挡土结构物上的土压力三

挡土结构物上的土压力概述在港口、水利、路桥及房屋建筑等工程中，挡土结构物（挡土墙）是一种常见的建筑物。挡土结构物的作用是用来挡住墙后的填土并承受来自填土的压力。土体作用在挡土结构物上的压力称为土压力本章的任务是讨论土压力的大小和分布规律的确定方法概述概述概述概述概述概述概述位移对土压力的影响及三种土压力土压力的大小和分布规律不仅与挡土墙的高度、填土的性质有关还与挡土墙的刚度及其位移关系密切主动被动位移对土土压力的的影响及及三种土土压力静止土压压力E0挡土墙为为刚性不不动时，，土处于于静止状状态不产产生位移移和变形形，此时时作用在在挡土墙墙上的土土压力。。主动土压压力Ea挡土墙背背离填土土方向转转动或移移动时，，随着位位移量的的逐渐增增加，墙墙后土体体受到的的土压力力逐渐减减小，当当墙后填填土达到到极限平平衡状态态时，土土压力降降为最小小值，这这是作用用在挡土土墙上的的土压力力。被动土压压力Ep挡土墙向向着填土土方向转转动或移移动时，，随着位位移量的的逐渐增增加，墙墙后土体体受到挤挤压而引引起土压压力逐渐渐增大，，当墙后后填土达达到极限限平衡状状态时，，土压力力增大为为最大值值，这是是作用在在挡土墙墙上的土土压力。。静止土压压力计算算静止土压压力只发发生在挡挡土墙为为刚性，，强体不不发生任任何位移移的情况况，实际际工程中中，作用用在深基基础侧墙墙或者U形桥台台上土压压力，可可近似看看作静止止土压力力。按照水平平向自重重应力的的计算公公式确定定静止土压压力计算算若墙后填填土为均均匀体，，则单位位面积上上静止土土压力为为静止土压压力合力力为1/3H静止土压压力计算算若墙后填填土中有有地下水水，则计计算静止止土压力力时，水水中土的的重度应应取浮重重度形心1/3H2静止土压压力计算算静止土压压力计算算的关键键是静止止侧压力力系数的的确定。。K0可可由室内内的或现现场的静静止侧压压力试验验来测定定。对于砂或或正常固固结的粘粘土，可可根据有有效内摩摩擦角来来确定朗肯土压压力理论论Rankine土压力力理论和和Coulomb土压压力理论论是计算算主动土土压力和和被动土土压力的的两种基基本理论论。Rankine土压力力理论的的基本原原理和基基本假定定基本原理理认为墙后后填土达达到极限限平衡状状态时，，与墙背背接触的的任一土土单元体体都处于于极限平平衡状态态，然后后根据土土单元体体处于极极限平衡衡状态时时应力所所满足的的条件来来建立土土压力的的计算公公式基本假定定土体是具具有水平平表面的的半无限限体，墙墙背竖直直光滑，，采用这这样假定定的目的的是控制制墙后单单元体在在水平和和竖直方方向的主主应力方方向。Rankine土压力力理论的的基本原原理和基基本假定定Rankine土压力力理论的的基本原原理和基基本假定定AOτσ主动状态态被动状态态σxmin=eaσx=K0σzσzσxmax=epRankine土压力力理论的的基本原原理和基基本假定定Rankine主动土土压力计计算基本计算算公式（5－8）朗肯理论论的主动动土压力力系数无粘性土土的主动动土压力力计算无粘性土土的主动动土压力力计算粘性土的的主动土土压力计计算ea=0粘性土的的主动土土压力计计算有均布荷荷载时粘粘性土的的主动土土压力粘性土的的主动土土压力计计算有荷载出现拉力力区不出现拉拉力区Rankine被动土土压力计计算基本计算算公式（5－8）无粘性土土被动土土压力的的计算无粘性土土被动土土压力的的计算粘性土被被动土压压力的计计算粘性土被被动土压压力的计计算填土中有有地下水水时的土土压力计计算当墙后填填土中有有水时，，需考虑虑地下水水位以下下的填土土由于浮浮力作用用使有效效重量减减轻引起起的土压压力减小小，水下下填土部部分采用用浮容重重进行计计算。在计算作作用在墙墙背上的的总压力力中应包包括水压压力的作作用。填土中有有地下水水时的土土压力计计算填土为成成层土时时的土压压力计算算由于各层层填土重重度不同同，使得得填土竖竖向应力力分布在在土层交交界面上上出现转转折由于各层层填土粘粘聚力和和内摩擦擦角不同同，所以以在计算算主动或或被动土土压力系系数时，，需采用用计算点点所在土土层的粘粘聚力和和内摩擦擦角填土为成成层土时时的土压压力计算算库仑土压压力理论论以整个滑滑动土体体上力的的平衡条条件来确确定土压压力填土AφBDCE无粘性土主主动土压力力的计算无粘性土主主动土压力力的计算正弦定律计算自重无粘性土主主动土压力力的计算主动土压力力是假定一一系列破坏坏面计算出出的土压力力中的最大大值无粘性土主主动土压力力的计算无粘性土被被动土压力力的计算无粘性土被被动土压力力的计算W代入无粘性土被被动土压力力的计算当挡土墙向向填土方向向挤压时，，最危险滑滑动面上的的P值一定定是最小的的，因为此时滑动土土体所受阻阻力最小，，最容易被被向上推出出，所以作作用在墙背背上的被动土压力EP值，应是假假定一系列列破坏面上上计算出的的土压力最最小值Pmin库尔曼图解解法上述的库仑仑土压力计计算是基于于填土表面面为平面的的假定建立立的，若填填土的表面面不是平面面，而是折折线或曲线线时，就不不能应用前前述解析解解直接计算算，此时可可以用图解解法。库尔曼图解解法库尔曼图解解法填土FφAL90-ε-φ0C1W1n1m1有超载所用用时的土压压力计算在建立滑动动土体的主主动或被动动极限平衡衡条件时，，需增加一一个方向竖竖直向下的的力的作用用，其大小小等于q与与滑块表面面长度的乘乘积有超载所用用时的土压压力计算有超载所用用时的土压压力计算粘性填土的的土压力粘性填土与与无粘性填填土相比，，抗剪强度度中包括粘粘聚力的贡贡献，因此此采用库仑仑土压力理理论对滑动动块体进行行受力分析析时，当墙墙后填土达达到极限平平衡状态时时，力矢多多边形需考考虑墙背面面和滑动面面上粘聚力力。粘性填土的的库仑土压压力确定可可采用试算算图解法粘性填土的的土压力对于工程实实际中粘性性填土问题题，往往采采用等代内内摩擦角法法，不直接接考虑粘性性填土粘聚聚力的影响响，而是用用一个等代代内摩擦角角来代替粘粘土的两个个强度指标标，然后再再按无粘性性填土问题题求解。填土中有地地下水时土土压力的计计算在计算水下下土体重量量时，应采采用浮容重重进行计算算。考虑水的存存在引起土土的抗剪强强度的降低低考虑水压力力的作用如果墙后填填土中有稳稳定渗流，，那么在建建立滑动土土体静力平平衡条件时时，还应考考虑渗流力力的作用。。土压力问题题的讨论朗肯与库仑仑土压力理理论存在的的主要问题题三种典型土土压力理论论在实际工工程中的应应用挡土墙位移移对土压力力分布的影影响朗肯与库仑仑土压力理理论存在的的主要问题题朗肯理论基基于土单元元体的应力力极限平衡衡条件来建建立，采用用的假定是是墙背竖直直光滑，填填土面为水水平，其计计算结果偏偏于保守。。库仑土压力力理论基于于滑动块体体的静力平平衡条件来来建立，采采用的假定定是破坏面面为平面。。但当墙背背与填土的的摩擦角较较大时，在在土体中产产生的滑动动面往往是是一个曲面面，会产生生较大的误误差被动土压力力的计算常常采用朗肯肯理论朗肯与库仑仑土压力理理论存在的的主要问题题在实际工程程中，当墙墙背倾斜角角较大超过过一定范围围后，滑动动块体不会会沿墙背滑滑动，而是是沿着途中中某一平面面滑动，即即产生所谓谓的第二滑滑裂面三种典型土土压力在实实际工程中中的应用挡土墙位移移对土压力力分布的影影响挡土墙下端端不动，上上端向外移移动，无论论位移多少少，作用在在墙背上的的压力都按按直线分布布。当墙上上端的移动动达到一定定数值后，，墙后填土土会发生主主动破坏，，此时作用用在墙上的的土压力称称为主动土土压力。挡土墙位移移对土压力力分布的影影响挡土墙上端端不动，下下端向外移移动，无论论位移达到到多大，都都不能使填填土内发生生主动破坏坏，压力为为曲线分布布，总压力力作用点位位移墙底以以上越H/2处挡土墙位移移对土压力力分布的影影响挡土墙的上上端和下端端都向外移移动，当位位移的大小小未达到足足以使填土土发生主动动破坏时，，压力也是是称为曲线线分布，当当位移超过过某一值后后填土将发发生主动破破坏，应力力成直线分分布。工程中挡土土墙的土压压力计算实际工程中中所遇到的的土压力计计算往往比比较复杂，，有时不能能直接用朗朗肯和库仑仑土压力理