基礎的施工、地基處理方面； 3地基承載力的計算，巖石力學和埋管工程等領域。,相關考題,（1）若產(chǎn)生主動土壓力為Ea，被動土壓力為Ep，所需的擋土墻位
5、移量分別為a、p，則下述（ c ）是正確的。 a EaEp, ap;c EaEp, ap （2）影響擋土墻土壓力的因素有哪些？ （3）何謂主動土壓力、靜止土壓力和被動土壓力？三者之間有何關系？ （4）擋土墻上的土壓力有哪幾種，分別敘述其定義。,第二節(jié) 靜止土壓力計算,設一土層，表面是水平的，土的容重為，設此土體為彈性狀態(tài)，見圖7-4，在半無限土體內(nèi)任取出豎直平面AB，此面在幾何面上及應力分布上都是對稱的平面。對稱平面上不應有剪應力存在，所以，豎直平面和水平平面都是主應力平面。,,,E0,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,H,,,,,,,靜止土壓力的分布,,,0,,,
6、 z,K0 z,彈性平衡狀態(tài)時的莫爾圓,自重應力,豎直截面上的法向應力,靜止土壓力,,,,在深度Z處，作用在水平面上的主應力為： 作用在豎直面的主應力為： 即為作用在豎直墻背AB上的靜止土壓力，與深度z呈直線線性分布。,,,,靜止側(cè)壓力系數(shù)K0,靜止側(cè)壓力系數(shù)K0的數(shù)值可通過室內(nèi)或原位的靜止側(cè)壓力試驗測定。其物理意義：在不允許有側(cè)向變形的情況下，土樣受到軸向壓力增量1將會引起側(cè)向壓力的相應增量3，比值3/1稱為土的側(cè)壓力系數(shù)或靜止土壓力系數(shù)K0。,,,室內(nèi)測定方法： （1）壓縮儀法：在有側(cè)限壓縮儀中裝有測量側(cè)向壓力的傳感器。 （2）三軸壓縮儀法：在施加軸向壓力時，同時增加側(cè)向壓力，使試樣不產(chǎn)
7、生側(cè)向變形。 上述兩種方法都可得出軸向壓力與側(cè)向壓力的關系曲線，其平均斜率即為土的側(cè)壓力系數(shù)。,,對于無粘性土及正常固結(jié)粘土也可用下式近似計算： 對于超固結(jié)粘性土：,,,,還可根據(jù)土的性質(zhì)和狀態(tài)，按表7-1確定靜止土壓力系數(shù)參考值。,第三節(jié) 朗肯土壓力理論,一、基本原理 1857年朗肯提出土壓力理論，主要研究自重應力作用下，半無限土體內(nèi)各點的應力由彈性平衡狀態(tài)發(fā)展為極限平衡狀態(tài)的情況，提出計算擋土墻土壓力的理論。 （一）假設條件 1擋土墻背垂直 2墻后填土表面水平 3擋墻背面光滑即不考慮墻與土之間的摩擦力。,,朗肯土壓力理論的假設條件是 墻背垂直 ， 墻背光滑 ， 填土面水平 。,一、
8、主動土壓力,1當土體靜止不動時，深度Z處土單元體的應力,見圖7-5a； 2當代表土墻墻背的豎直光滑面AB面向外平移時，右側(cè)土體制的水平應力逐漸減小，而保持不變。當AB位移至AB時，應力圓與土體的抗剪強度包線相交土體達到主動極限平衡狀態(tài)。此時，作用在墻上的土壓力達到最小值，即為主動土壓力,,,,,,,,,主動土壓力計算原理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,無粘性土,,,,,H,,,,,,,,,,,,H/3,,,,粘性土,,,,,,,,,,,,,,,z0,,,,,,,,,粘性土的主動土壓力由兩部分組成， 第一項： 為土重產(chǎn)生的，是正值，隨深度呈三角形分布； 第二項為粘結(jié)力c引起的土壓力
9、 ，是負值，起減少土壓力的作用，其值是常量，,,,,總主動土壓力 應為三角形abc之面積,,,二、被動土壓力,當代表土墻墻背的豎直光滑面AB面在外力作用下向填土方向移動，擠壓土體時，將逐漸增大，直至剪應力增加到土的抗剪強度時，應力圓又與強度包線相切，達到被動極限平衡狀態(tài)圖7-5c和圖7-5e。此時作用在AB面上的土壓力達到最大值，即為被動土壓力，Pp。,,,,,,,,被動土壓力計算原理,,,,,,,,,,外力,滑動方向,,,,,,,,,,,,,,,無粘性土,,,,,H,,,,,,,,,,,,H/3,,,,粘性土,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,朗金土壓力理論中，當墻后填土達到主動朗
10、金狀態(tài)時，填土破裂面與水平面的成（ A ） A 45+/2； B 45-/2； C 45； D /2； 擋土墻后的填土為中砂，其內(nèi)摩擦角為28o，墻背鉛垂，土面水平，則按朗肯土壓理論，被動土壓力時，土中破壞面與墻背面的夾角為 D 。 A. 0 B. 31o C. 45o D. 59o,第四節(jié) 庫侖土壓力計算理論,1776法國庫侖提出土壓力理論，下面進行具體論述： 一、 庫侖土壓力方法要點： （一）假設條件： 1. 墻背傾斜，具有傾角； 2. 墻后填土為砂土，表面傾角為 角； 3. 墻背粗糙有摩擦力，墻與土間的摩擦角為 ，且（ ）,,,,,4. 平面滑裂面假設； 當墻面向前或
11、向后移動，使墻后填土達到破壞時，填土將沿兩個平面同時下滑或上滑；一個是墻背AB面，另一個是土體內(nèi)某一滑動面BC。設BC面與水平面成角。 5. 剛體滑動假設： 將破壞土楔ABC視為剛體，不考慮滑動楔體內(nèi)部的應力和變形條件。 6. 楔體ABC整體處于極限平衡條件，見圖7-7。,,（二）取滑動楔體ABC為隔離體進行受力分析 分析可知：作用于楔體ABC上的力有（1）土體ABC的重量W，（2）下滑時受到墻面AB給予的支撐反力E（其反方向就是土壓力）。（3）BC面上土體支撐反力R。 1根據(jù)楔體整體處于極限平衡狀態(tài)的條件，可得知E、R的方向，見圖7-7。 2根據(jù)楔體應滿足靜力平衡力三角形閉合的條件，可知E、
12、R的大小 3求極值，找出真正滑裂面，從而得出作用在墻背上的總主動壓力Ea和被動壓力Ep。,一、主動土壓力,,,,,,,,,,,,,,,按庫倫理論求主動土壓力,,,W,,R,,E,,,,,W,R,E,A,C,B,,,利用正弦定律可得,,,,庫倫主動土壓力的一般表達式：,或,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。,,二、被動土壓力,,,,,,,,,,,,,,按庫倫理論求被動土壓力,,,W,,R,,E,,,,,W,R,E,A,C,B,,,,,,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,,三、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
13、理論： （1）依據(jù)：半空間的應力狀態(tài)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，主動土壓 力偏大，被動土壓力偏小。,2.庫倫土壓力理論： （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(jié)果 有出入。,相關考題,（
14、1）朗金土壓力理論是根據(jù) 和 建立的。 土的半空間應力狀態(tài)和極限平衡條件 （2）庫侖土壓力理論是根據(jù) 建立的。 根據(jù)墻后所形成的滑動楔體的靜力平衡條件 （3）由庫侖理論算出的被動土壓力往往比實測值大，這主要是因為 。 庫侖理論假設墻后填土破裂面是一平面，而實際卻是一個曲面,相關考題,（1）朗金土壓力理論中，當墻后填土達到主動朗金狀態(tài)時，填土破裂面與水平面的成（ a ） a 45+/2；b 45-/2；c 45；d /2； （2）重慶建筑大學：由于朗金土壓力理論忽略了墻背與填土之間摩擦的影響，因此計算結(jié)果與實際有
15、出入，一般情況下計算出的（ d ） a 主動土壓力偏小，被動土壓力偏大；b 主動土壓力和被動土壓力都偏??；c 主動土壓力和被動土壓力都偏大；d 主動土壓力偏大，被動土壓力偏??；,相關考題,（1）朗金土壓力理論和庫侖土壓力理論的假定條件是什么？ （2）擋土墻的墻背垂直光滑，墻后填土面水平，試定性繪出下列情況的墻背主動土壓力分布： 1)填土為均質(zhì)砂或均質(zhì)粘土； 2)填土為粘土，地下水在1/2墻高處； 3)填土上半層為砂土，下半層為粘土； 4)填土為均質(zhì)砂土，填土面有均勻連續(xù)荷載； 5)填土為均質(zhì)粘土，填土面有均勻連續(xù)荷載。,第五節(jié) 幾種常見情況的土壓力,一、成層土層的壓力 墻后填土由性質(zhì)不同的
16、土層組成時，土壓力將受到不同填土體性質(zhì)的影響。下圖：墻后填土為無粘性土時土壓力分布圖,二、墻后填土中有地下水位 當墻后填土中有地下水位時，計算土壓力時，在地 下水位以下的 應用 。同時地下水對土壓力產(chǎn) 生影響，主要表現(xiàn)為： （1）地下水位以下，填土重量將因受到水的浮力而減少； （2）地下水對填土的強度指標C中的影響，一般認為對砂性土的影響可以忽略；但對粘性填土，地下水使C， 值減小，從而使土壓力增大。 （3）地下水對墻背產(chǎn)生靜水壓力作用。,下圖：填土內(nèi)有地下水的情況,,,,,,作用在擋土墻上的總壓力應為總土壓力與水壓力之和。,,土壓力問題“水土合算與水土分算問題”,工程上對土壓力有兩種解法
17、： 1對于滲透性大的砂性土，將土壓力和水壓力先分開計算，再疊加的方法為水土分算。 2對于粘性土，將地下水位以下土體重度去為飽和重度，水壓力計算不再單獨計算后進行疊加，這種方法稱“水土合算”,三、填土表面有荷載作用 （一）連續(xù)均勻荷載 1當擋土墻墻背垂直，在水平面上有連續(xù)均布荷載q作用時。 (a)無粘性土 （b）粘性土,,作用在墻背面的土壓力Pa由三部分組成： （1）是由均布荷載q引起，常數(shù)，與z無關； （2）是由土重引起，與z成正比； （3）是由內(nèi)聚力引起。,總土壓力Ea為上圖a和b圖形面積差。 即：,,（二）局部荷載作用 若填土表面有局部荷載q作用時，見圖7-15a和b所示，有兩
18、種情況，主動土壓力可以按下述方法計算。,,若填土表面的荷載是從墻后某一距離開始，見圖7-15a，可自均布荷載起點O引2條直線OD和OE，OD與水平面夾角為，OE與填土的破壞面平行，與水平夾角為。OD和OE分別交墻背于D點和E點。當墻背垂直、光滑時，=45+/2；當墻背傾斜與粗糙時，則按庫侖土壓力計算，可參看有關公式。D點以上土壓力不受均布荷載影響，只是由填土的自重引起。E點以下土壓力則完全考慮受均布荷載影響。D、E兩點間的土壓力以直線連接。沿墻背AB上的土壓力見圖7-15a中陰影所示，陰影面積為總土壓力Ea，其作用點在陰影形心處。,,若填土表面的均布荷載在一定范圍內(nèi)，見圖7-15b所示，則從荷
19、載的兩個端點O、O引兩條與破壞面平行的直線OD和OE,交墻背于D和E點。認為D點以上和E點以下的土壓力都不受均布荷載的影響，D、E點之間的土壓力則受均布荷載影響的土壓力計算，作用于墻面的總土壓力Ea分布見圖7-15b所示的陰影所示，其作用點在陰影形心處。,土壓力中作用點的求解,第六節(jié) 擋土墻設計,擋土墻的設計包括墻型選擇、穩(wěn)定性驗算、地基承載力驗算、墻身材料強度驗算以及一些設計中的構(gòu)造要求和措施等。 常用的擋土墻結(jié)構(gòu)型式有重力式、懸臂式、扶壁式、錨桿及錨定板式和加筋土擋墻等。一般根據(jù)工程需要、土質(zhì)情況、材料供應、施工技術以及造價等因素合理地選擇,一、擋土墻類型,1.擋土墻的設計包括墻型選擇、穩(wěn)
20、定性驗算、地基承載力驗算、墻身材料強度驗算以及一些設計中的構(gòu)造要求和措施等。 2.常用的擋土墻結(jié)構(gòu)型式有重力式、懸臂式、扶壁式、錨桿及錨定板式和加筋土擋墻等。,擋土墻應用舉例,,扶壁式擋土墻圖,錨桿(anchor rod)式擋土墻,煙臺濱海路擋土墻施工,加筋土(reinforced earth)擋土墻,三峽庫區(qū)奉節(jié)三馬山加筋土擋土墻高57m,奉節(jié)三馬山加筋土擋土墻修建中,盅縣和尚溝加筋土擋土墻,其他形式,一、擋土墻類型 擋土墻就其結(jié)構(gòu)型式可分為以下五種主要類型； (a) (b) (c ) (d) (e) (a)重力式擋土墻；(b)懸臂式擋土墻；(c)扶臂式擋土墻； (d)錨
21、桿、錨定板式擋土墻；(e)板樁墻,(一)重力式擋土墻 這種型式的擋土墻見上圖 (a)所示，墻面暴露于外，墻背可以做成傾斜和垂直的。 (二)懸臂式擋土墻 懸臂式擋土墻一般用鋼筋混凝土建造，它由三個懸臂板組成，即立臂、墻趾懸臂和墻踵懸臂，見上圖 (b)所示。,(三)扶壁式擋土墻 當墻后填土比較高時，為了增強懸臂式擋土墻中立臂的抗彎性能，常沿墻的縱向每隔一定距離設一道扶壁，故稱為扶壁式擋土墻，見上圖 (c)所示。 (四)錨定板與錨桿式擋土墻 錨定板擋土墻由預制的鋼筋混凝土立柱、墻面、鋼拉桿和埋在填土中的錨定板在現(xiàn)場拼裝而成。這種結(jié)構(gòu)依靠填土與結(jié)構(gòu)的相互作用力而維持其自身穩(wěn)定。,(五)其他類型擋土墻
22、混合式擋土墻,構(gòu)架式擋土墻,板樁擋土墻,土工合成材料擋土墻,土釘,內(nèi)撐擋土墻等。板樁墻是深基坑開挖的一種臨時性支護結(jié)構(gòu)，由統(tǒng)長的鋼板樁或預制鋼筋混凝土板樁組成。也可在板樁上加設支撐，以改善其受力性能見上圖(e),擋土墻發(fā)生事故的例子,多瑙河碼頭岸墻滑動,垮塌的重力式擋墻,二、擋土墻的計算,擋土墻的截面一般按試算法確定，即先根據(jù)擋土墻所處的條件(工程地質(zhì)、填土性質(zhì)以及墻體材料和施工條件等)憑經(jīng)驗初步擬定截面尺寸，然后進行擋土墻的驗算，如不滿足要求，則應改變截面尺寸或采用其它措施。 擋土墻的計算通常包括下列內(nèi)容：穩(wěn)定性驗算;地基的承載力驗算;墻身強度驗算。,(一) 穩(wěn)定性驗算 擋土墻的穩(wěn)定性破壞通
23、常有兩種形式，一種是在主動土壓力作用下外傾，對此應進行抗傾覆穩(wěn)定性驗算，另一種是在土壓力作用下沿基底外移，需進行抗滑動穩(wěn)定性驗算。,1 抗傾覆穩(wěn)定性驗算p149,如圖7-17，在土壓力作用下墻將繞墻趾O點向外轉(zhuǎn)動而失穩(wěn)。將Ea分解成水平及垂直兩個分力。水平分力Eax使墻發(fā)生傾覆；垂直分力Eaz及墻重力G抵抗傾覆。按下式驗算抗傾覆穩(wěn)定性：,2 抗滑動穩(wěn)定性驗算,如圖7-18將土壓力Ea及墻重力G各分解成平行及垂直于基底的兩個分力(Eat、Ean及Gt、Gn)。分力Ean使墻沿基底平面滑移，Ean及Gn產(chǎn)生磨擦力抵抗滑移，抗滑移穩(wěn)定性應按下式計算：,(二)地基的承載力驗算 地基的承載力驗算，一般偏
24、心荷載作用下基礎的計算方法相同，即要求同時滿足基底平均應力Pf和基底最大壓應力Pmax1.2f(f為持力層地基承載力設計值)。,,(三)墻身強度驗算 墻身強度驗算應根據(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)的有關計算方法進行,三、重力式擋土墻的體型選擇和構(gòu)造措施 包括以下幾個方面： (一)選擇墻背傾斜的型式；(二) 墻面坡度的選擇 ；（三）基底逆坡坡度；（四）墻趾臺階和墻頂?shù)讓挾鹊拇_定；（五） 排水措施；（六） 填土質(zhì)量要求,,(一)墻背傾斜的型式 重力式擋土墻按墻背傾斜方向可分為仰斜(90)、直立(90)和俯斜(90)三種型式，如圖7-19所示。對于墻背不同傾斜方向的擋土墻，如
25、用相同的計算方法和計算指標進行計算，其主動土壓力以仰斜為最小，直立居中，俯斜最大。因此，就墻背所受的主動土壓力而言，仰斜墻背較為合理。,,如在開挖臨時邊坡以后筑墻，采用仰斜墻背可與邊坡緊密貼合，而俯斜墻則須在墻背回填土，因此仰斜墻比較合理。反之，如果在填方地段筑墻，仰斜墻背填土的夯實比俯斜墻或直立墻困難見圖7-19a，此時，俯斜墻和直立墻比較合理。,,從墻前地形的陡緩看，當較為平坦時，用仰斜墻背較為合理。如墻前地形較陡，則宜用直立墻，因為俯斜墻的土壓力較大，而用仰斜墻時，為了保證墻趾與墻前土坡面之間保持一定距離，就要加高墻身見圖7-16c，使砌筑工程量增加。 因此，墻背的傾斜型式應根據(jù)使用要
26、求、地形和施工等情況綜合考慮確定。,,(二) 墻面坡度的選擇 當墻前地面較陡時，墻面坡可取1:0.051:0.2，亦可采用直立的截面。在墻前地形較為平坦時，對于中、高擋土墻，墻面坡度可較緩，但不宜緩于1:0.4，以免增高墻身或增加開挖寬度。仰斜墻背坡度愈緩，主動土壓力愈小，但為了避免施工困難，仰斜墻背坡度一般不宜緩于1：0.25，墻面坡應盡量與墻背坡平行。,,（三）基底逆坡坡度 在墻體穩(wěn)定性驗算中，滑動穩(wěn)定常比傾覆穩(wěn)定不易滿足要求，為了增加墻身的抗滑穩(wěn)定性，將基底做成逆坡是一種有效方法(圖7-19a)。但是基底逆坡過大，可能使墻身連同基底下的一塊三角形土體一起滑動，因此，一般土質(zhì)地基的基底逆
27、坡不宜大于0.1:1，對巖石地基一般不宜大于0.2：1。,,（四）墻趾臺階和墻頂?shù)讓挾?當墻高較大時，基底壓力常常是控制截面的重要因素。為了使基底壓力不超過地基承載力設計值，可加墻趾臺階，以便擴大基底寬度，這對墻的傾覆穩(wěn)定也是有利的。墻趾臺階的高寬比可取h:=2:1，不得小于20cm，此外，基底法向反力的偏心距應滿足b1/4的條件(b1為無臺階時的基底寬度)。 擋土墻的頂寬如無特殊要求，對于一般塊石擋土墻不應小于0.5m，對于混凝土擋土墻最小可為0.20.4m，混凝土墻不宜小于0.2m；砌石擋土墻頂寬不宜小于0.4m?；讓捈s為墻高的1/21/3。,,（五） 排水措施 擋土墻必須有良好的排水設
28、施，以免墻后填土因積水而造成地基松軟，從而導致承載力不足。若填土凍脹，則會使擋土墻開裂或倒塌。故常沿墻長設置間距為23m，直徑不小于100mm的泄水孔。墻后做好濾水層和必要的排水盲溝，在墻頂?shù)孛驿佋O防水層。當墻后有山坡時，還應在坡下設置截水溝見圖7-19 。擋土墻應每隔1020m設置伸縮縫。,,擋土墻所在地段往往由于排水不良，大量雨水經(jīng)墻后填土下滲，結(jié)果使墻后土的抗剪強度降低，重度增高，土壓力增大，有的還受水的滲流或靜水壓力影響，在一定條件下，或因土壓力過大，或因地基軟化，結(jié)果造成擋土墻的破壞。據(jù)某地區(qū)擋土墻調(diào)查表明，僅1966年由于排水不良或未作排水處理而發(fā)生擋土墻破壞的有十多處，為當?shù)匕l(fā)生
29、事故的70-80。,,（六） 填土質(zhì)量要求 擋土墻的回填土料應盡量選擇透水性較大的土，例如砂土，礫石，碎石等，因為這類土的抗剪強度較穩(wěn)定，易于排水。不應采用淤泥，耕植土、膨脹性粘土等作為填料，填土料中還不應雜有大的凍結(jié)土塊、木塊或其它雜物。,,實際上所遇到的大多數(shù)回填土都多少含有一定的粘性土，這時應適當混以塊石。對于重要的、高度較大的擋土墻，用粘土作回填土料是不合適的，因為粘性土的性能不穩(wěn)定，在干燥時體積收縮，而在雨季時膨脹，由于回填土的交錯收縮與膨脹可在擋土墻上產(chǎn)生較大的側(cè)壓力。這種側(cè)壓力在設計中往往無法考慮，其數(shù)值還可能比計算壓力大許多倍，它可使擋土墻外移，甚至使擋土墻失去作用。在工程中曾
30、有因粘性土作為填料而引起的事故。 填土壓實質(zhì)量是擋土墻施工中的一個關鍵問題。填土時應分層夯實。,擋土墻施工,漿砌石抗滑擋土墻結(jié)構(gòu)示意圖,,【例題7-2】擋土墻高6m，填土的物理力學性質(zhì)指標如下： kN/m,墻背直立、光滑，填土面水平并有均布荷載q=10kPa，試求擋土墻的主動土壓力Ea及作用點位置，并繪出土壓力分布圖。,,【例題7-3】擋土墻高5m，墻背直立、光滑，墻后填土面水平，共分兩層。各層上的物理力學性指標如圖所示，試求主動土壓力，并繪出土壓力的分布圖。,相關考題,（1）擋土墻的墻后回填土料，宜選用（ d ） a 粘土；b 淤泥；c 淤泥質(zhì)粘土；d 砂土 （2）提高擋土墻墻后的填土質(zhì)量，
31、使土的抗剪強度增大，將使作用于墻背的（ b ） a 主動土壓力增加；b 主動土壓力減小；c 靜止土壓力增加；d 被動土壓力減??；,相關考題,（3）擋土墻每隔（ d ）應設置一道伸縮縫 a 50-60m；b 30-40m；c 20-30m；d 10-20m （4）擋土墻應設置泄水孔，其間距宜?。╞ ） a 1-2m；b 2-3m；c 3-4m；d 5-6m （5）擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)k要求（ c ） a k1.0；b k1.3；c k1.6；d k2.0；,,（3）設計僅起擋土作用的重力式擋土墻時，土壓力應按（ a ） a 主動土壓力計算；b 被動土壓力計算；c 靜止土壓力計算
32、；d 靜止水壓力計算,關 鍵 概 念,土壓力類型；朗肯土壓力和常見情況下土壓力大小、方向、作用點的計算。,思 考 題,7-1影響擋土墻土壓力的因素有哪些？ 7-2何謂主動土壓力、靜止土壓力和被動土壓力？三者之間有何關系？ 7-3朗肯土壓力理論和庫侖土壓力理論的假定條件是什么？ 7-4擋土墻上的土壓力有哪幾種，分別敘述其定義。,,7-5擋土墻的墻背垂直光滑，墻后填土面水平，試定性繪出下列情況的墻背主動土壓力分布： （1）填土為均質(zhì)砂或均質(zhì)粘土； （2）填土為粘土，地下水在1/2墻高處； （3）填土上半層為砂土，填土下半層有均勻粘土j1； （4）填土為均質(zhì)砂土，填土面有均勻連續(xù)荷載； （5）填土為
33、均質(zhì)粘土，填土面有均勻連續(xù)荷載。 7-6試分析剛性擋土墻產(chǎn)生位移時，墻后土體中應力狀態(tài)的變化。 7-7填土內(nèi)摩擦角的大小對土壓力的大小有何影響。 7-8墻背的粗糙程度、填土排水條件的好壞對主動土壓力的大小有什么影響。 7-9繪圖分析作用在擋土墻背上主動土壓力的方向和作用點位置。 7-10繪圖分析作用在擋土墻背上被動土壓力的方向和作用點位置。 j1下半層？,計 算 題,7-1某擋土墻高7m，墻背豎直光滑，墻后填土面水平，并作用均布荷載q=20kPa，填土分兩層，地下水分布在兩層土界面上；上層土厚3m，1=18.0kN/m3, 1=200,C1=12.0kPa；下層位于水位以下，厚4m，sat=1
34、9.2kN/m3,2=260,C2=6.0kPa。試求墻背總側(cè)壓力E及作用點位置，并繪側(cè)壓力分布圖？,,7-4圖示擋土墻，墻背垂直光滑，墻后填土面水平，且作用一條形均布荷載q=20kPa，填土指標粘土1=18.5kN/m，1=20，C1=10kPa，砂土2=18kN/m，2=30見下圖，已測得墻體移動，使墻后填土達到朗肯土壓力極限平衡狀態(tài)，A點的水平壓力為25 kPa，求： （1）繪出整個墻背上的壓力分布圖，并求出作用在墻背上的總土壓力？ （2）畫出土體中過A點的剪切破壞面，并標明其與水平面的夾角是多少？ （3）求土中過A點剪應力破壞面上的法向應力和剪應力？,考點分析,1 土壓力相關概念 考
35、點如下：（1）靜止土壓力、主動土壓力、被動土壓力的概念；（2）影響擋土墻土壓力的因素；（3）靜止土壓力、主動土壓力、被動土壓力三者關系。,,2 朗肯（Rankine,W.J.M.,1857）土壓力理論 考點如下：（1）朗肯土壓力理論是根據(jù)什么建立的；（2）假設條件是什么？（3）利用朗肯土壓力理論計算土壓力。,,3 庫侖（Coulomb C.A.,1776）土壓力理論 考點如下：（1）庫侖土壓力理論是根據(jù)什么建立的；（2）假設條件和適用條件是什么？（3）如何應用庫侖土壓力理論計算擋土墻土壓力。,,4 朗肯（Rankine,W.J.M.,1857）和庫侖（Coulomb C.A.,1776）土
36、壓力理論的比較與土壓力計算 考點如下：（1）兩種土壓力理論在分析方法和計算誤差方面有哪些不同，對主動土壓力和被動土壓力哪種土壓力理論計算誤差較大；（2）針對不同情況，如填土面上有連續(xù)均布荷載、成層填土、填土中有水等，擋土墻的土壓力如何計算，這是本章計算題考試必考內(nèi)容。,,5 擋土墻的類型與構(gòu)造 考點如下：（1）擋土墻的類型；（2）重力式擋土墻的構(gòu)造；（3）擋土墻設計在構(gòu)造有何要求；（2）擋土墻設計中如何減少主動土壓力；。,,6 擋土墻計算問題 考點如下：（1）擋土墻抗滑穩(wěn)定性驗算；（2）擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性驗算；（3）擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)和抗滑移穩(wěn)定安全系數(shù)各是多少(1.6,1.3)；（4）擋土墻的抗傾覆和抗滑移措施各有哪些。,本章結(jié)束 謝謝！,煙臺大學文經(jīng)學院 2009年9月,創(chuàng)業(yè)之路是一條從奴隸到將軍的艱辛之路,
tlxdjjc7《土力學與地基基礎》第七章土壓力與擋土墻設計
