1、擋土結(jié)構(gòu)物上的土壓力概述在港口、水利、路橋及房屋建筑等工程中，擋土結(jié)構(gòu)物（擋土墻）是一種常見的建筑物。擋土結(jié)構(gòu)物的作用是用來擋住墻后的填土并承受來自填土的壓力。土體作用在擋土結(jié)構(gòu)物上的壓力稱為土壓力本章的任務(wù)是討論土壓力的大小和分布規(guī)律的確定方法概述概述概述概述概述概述概述位移對土壓力的影響及三種土壓力土壓力的大小和分布規(guī)律不僅與擋土墻的高度、填土的性質(zhì)有關(guān)還與擋土墻的剛度及其位移關(guān)系密切主動被動位移對土壓力的影響及三種土壓力靜止土壓力 E0 擋土墻為剛性不動時，土處于靜止狀態(tài)不產(chǎn)生位移和變形，此時作用在擋土墻上的土壓力。主動土壓力 Ea 擋土墻背離填土方向轉(zhuǎn)動或移動時，隨著位移量的逐漸增加，

2、墻后土體受到的土壓力逐漸減小，當墻后填土達到極限平衡狀態(tài)時，土壓力降為最小值，這是作用在擋土墻上的土壓力。被動土壓力 Ep 擋土墻向著填土方向轉(zhuǎn)動或移動時，隨著位移量的逐漸增加，墻后土體受到擠壓而引起土壓力逐漸增大，當墻后填土達到極限平衡狀態(tài)時，土壓力增大為最大值，這是作用在擋土墻上的土壓力。靜止土壓力計算靜止土壓力只發(fā)生在擋土墻為剛性，強體不發(fā)生任何位移的情況，實際工程中，作用在深基礎(chǔ)側(cè)墻或者U形橋臺上土壓力，可近似看作靜止土壓力。按照水平向自重應(yīng)力的計算公式確定靜止土壓力計算若墻后填土為均勻體，則單位面積上靜止土壓力為靜止土壓力合力為1/3H靜止土壓力計算若墻后填土中有地下水，則計算靜止土

3、壓力時，水中土的重度應(yīng)取浮重度形心1/3H2靜止土壓力計算靜止土壓力計算的關(guān)鍵是靜止側(cè)壓力系數(shù)的確定。K0可由室內(nèi)的或現(xiàn)場的靜止側(cè)壓力試驗來測定。對于砂或正常固結(jié)的粘土，可根據(jù)有效內(nèi)摩擦角來確定朗肯土壓力理論Rankine土壓力理論和Coulomb土壓力理論是計算主動土壓力和被動土壓力的兩種基本理論。Rankine土壓力理論的基本原理和基本假定基本原理 認為墻后填土達到極限平衡狀態(tài)時，與墻背接觸的任一土單元體都處于極限平衡狀態(tài)，然后根據(jù)土單元體處于極限平衡狀態(tài)時應(yīng)力所滿足的條件來建立土壓力的計算公式基本假定 土體是具有水平表面的半無限體，墻背豎直光滑，采用這樣假定的目的是控制墻后單元體在水平和

4、豎直方向的主應(yīng)力方向。Rankine土壓力理論的基本原理和基本假定Rankine土壓力理論的基本原理和基本假定AO主動狀態(tài)被動狀態(tài)xmin=eax=K0zzxmax=epRankine土壓力理論的基本原理和基本假定Rankine主動土壓力計算基本計算公式（58）朗肯理論的主動土壓力系數(shù)無粘性土的主動土壓力計算無粘性土的主動土壓力計算粘性土的主動土壓力計算ea=0粘性土的主動土壓力計算有均布荷載時粘性土的主動土壓力粘性土的主動土壓力計算有荷載出現(xiàn)拉力區(qū)不出現(xiàn)拉力區(qū)Rankine被動土壓力計算基本計算公式（58）無粘性土被動土壓力的計算無粘性土被動土壓力的計算粘性土被動土壓力的計算粘性土被動土壓力

5、的計算填土中有地下水時的土壓力計算當墻后填土中有水時，需考慮地下水位以下的填土由于浮力作用使有效重量減輕引起的土壓力減小，水下填土部分采用浮容重進行計算。在計算作用在墻背上的總壓力中應(yīng)包括水壓力的作用。填土中有地下水時的土壓力計算填土為成層土?xí)r的土壓力計算由于各層填土重度不同，使得填土豎向應(yīng)力分布在土層交界面上出現(xiàn)轉(zhuǎn)折由于各層填土粘聚力和內(nèi)摩擦角不同，所以在計算主動或被動土壓力系數(shù)時，需采用計算點所在土層的粘聚力和內(nèi)摩擦角填土為成層土?xí)r的土壓力計算庫侖土壓力理論以整個滑動土體上力的平衡條件來確定土壓力填土ABDCE無粘性土主動土壓力的計算無粘性土主動土壓力的計算正弦定律計算自重?zé)o粘性土主動土壓

6、力的計算主動土壓力是假定一系列破壞面計算出的土壓力中的最大值無粘性土主動土壓力的計算無粘性土被動土壓力的計算無粘性土被動土壓力的計算W代入無粘性土被動土壓力的計算當擋土墻向填土方向擠壓時，最危險滑動面上的P值一定是最小的，因為此時滑動土體所受阻力最小，最容易被向上推出，所以作用在墻背上的被動土壓力EP值，應(yīng)是假定一系列破壞面上計算出的土壓力最小值Pmin庫爾曼圖解法上述的庫侖土壓力計算是基于填土表面為平面的假定建立的，若填土的表面不是平面，而是折線或曲線時，就不能應(yīng)用前述解析解直接計算，此時可以用圖解法。庫爾曼圖解法庫爾曼圖解法填土FAL90-0C1W1n1m1有超載所用時的土壓力計算在建立滑

7、動土體的主動或被動極限平衡條件時，需增加一個方向豎直向下的力的作用，其大小等于q與滑塊表面長度的乘積有超載所用時的土壓力計算有超載所用時的土壓力計算粘性填土的土壓力粘性填土與無粘性填土相比，抗剪強度中包括粘聚力的貢獻，因此采用庫侖土壓力理論對滑動塊體進行受力分析時，當墻后填土達到極限平衡狀態(tài)時，力矢多邊形需考慮墻背面和滑動面上粘聚力。粘性填土的庫侖土壓力確定可采用試算圖解法粘性填土的土壓力對于工程實際中粘性填土問題，往往采用等代內(nèi)摩擦角法，不直接考慮粘性填土粘聚力的影響，而是用一個等代內(nèi)摩擦角來代替粘土的兩個強度指標，然后再按無粘性填土問題求解。填土中有地下水時土壓力的計算在計算水下土體重量時

8、，應(yīng)采用浮容重進行計算。考慮水的存在引起土的抗剪強度的降低考慮水壓力的作用如果墻后填土中有穩(wěn)定滲流，那么在建立滑動土體靜力平衡條件時，還應(yīng)考慮滲流力的作用。土壓力問題的討論朗肯與庫侖土壓力理論存在的主要問題三種典型土壓力理論在實際工程中的應(yīng)用擋土墻位移對土壓力分布的影響朗肯與庫侖土壓力理論存在的主要問題朗肯理論基于土單元體的應(yīng)力極限平衡條件來建立，采用的假定是墻背豎直光滑，填土面為水平，其計算結(jié)果偏于保守。庫侖土壓力理論基于滑動塊體的靜力平衡條件來建立，采用的假定是破壞面為平面。但當墻背與填土的摩擦角較大時，在土體中產(chǎn)生的滑動面往往是一個曲面，會產(chǎn)生較大的誤差被動土壓力的計算常采用朗肯理論朗肯

9、與庫侖土壓力理論存在的主要問題 在實際工程中，當墻背傾斜角較大超過一定范圍后，滑動塊體不會沿墻背滑動，而是沿著途中某一平面滑動，即產(chǎn)生所謂的第二滑裂面三種典型土壓力在實際工程中的應(yīng)用擋土墻位移對土壓力分布的影響擋土墻下端不動，上端向外移動，無論位移多少，作用在墻背上的壓力都按直線分布。當墻上端的移動達到一定數(shù)值后，墻后填土?xí)l(fā)生主動破壞，此時作用在墻上的土壓力稱為主動土壓力。擋土墻位移對土壓力分布的影響擋土墻上端不動，下端向外移動，無論位移達到多大，都不能使填土內(nèi)發(fā)生主動破壞，壓力為曲線分布，總壓力作用點位移墻底以上越H/2處擋土墻位移對土壓力分布的影響擋土墻的上端和下端都向外移動，當位移的大小未達到足以使填土發(fā)生主動破壞時，壓力也是稱為曲線分布，當位移超過某一值后填土將發(fā)生主動破壞，應(yīng)力成直線分布。工程中擋土墻的土壓力計算實際工程中所遇到的土壓力計算往往比較復(fù)雜，有時不能直接用朗肯和庫侖土壓力理論求解，需要某種