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山东水利职业学院教案首页 授 课 学 时 2 授课班级 课 题 名 称 10.1 挡土墙的土压力 教学目的要求 掌握静止土压力的计算。 教学重点及难点 静止土压力的计算。 教学程序设计 次序 内 容 计划时间 土压力 第10章 第10章 土压力 10.1 挡土墙的土压力 10.1.1土压力的类型 1. 主动土压力 2. 被动土压力 3. 静止土压力 10.1.2静止土压力计算 作业及思考题 1. 什么是静止土压力、主动土压力和被动土压力 2. 某挡土墙，高4m，墙背垂直光滑，墙后填土水平，填土为粘性土，17KN/m3，15，c18KPa。试绘出静止土压力强度分布图，确定总静止土压力的三要素。 第10章 土压力 土压力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向压力。 10.1 挡土墙的土压力 10.1.1土压力的类型 土压力随挡土墙位移的方向分为三种 1静止土压力当挡土墙静止不动，土体处于弹性平衡状态时，土对墙的压力称为静止土压力，一般用E0表示 。 2主动土压力当挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力称为主动土压力，一般用Ea表示。 3被动土压力当挡土墙向土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在挡土墙上的土压力称为被动土压力，用Ep表示。 三种土压力之间的大小关系为Pp＞P0＞Pa 。经验表明土体达到主动极限平衡状态所需要的相对位移量ρ/H约为0.001～0.005，而达到被动极限平衡状态所需的相对位移量ρ/H为0.01～0.05，其值比主动极限平衡大得很多。 10.1.2静止土压力计算 当挡土墙处于静止状态时，作用到墙背上的静止土压力可视为半空间弹性变形体在自重作用下无侧向变形时的水平应力。此时作用到墙背z深度处的静止土压力强度，其值为 式中 静止土压力系数，无量纲； 墙背后土体的容重（kN/m3）。 近似按K0≈1-sin φ。 静止土压力强度分布沿墙高呈三角形分布。单位长度墙上的总静止土压力Eo为 Eo的作用点应在墙高的1/3处。 山东水利职业学院教案首页 授 课 学 时 2 授课班级 课 题 名 称 10.2 朗肯土压力理论 教学目的要求 理解朗肯土压力理论,掌握朗肯土压力的计算。 教学重点及难点 朗肯土压力理论及计算； 教学程序设计 次序 内 容 计划时间 土压力 第10章 10.2 朗肯土压力理论 10.2.1基本原理 10.2.2主动土压力计算 1. 均质填土的主动土压力 2. 成层填土的主动土压力 3. 填土表面有垂直均布荷载作用时的主动土压力 4. 墙后填土中有地下水时的总压力 10.2.3被动土压力计算 作业及思考题 1. 朗肯土压力理论的基本假定是什么对土压力的计算结果有何影响 2. 某挡土墙，高4m，墙背垂直光滑，墙后填土水平，填土为粘性土，17KN/m3，15，c18KPa。试绘出主动土压力强度分布图，确定总主动土压力的三要素。 10.2 朗肯土压力理论 10.2.1基本原理 朗肯（Rankine,1857）土压力理论属于古典土压力理论之一，但其概念明确，方法简便，故一直沿用至今。它是根据半无限空间土体处于极限平衡状态下的大小主应力间的关系，导出土压力的计算公式。 为了满足土体的极限平衡条件，朗肯在推导的过程中作了如下假定①墙为刚性的；②墙背直立、光滑，与填土之间没有摩擦力；③填土面为一水平面。这样水平填土体中的应力状态与半无限空间土体中的应力状态一致，即在水平面和铅直面上只有正应力，没有剪应力，保证这两个面为主应力作用面，而墙背可假想为半无限土体内部的一个铅直平面。 10.2.2主动土压力计算 1. 无粘性土三角形分布 对于无粘性土，土体的内聚力c0，任一深度的土压力强度为 土压力呈三角形分布，总的主动土压力 的作用点在距离墙底H/3处，方向水平， 2. 粘性土深度Z处的主动土压力强度可用下式来求 临界深度 主动土压力系数 例题10-1，10－2，10－3计算主动土压力 10.2.3被动土压力计算 无粘性土三角形分布 无粘性土c0得到的被动土压力强度公式 被动土压力的分布呈三角形分布，总的被动土压力为 粘性土梯形分布 式中 被动土压力系数，无因次。。 山东水利职业学院教案首页 授 课 学 时 2 授课班级 课 题 名 称 10.3 库仑土压力理论 教学目的要求 理解库伦土压力理论。 教学重点及难点 库伦土压力理论。 教学程序设计 次序 内 容 计划时间 土压力 第10章 10.3 库仑土压力理论 10.3.1基本原理 10.3.2库伦主动土压力计算 10.3.3被动土压力 作业及思考题 1. 比较朗肯土压力与库仑土压力理论的基本假定和适用条件 2. 某挡土墙，高5m，墙背垂直光滑，墙后填土水平，填土的重度18KN/m3，20，c12Kpa，作用有连续荷载q＝20kPa。试求主动土压力。 10.3 库仑土压力理论 介绍库伦土压力理论的使用条件，公式的应用。 10.3.1基本原理 库伦土压力理论是根据墙后土体处于极限平衡状态并形成一滑动楔体时，从楔体的静力平衡条件得出的土压力计算理论。 基本假设 ① 墙后的填土是理想的散粒体② 墙背倾斜、粗糙、墙后填土面倾斜； ③ 滑动破坏面为一平面④ 刚体滑动。⑤ 楔体ABC整体处于极限平衡状态。 10.3.2库伦主动土压力计算 1. 无粘性土的主动土压力 式中 为库仑主动土压力系数，无因次，为、、、的函数 沿着墙高的主动土压力分布强度pa可通过Pa对深度z的求导而得到 由上式看见，主动土压力的强度沿墙高成三角形线性分布，土压力合力的作用点距离墙底H/3，方向与墙背的法线成角，或者说与水平面成（）角。 2. 粘性土的主动土压力 主动土压力系数 其中 10.3.3 被动土压力 被动土压力Pp的库仑公式为 式中 被动土压力系数，无因次， ，为、、、函数。 当墙背直立（0）、光滑（0），填土面水平（0）时，则库伦被动土压力系数变为，，与朗肯公式相同。 被动土压力强度可按下式计算 被动土压力沿着墙高也呈三角形分布，总的被动土压力的作用点在距离墙底H/3处，作用方向与墙背法线成角，或与水平面成-角。 山东水利职业学院教案首页 授 课 学 时 2 授课班级 课 题 名 称 10.4 挡土墙设计简介 教学目的要求 了解挡土墙的类型及工作原理，挡土墙的设计。 教学重点及难点 挡土墙的设计。 教学程序设计 次序 内 容 计划时间 土压力 第10章 10.4 挡土墙设计简介 10.4.1 挡土墙的类型 10.4.2 重力式挡土墙设计 1. 重力式挡土墙的选型 2. 重力式挡土墙的构造 3. 重力式挡土墙的计算 作业及思考题 1. 比较朗肯土压力与库仑土压力理论的基本假定和适用条件。 2. 重力式挡土墙设计中如何进行抗倾覆与抗滑稳定验算 3. 某挡土墙，高5m，墙背垂直光滑，墙后填土水平，填土的重度18KN/m3，20，c12Kpa，作用有连续荷载q＝20kPa。试求主动土压力。 10.4挡土墙设计 10.4.1挡土墙的类型 挡土墙的设计包括类型的选择、墙身断面尺寸的确定以及稳定和强度的验算等内容。 1.重力式挡土墙 体积大、靠墙自重保持稳定性,小型工程，墙高H〈5m；就地取材,砖、石、素混凝土；结构简单，施工方便，应用广；工程量大，沉降大。 2.悬臂式挡土墙 体积小、靠墙后基础上方的土重保持稳定性,重要工程，墙高H〉5m；材料砼；工程量小；费钢材、技术复杂。 3. 锚定板与锚杆式挡土墙 新型结构；重要工程，墙高H27m；砼、钢材；结构轻柔性大、工程量小造价低、施工方便；技术复杂。 4．板桩墙 10.4.2重力式挡土墙设计 1. 重力式挡土墙的选型 选择合理的挡土墙墙型，对挡土墙的设计具有重要意义，主要有以下几点 （1）使墙后土压力最小。依墙背倾斜情况可分为仰斜、直立和俯斜三种。 （2）墙的背坡和面坡的选择。 （3）基底逆坡坡度。 （4）墙趾台阶。 2. 重力式挡土墙的构造 （1） 挡土墙的埋置深度； （2） 墙身构造； （3） 排水措施； （4） 填土质量要求。 3. 重力式挡土墙的计算 包括抗倾覆验算、抗滑移验算、地基承载力验算、墙身强度验算和抗震验算。 （1）挡土墙抗倾覆验算 设在挡土墙自重G和主动土压力作用下，可能绕墙趾O点倾覆，抗倾覆力矩与倾覆力矩之比称为抗倾覆安全系数，应符合下式要求 （2）挡土墙抗滑验算 在滑动稳定性验算中，将G和Pa都分解为垂直和平行于基底的分力，抗滑力与滑动力之比称为抗滑安全系数Ks，应符合下式要求