土力学及地基基础第16讲土压力及朗肯土压力理论.ppt

土压力及朗肯土压力理论
刘忠玉教授
本讲知识点:
一、土压力的类型
二、静止土压力的计算
三、朗肯土压力理论
挡土墙及土压力概念
挡土墙:用来侧向支持土体,防止土体坍塌的结构物。
土压力通常是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧压力。
E
填土面
码头
桥台
E
隧道侧墙
E
E
挡土墙照片
加劲挡土墙
绿化生态挡土墙
石笼网挡墙
一、土压力类型
被动土压力
主动土压力
静止土压力
土压力
1. 静止土压力
挡土墙静止不动,墙后填土处于弹性平衡状态时,作用在挡土墙背上的土压力。一般用E0表示。
Eo
挡土墙位移情况
墙后土体所处的应力状态
2. 主动土压力
挡土墙向离开土体偏移至墙后土体达到主动极限平衡状态时,作用在墙背上的土压力。一般用Ea表示。
滑裂面
Ea
3. 被动土压力
Ep
滑裂面
在外力作用下,挡土墙向土体方向偏移,直到墙后土体达到被动极限平衡状态时,作用在墙上的土压力。一般用Ep表示。
4. 三种土压力之间的关系
-△
+△
+△
-△
E
o
△a
△p
Ea
Eo
Ep
对同一挡土墙,在相同的墙高和填土条件下有如左之不等式:
1. Ea <Eo <Ep
2. Δp >>Δa
产生主动和被动土压力所需墙的位移量
土类
应力状态
墙运动形式
可能需要的位移量
砂土
主动
平移

绕墙趾转动

绕墙顶转动

被动
平移

绕墙趾转动
>
绕墙顶转动

粘土
主动
平移

绕墙趾转动

二、静止土压力计算
静止土压力犹如半空间弹性变形体,在土的自重作用下无侧向变形时的水平侧压力。
K0h
h
z
K0z
z
h/3
静止土压力系数
静止土压力强度
静止土压力分布:三角形分布。
合力作用点:作用点距墙底h/3。
合力
静止土压力系数测定方法
1. 通过侧限条件下的试验测定;
2. 按相关表格提供的经验值确定。~;~;
3. 对正常固结土,可采用经验公式K0 = 1-sinφ’计算。
注意问题
1. 当填土分层时,可先计算每层土的竖向自重应力,再分别乘以该层土的静止土压力系数,就是该层土的静止土压力分布。
2. 注意:在层面上尽管竖向自重应力可以是连续的,但是静止土压力分布却可能不连续,原因是静止土压力系数一般是不相等的。
3. 提示:p0的单位为kPa;E0的单位是kN/m。