第八章挡土结构物上的土压力

2012⼟⼒学名词解释《⼟⼒学》名词解释09级考试，名词解释：1.液性指数 2.压缩模量 3.达西定律 4.最优含⽔率 5.被动⼟压⼒6.超固结⽐7.固结度8.不均匀系数9.砂⼟相对密实度 10.临塑荷载马亢班⼩测，名词解释：1.管涌 2.先期固结压⼒ 3.塑性指数 4.灵敏度 5.超固结⽐ 6.压缩系数 7.不均匀系数 8.相对密实度 9。

渗透系数第⼀章⼟的组成（王志磊）1. d60—⼩于某粒径的⼟粒质量占⼟总质量60％的粒径，称为限定粒径（限制粒径）；d10—⼩于某粒径的⼟粒质量占⼟总质量10％的粒径，称为有效粒径；2.不均匀系数C u : ⼩于某粒径的⼟粒质量占⼟总质量60％的粒径与⼩于某粒径的⼟粒质量占⼟总质量10％的粒径的⽐值。

即C u =d 60/d 10.3.曲率系数C c ：C c =d 230/(d 60*d 10).4.⽑细⽔：受到⽔与空⽓交界⾯处表⾯张⼒的作⽤、存在于地下⽔位以上的透⽔层中⾃由⽔5.结合⽔－指受电分⼦吸引⼒作⽤吸附于⼟粒表⾯的⼟中⽔。

这种电分⼦吸引⼒⾼达⼏千到⼏万个⼤⽓压，使⽔分⼦和⼟粒表⾯牢固地粘结在⼀起。

结合⽔分为强结合⽔和弱结合⽔两种。

6.强结合⽔：紧靠⼟粒表⾯的结合⽔，其性质接近于固体，不能传递静⽔压⼒，具有巨⼤的粘滞性、弹性和抗剪强度，冰点为-78度，粘⼟只含强结合⽔时，成固体状态，磨碎后成粉末状态。

7.弱结合⽔:强结合⽔外围的结合⽔膜。

8.⼟的结构:指⼟粒单元的⼤⼩、形状、相互排列及其联结关系等因素形成的综合特征。

⼟的结构和构造对⼟的性质有很⼤影响。

9.⼟的构造:物质成分和颗粒⼤⼩等都相近的同⼀⼟层及其各⼟层之间的相互关系的特征称之。

第⼆章⼟的物理性质及分类（杨少鹏，李顺时）1.⼟的含⽔量：⼟中⽔的质量与⼟粒质量之⽐(⽤百分数表⽰)。

2⼟粒相对密度（⽐重）：⼟的固体颗粒质量与同体积4℃时纯⽔的质量之⽐。

3.⼟的密度：⼟单位体积的质量称为⼟的（湿）密度。

任务1 挡土结构与土压力一、填空题（每空2分，共10分）1、土压力可分为 、 和 ，在相同的条件下，三种土压力的关系为 。

静止土压力、被动土压力、主动土压力2、朗肯土压力理论的假定是 、 、 。

墙刚性墙背垂直、墙背光滑3、库仑土压力理论的假定是 、 、 。

墙后填土是均匀的散粒土、滑动破坏面为通过墙踵的平面、滑动携体4、某挡土墙墙背垂直、光滑，填土面水平，填土为中砂，若墙高为2m 时作用于墙背上的主动土压力为20kN/m ，则墙高为4m 时作用于墙背上的主动土压力为 kN/m 。

405、重力式挡土墙按墙背倾角不同可分为 、 和 三种。

仰斜式、俯斜视、垂直式6、挡土墙稳定性主要是指 和 。

抗滑移、抗倾覆7、依靠自身的重力维持的稳定性挡土墙称为 。

重力式挡土墙8、挡土墙的位移为0，此种情况下的土压力称为 。

静止土压力9、挡土墙在土压力作用下离开土体位移且墙后填土达到极限平衡状态，此种情况下的土压力称为 。

被动土压力二、单项选择题（请将正确的答案，答案填在题中的括号中，共10分） 1.在挡土墙设计时，是否允许墙体有位移？A.不允许B.允许C.允许有较大位移 2.地下室外墙面上的土压力应按何种土压力进行计算？ A.静止土压力 B.主动土压力 C.被动土压力3.按朗金土压力理论计算挡墙背面的主动土压力时，墙背是何种应力平面？ A.大主应力平面 B.小主应力平面 C.滑动面4.挡土墙背面的粗糙程度，对朗金土压力计算结果有何直接影响？ A.使土压力变大 B.使土压力变小 C.对土压力无影响5.符合朗金条件，挡土墙后填土发生主动破坏时，滑动面的方向如何确定？ A.与水平面成45+2ϕ度 B.与水平面成45-2ϕ度 C.与水平面成45度6.按库仑理论计算土压力时，可把墙背当作什么平面？A.大主应力平面B.小主应力平面C.滑动面7.若挡土墙的墙背竖直且光滑，墙后填土水平，粘聚力c=0，采用朗金解和库仑解，得到的主动土压力有何差别？A.朗金解大B.库仑解大C.相同8.挡土墙后的填土应该密实好还是疏松好？A. 填土应该疏松好，因为松土的重度小，土压力就小B.填土应该密实些好，因为土的φ大，土压力就小C.填土密度与土压力的大小无关9.库仑土压力理论通常适用于哪些土类？A.粘性土B.砂性土C.各类土10.挡土墙的墙背与填土的摩擦角对按库仑主动压力计算的结果有何影响？A.δ越大，土压力越小B.δ越大，土压力越大C.与土压力大小无关，仅影响土压力作用方向11、挡土墙的墙后回填土料应尽量选用（）。

一．填空题1．根据墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可分为、和被动土压力三种。

2．在相同条件下，产生主动土压力所需的墙身位移量△a与产生被动土压力所需的墙身位移量△p的大小关系是。

3．根据朗肯土压力理论，当墙后土体处于主动土压力状态时，表示墙后土体单元应力状态的应力圆与土体抗剪强度包线的几何关系是。

4. 挡土墙墙后土体处于朗肯主动土压力状态时，土体剪切破坏面与竖直面的夹角为；当墙后土体处于朗肯被动土压力状态时，土体剪切破坏面与水平面的夹角为。

5．当挡土墙墙后填土面有均布荷载q作用时，若填土的重度为γ，则将均布荷载换算成的当量土层厚度为。

6．当墙后填土有地下水时，作用在墙背上的侧压力有土压力和两部分。

7．当墙后无粘性填土中地下水位逐渐上升时，墙背上的侧压力产生的变化是。

8．当挡土墙承受静止土压力时，墙后土体处于应力状态。

9．挡土墙在满足的条件下，库仑土压力理论与朗肯土压力理论计算得到的土压力是一致的。

10．墙后填土面倾角增大时，挡土墙主动土压力产生的变化是。

11．库仑理论假定墙后土体中的滑裂面是通过的平面。

12．常用挡土墙型式包括挡土墙、挡土墙、挡土墙、锚杆式挡土墙、加筋土挡土墙等。

13．对于均质无粘性土坡，理论上土坡的稳定性只与坡角和内摩擦角有关，与坡高无关。

14．瑞典条分法稳定安全系数是指和之比。

15．无黏性土坡在自然稳定状态下的极限坡角，称为。

17．载荷试验的曲线形态上，从线性开始变成非线性关系时的界限荷载称为。

18．在变形容许和维系稳定的前提下，单位面积的地基所能承受荷载的能力称为。

19．地基中将要而未出现塑性变形时的地基压力称为，常用表示。

20．当地基土体中的塑性变形区充分发展并形成连续贯通的滑移面时，地基所能承受的最大荷载称为。

二.选择题1．按挡土墙结构特点，下列类型挡土墙属于重力式挡土墙的是( ) 。

A．石砌衡重式挡土墙B．钢筋混凝土悬臂式挡土墙C．柱板式挡土墙；D．锚定板式挡土墙2．在相同条件下，主动土压力E a与被动土压力E p的大小关系是( )。

塑限：可塑状态与半固体状态间的分界含水量称为塑限。

液限：指粘性土从流塑状态过度到可塑状态时的界限含水量。

基底压力：建筑物荷载由基础传递给地基，基础底面传递给地基表面的压力。

基底附加应力：由于建筑物产生的基底压力与基础底面处原来的自重应力之差称为附加应力，也就是在原有的自重应力的基础上新增的应力。

渗透固结：饱和土在受到外荷载作用时，孔隙水从空隙中排除，同时土体中的孔隙水压减小，有效应力增大，土体发生压缩变形，这一时间过程称为渗透固结。

固结：饱和黏质土在压力作用下，孔隙水逐渐排出，土体积逐渐减小的过程。

固结度：指地基在外荷载作用下，经历时间t产生的沉降量St与基础的最终沉降量S的比值。

库伦定律：在一般的荷载范围内，土的抗剪强度与法向应力之间呈直线关系，即τf=c+tanφ式中c，φ分别为土的粘聚力和内摩擦角。

粒径级配：各粒组的质量占土粒总质量的百分数。

静止土压力:当挡土结构物在土压力作用下无任何移动或转动，墙后土体由于墙背的侧限作用而处于弹性平衡状态时，墙背所受的土压力称为静止土压力。

主动土压力：若挡土墙受墙后填土作用离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力称为主动土压力。

被动土压力：挡土墙在外力作用下向后移动或转动，达到一定位移时，墙后土体处于极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力。

土的颗粒级配：土中各粒组相对含量百分数。

土体抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力。

液性指数：是粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比，用符号IL表示。

基础埋深：指从室外设计地坪至基础底面的垂直距离。

角点法：角点法的实质是利用角点下的应力计算公式和应力叠加原理推求地基中任意点的附加应力的方法压缩系数：表示土的压缩性大小的主要指标，压缩系数大，表明在某压力变化范围内孔隙比减少得越多，压缩性就越高。

土的极限状态：土体中的剪应力等于土的抗剪强度时的临界状态称之为土的极限平衡状态。

软弱下卧层：地基受力层范围内存在有承载力低于持力层的土层。

《土力学》课程导学1.《土力学》课程特点和学习方法《土力学》形成一门完整的学科才80余年的历史。

土是一种多孔松散介质，是由固态、液态、气态物质组成的三相体系。

土不同于其他各种连续体材料，天然土体物理力学性质十分复杂，受土的成因、物质成分、环境变动等因素影响很大。

因此研究《土力学》课题时不能完全沿用其它力学课程的研究方法。

为了实用的目的，本科阶段学习的《土力学》教材中常常采用一些简单的、理想化的假定来描述土的性质，如计算土中应力时，常假定地基土是各向同性的、均匀的弹性体；当研究土的渗透性和变形时，假设土是连续的多孔介质；研究土的强度时，又假定土体为理想的刚塑性体。

学习中希望能够体会针对不同理论或方法的简化假定条件，要注意灵活应用不可生搬硬套，依据基本理论解决工程问题时也常常要做出某些比较符合实际的简化假定，但不要背离该理论原先的假定前提。

《土力学》已形成一定的理论体系，尽管现代《土力学》理论发展迅速，由“初等”向“高等”发展，但到目前为止，土的许多性质还未被很好的认识，还难以全面客观模拟和概括天然土体的各种力学行为的全貌。

《土力学》初学者往往有新名词多、头绪多，有分块“割裂”连贯性差的感觉。

其实不然，课程各章有相对独立性，但全课程内容的关联性和综合性很强，有其完整体系。

学习中要突出重点，兼顾全面。

要做到融会贯通，学会由此及彼由表及里，建议采取概念—理论—方法—应用—拓展的学习路径。

结合理论学习要进行各种物理力学试验，通过试验培养技能并深化理论学习，掌握计算参数的确定方法与原理，着重基本概念的理解和各知识点的贯通。

另外，通过一定量的例题和练习，了解相关的工程地质知识、建筑结构和施工知识及与其后续课程的关系。

学习和运用《土力学》基本理论和基本原理时，必须有“体系观”而且还应有“动态观”。

所谓“体系观”就是不只是能够看见树木，更要看到森林，应该既能够从“微观”试样单元入手讨论土体的变形、强度和渗透性，又能够揉合知识从“宏观”入手解决工程系统中的《土力学》问题。

第五章土压力计算本章主要介绍土压力的形成过程，土压力的影响因素；朗肯土压力理论、库仑土压力理论、土压力计算的规范方法及常见情况的土压力计算；简要介绍重力式挡土墙的设计计算方法。

学习本章的目的：能根据实际工程中支挡结构的形式，土层分布特点，土层上的荷载分布情况，地下水情况等计算出作用在支挡结构上的土压力、水压力及总压力。

第一节土压力的类型土体作用在挡土墙上的压力称为土压力。

一、土压力的分类作用在挡土结构上的土压力，按挡土结构的位移方向、大小及土体所处的三种平衡状态，可分为静止土压力E o，主动土压力E a和被动土压力E p三种。

1．静止土压力挡土墙静止不动时，土体由于墙的侧限作用而处于弹性平衡状态，此时墙后土体作用在墙背上的土压力称为静止土压力。

2．主动土压力挡土墙在墙后土体的推力作用下，向前移动，墙后土体随之向前移动。

土体内阻止移动的强度发挥作用，使作用在墙背上的土压力减小。

当墙向前位移达主动极限平衡状态时，墙背上作用的土压力减至最小。

此时作用在墙背上的最小土压力称为主动土压力。

3．被动土压力挡土墙在较大的外力作用下，向后移动推向填土，则填土受墙的挤压，使作用在墙背上的土压力增大，当墙向后移动达到被动极限平衡状态时，墙背上作用的土压力增至最大。

此时作用在墙背上的最大土压力称为被动土压力。

大部分情况下作用在挡土墙上的土压力值均介于上述三种状态下的土压力值之间。

二、影响土压力的因素1．挡土墙的位移挡土墙的位移（或转动）方向和位移量的大小，是影响土压力大小的最主要的因素，产生被动土压力的位移量大于产生主动土压力的位移量。

2．挡土墙的形状挡土墙剖面形状，包括墙背为竖直或是倾斜，墙背为光滑或粗糙，不同的情况，土压力的计算公式不同，计算结果也不一样。

3．填土的性质挡土墙后填土的性质，包括填土的松密程度，即重度、干湿程度等；土的强度指标内摩擦角和粘聚力的大小；以及填土的形状（水平、上斜或下斜）等，都将影响土压力的大小。

6.2 挡土墙土压力计算6.2.1 作用在挡土墙上的力系挡土墙设计关键是确定作用于挡土墙上的力系，其中主要是确定土压力。

作用在挡土墙上的力系，按力的作用性质分为主要力系、附加J力和特殊力.主要力系是经常作用于挡土墙的各种力，如图6—11所示, 它包括： 1．挡土墙自重G及位于墙上的衡载；2．墙后土体的主动土压力Ea(包括作用在墙后填料破裂棱体上的荷载，简称超载);3．基底的法向反力N及摩擦力T；4．墙前土体的被动土压力Ep .对浸水挡土墙而言，在主要力系中尚应包括常水位时的静水压力和浮力。

附加力是季节性作用于挡土墙的各种力，例如洪水时的静水压力和浮力、动力压力、波浪冲击力、冻胀压力以及冰压力等。

特殊力是偶然出现的力，例如地震力、施工荷载、水流漂浮物的撞击力等。

在一般地区，挡土墙设计仅考虑主要力系．在浸水地区还应考虑附加力，而在地震区应考虑地震对挡土墙的影响。

各种力的取舍，应根据挡土墙所处的具体工作条件，按最不利的组合作为设计的依据。

6.2.2 一般条件下库伦(coulomb)主动土压力计算土压力是挡土墙的主要设计荷载。

挡土墙的位移情况不同，可以形成不同性质的土压力(图6—12)。

当挡土墙向外移动时(位移或倾覆)，土压力随之减少，直到墙后土体沿破裂面下滑而处于极限平衡状态，作用于墙背的土压力称主动土压力；当墙向土体挤压移动，土压力随之增大，上体被推移向上滑动处于极限平衡状态，此时土体对墙的抗力称为被动土压力；墙处于原来位置不动，土压力介于两者之间，称为静止土压力.采用哪种性质的土压力作为档土墙设计荷载，要根据挡土墙的具体条件而定。

路基档土墙一般都可能有向外的位移或倾覆，因此在设计中按墙背土体达到主动极限平衡状态，且设计时取一定的安全系数，以保证墙背土体的稳定。

对于墙趾前土体的被动土压力Ep, 在挡土墙基础一般埋深的情况下，考虑到各种自然力和人畜活动的作用，一般均不计，以偏于安全.主动土压力计算的理论和方法，在土力学中已有专门论述，这里仅结合路基挡土墙的设计，介绍库伦土压力计算方法的具体应用。

第六章 土压力第一节 土压力的概念一、名词解释1．土压力：是指挡土结构物背后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力。

2．主动土压力：当挡土墙在墙后填土作用下，离开土体方向移动或转动，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。

3．静止土压力：当挡土结构物在土压力作用下无任何移动或转动，墙后土体由于墙背的侧限作用而处于弹性平衡状态时，墙背所受的土压力压力称为静止土压力。

4．被动土压力：挡土墙在外力作用下，墙体向填土方向平移或转动，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。

二、填空题1．静止土压力 主动土压力 被动土压力 2．极限平衡 滑裂面 最小 3．增加 极限平衡 最大三、选择题1．A 2．C 3．C 4．B 5. B 6. C 7. B四、判断题1．√ 2．× 3．× 4．√ 5．√ 6．√五、简答题简述挡土墙位移对土压力的影响？答：挡土墙是否发生位移以及位移方向和位移量，决定了挡土墙所受的土压力类型，并据此将土压力分为静止土压力、主动土压力和被动土压力。

挡土墙不发生任何移动或滑动，这时墙背上的土压力为静止土压力。

当挡土墙产生离开填土方向的移动，移动量足够大，墙后填土体处于极限平衡状态时，墙背上的土压力为主动土压力。

当挡土墙受外力作用向着填土方向移动，挤压墙后填土使其处于极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力为被动土压力。

挡土墙所受的土压力随其位移量的变化而变化，只有当挡土墙位移量足够大时才产生主动土压力和被动土压力，若挡土墙的实际位移量并未达到使土体处于极限平衡状态所需的位移量，则挡土墙上的土压力是介于主动土压力和被动土压力之间的某一数值。

六、计算题答案：166.5KN/m 解：()022030sin 165.182121-⨯⨯⨯==KH P γ=166.5KN/m第二节 朗肯土压力理论一、填空题1．竖直、光滑 2．墙背直立，光滑，墙后填土面水平，理想塑性体，极限平衡 3．245ϕ-，245ϕ-4．相切 5．相切 6．土的粘聚力 7． 90.4 ;1.55二、选择题1．C 2．D 3．A四、判断题1．× 2．× 3．× 4． 5．√五、简答题1. 答：朗肯研究自重应力作用下，半无限土体内各点的应力从弹性平衡状态发展为极限平很状态的条件，提出计算挡土墙土压力的理论。

第六章挡土结构物上的土压力1、静止土压力：墙在墙后填土的推力作用下，不产生任何移动或转动时，墙体背后的土压力称为静止土压力。

（1）静止土压力计算：（2）静止侧压力系数：对于无粘性土或正常固结黏土：（经验公式）；对于超固结黏土：；式中：为超固结黏土的，为正常固结黏土的；为超固结比；为经验系数，一般取值为0.4~0.5，塑性指数小的取大值；存在问题：超固结黏土的上式如何推导的？超固结土具体是如何影响土体的侧压力的和值的、？2、主动土压力：墙体在土压力的作用下向远离填土方向移动，墙后土体所受约束放松有下滑的趋势，为阻止其下滑，潜在滑动面上剪应力增加。

当剪应力增大至抗剪强度时，墙后土体达到极限平衡状态，此时作用在墙上的土压力达到最小值，称为主动土压力。

3、被动土压力：墙体在外力的作用下向着填土方向移动，墙后土体所受挤压有向上滑动趋势，为阻止其上滑，潜在滑动面上剪应力增加（与主动土压力为反方向），使得墙体背后的土压力逐渐增加。

当剪应力增大至抗剪强度时，墙后土体达到极限平衡状态，此时作用在墙上的土压力达到最大值，称为被动土压力。

4、朗肯土压力：--核心为假设墙背为光滑的，认为墙背与土之间无剪应力（1）朗肯主动土压力：假定墙背与土之间无剪应力，作用任意Z深度处土单元上的竖向应力应是最大主应力，而作用在墙背的水平土压力应是最小主应力。

因此，此时的主应力满足极限平衡条件：由上式可得：①无粘性土：此时：②粘性土：即；令：得：；③上式说明粘性土的主动土压力由两部分组成：一部分为土重产生的土压力；是正值；第二部分为粘聚力产生的抗力，表现为负土压力，起减小土压力的作用，其值为常量不随深度变化。

若，此时；因为土体不能受拉，此时的，此时的；③粘性土：滑动面与水平面夹角为；为有效内摩擦角；（2）朗肯被动土压力：当墙推土，使墙后土体达到被动极限状态时，水平压力比竖向大，此时竖向应力应是最小主应力，而作用在墙背的水平土压力应是最大主应力。