【正文】 2. 庫侖被動土壓力 庫侖被動土壓力計算公式的推導與庫侖主動土壓力的方法相似，計算公式如下： 第一講 巖石的基本物理力學性質(zhì)及其試驗方法 (之一 ) 一、內(nèi)容提要： 本講主要講述巖石的物理力學性能等指標及其試驗方法，巖石的強度 特性。擋土墻在土壓力作用下將向遠離主體的方向位移 (平移或轉(zhuǎn)動 )，最后土體處于極限平衡狀態(tài)，墻后土體將形成一滑動土楔，其滑裂面為平面 BC，滑裂面與水平面成 角。 ，粘聚力 c=0，且地面存在 q=10kpa 的超載，試計算坑底面以上土的主動土壓力值并確定作用點位置。已知砂質(zhì)土層重度 γ=19kN ／ m3，內(nèi)摩擦角為 φ=20176。計算，水壓力按靜水壓力計算。土壓力的計算方法是將上覆壓力項 z 換以 z+q 計算即可，如粘土的主動土壓力強度 Pp為： 一般情況下墻后土體均由幾層不同性質(zhì)的水平土層組成。 3. 朗肯被動土壓力 擋土墻在外荷載作用下向著土體方向位移時，墻后土體將形成被動土壓力狀態(tài)。 【解析】由填土的物理力學性質(zhì)可知該填土可按粘性土考慮 (4)繪出主動土壓力的分布圖如圖 1596所示 (5)計算主動土壓力值 主動土壓力值按分布面積計算如下： (6)Ea的作用點位置 主動土壓力 Ea的作用點離墻底的距離為： 【例題 2】某擋土墻，高 5m，墻背直立、光滑，填土面水平；填土的物理力學性質(zhì)指標為： c＝ 10kPa， φ ＝ 20176。 2. 朗肯主動土壓力計算 根據(jù)擋土墻后地表面下深度 z處的應力狀態(tài)和土的極限平衡理論，可推導出主動土壓力強度 Pa的計算公式如下： 由主動土壓力計算公式可知，無粘性土中主動土壓力強度 Pa與深度 z成正比，沿墻高的土壓力強度呈三角形分布 (如圖 1594)。 E0的作用點在距墻底 h/3處。在土體表面下任意深度 z處取一微小單元體，其上作用著豎向自重應力和側(cè)壓力 (如圖 1593)這個側(cè)壓力的反作用力就是靜止土壓力。 (二 )三種土壓力的相互關(guān)系 在實際工程中，大部分情況下的土壓力值均介于上述三種極限狀態(tài)下的土壓力值之間。 1. 靜止土壓力 如果擋土結(jié)構(gòu)在土壓力的作用下，其本身不發(fā)生變形和任何位移 (移動或轉(zhuǎn)動 )，土體處于彈性平衡狀態(tài)，則這時作用在擋土結(jié)構(gòu)上的土壓力稱為靜止土壓力，如圖 1591(a)所示。第七講 土 壓 力 一、內(nèi)容提要： 本講主要講述土壓力靜止土壓力、主動土壓力和被動土壓力 Rankine土壓力理論Coulounlb土壓力理論； 二、重點、難點： 主動土、被動土壓力計算 三、內(nèi)容講解： 一、土壓力的分類及其相互關(guān)系 土建工程中許多構(gòu)筑物如擋土墻、隧道和基坑圍護結(jié)構(gòu)等擋土結(jié)構(gòu)起著支撐土體，保持土體穩(wěn)定，使之不致坍塌的作用，而另一些構(gòu)筑物如橋臺等則受到土體的支撐，土體起著提供反力的作用。 2. 主動土壓力 擋土結(jié)構(gòu)在土壓力作用下向離開土體的方向位移，隨著這種位移的增大，作用在擋土結(jié)構(gòu)上的土壓力將從靜止土壓力逐漸減小。土壓力的大小及分布與作用在擋土結(jié)構(gòu)上的土體性質(zhì)、擋土結(jié)構(gòu)本身的材料及擋土結(jié)構(gòu)的位移情況等有關(guān)，其中擋土結(jié)構(gòu)的位移情況是影響土壓力性質(zhì)的關(guān)鍵因素。根據(jù)半無限彈性體在無側(cè)移的條件下側(cè)壓力與豎向應力之間的關(guān)系，該處的靜止土壓力強度 P0可按下式計算： 式中 K0— 靜止土壓力系數(shù)，其值可用室內(nèi)或原位試驗確定； — 土體重度， kN／ m3。 三、朗肯土壓力理論 1. 基本假設(shè)與適用條件 朗肯土壓力理論是朗肯 (. )于 1857 年提出的。作用在單位長度擋墻上的土壓力為三角形分布面積，即 : 【例題 1】有一擋土墻高 6m，墻背豎直、光滑，墻后填土面水平，填土的物理力學指標為： c=15kPa， =15176。 ， γ ＝ 18kN/m3。朗肯土壓力理論計算被動土壓力強度 Pp的公式如下： 由式 (1597)和式 (1598)可知，無粘性土的被動土壓力強度呈三角形分布，粘性土中的被動土壓力強度呈梯形分布。在計算各點的土壓力時，可先計算其相應的自重應力，在土壓力公式中 z 項換以相應的自重應力即可，需注意的是土壓力系數(shù)應采用各點對應土層的土壓力系數(shù)值。但在實際工程中計算墻體上的側(cè)壓力時，考慮到土質(zhì)條件的影響，可分別采用 “ 水土分算 ” 或 “ 水土合算 ” 的計算方法。 ，黏聚力 c=0。 【解析】 地面處土的主動土壓力壓強值為： 五、庫侖土壓力理論 庫侖 ()1773年建立了庫侖土壓力理論，其基本假定為： (1)擋土墻后土體為均勻各向同性無粘性土 (c=0)； (2)擋土墻后產(chǎn)生主動或被動土壓力時墻后土體形成滑動土楔，其滑裂面為通過墻踵的平面； (3)滑動土楔可視為剛體。 沿擋土墻長度方向取 1m 進行分析，并取滑動土楔 ABC為隔離體，作用在滑動土楔上的力有土楔體的自重 W、滑裂面 BC 上的反力 R 和墻背面對土楔的反力 E(土體作用在墻背上的土壓力與正大小相等方向相反 )。 二、重點、難點： 巖石的強度特性，對巖石的物理力學性能等指標及其試驗方法作一般了解。巖體是指在一定工程范圍內(nèi)的自然地質(zhì)體。從結(jié)構(gòu)面的力學來看，它往往是巖體中相對比較薄弱的環(huán)節(jié)。 A. 火成巖 B. 沉積巖 C. 變質(zhì)巖 答案： C 【例題 3】在一定的條件下控制巖體的力學特性，控制巖體的強度和變形的是( )。其試驗方法見相關(guān)的國家標準。該指標一般都采用量積法求得。巖塊干密度可按下式分式計算求得： (2)巖塊的飽和密度 巖塊的飽和密度是指巖塊的空隙中充滿水的狀態(tài)下 (飽和狀態(tài) )所測得的密度。 (3)濕密度 濕密度一般認為是指巖塊在天然狀態(tài)下的密度。 【例題 4】巖石的質(zhì)量指標包括巖石的 ( )。由于大都巖塊的含水率比較小，因此對巖塊含水率試驗也提出了相對比較高的要求，采集試樣不得采用爆破或鉆孔法。巖石的吸水率是指巖石在某種條件下吸入水的質(zhì)量與巖石固體的質(zhì)量之比值。該試驗方法是先將試件放入烘箱，在 105～ 110℃ 溫度下烘 24h，取出放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫后稱量。直至無氣泡逸出為止，并要求真空抽氣時間不得小于 4h，最后擦干飽和試件表面水分稱量，其飽和吸水率可按下式計算： 3 巖石的膨脹性和崩解性 1)巖石的膨脹性 巖石的膨脹性是指在天然狀態(tài)下含易吸水膨脹礦物巖石的膨脹特性。巖石的膨脹性通?？捎米杂膳蛎浡?、側(cè)向約束膨脹率和膨脹壓力來表示。最先的一小時內(nèi)，每隔 10min 測讀一次，以后每小時測讀一次，直至 3次讀數(shù)差不大于 。巖石側(cè)向約束膨脹率可按下式求得： (3)膨脹壓力 巖石的膨脹壓力是指巖石試件浸水后保持原表體積不變所需的壓力。是模擬日曬雨淋的過程，在特定的試驗設(shè)置中，經(jīng)過干燥和浸水兩個標準循環(huán)后，試件殘留的質(zhì)量與原質(zhì)量之比值。 巖石超聲波可根據(jù)質(zhì)點的振動方向與其傳播方向的異同分成二類波速，當給予巖石一個脈沖后，質(zhì)點振動的方向與其傳播的方向垂直的波速稱為橫波或剪切波；巖質(zhì)點的振動方向與傳播的方向一致的波速稱為縱波或壓縮波。試驗時要求將試件放置于測試架中，并能對 換能器施加約 ，并測試縱波或橫波在試件中行走的時間，最后將發(fā)射、接收換能器對接，測讀零延時。下面主要介紹巖石在這些不同荷載作