工程項目擋土結構物上的土壓力(編輯修改稿)
2025-07-13 08:07 本頁面
【文章內容簡介】 力，以節(jié)省擋土墻的尺寸、材料、工程量與投資。因產生被動土壓力時擋土墻位移過大為工程所不許可，通常只利用被動土壓力的一部分，其數值已很大。第四節(jié) 庫侖土壓力理論（1776法國）一. 方法要點：（一）假設條件：1. 墻背傾斜，具有傾角；2. 墻后填土為砂土，表面傾角為角；3. 墻背粗糙有摩擦力，墻與土間的摩擦角為，且（）4. 平面滑裂面假設；當墻面向前或向后移動，使墻后填土達到破壞時，填土將沿兩個平面同時下滑或上滑；一個是墻背AB面，另一個是土體內某一滑動面BC。設BC面與水平面成角。5. 剛體滑動假設：將破壞土楔ABC視為剛體，不考慮滑動楔體內部的應力和變性條件。6. 楔體ABC整體處于極限平衡條件。見教材P207圖619。（二）取滑動楔體ABC為隔離體進行受力分析分析可知：作用于楔體ABC上的力有（1）.土體ABC的重量W，（2）下滑時受到墻面AB給予的支撐反力E（其反方向就是土壓力）。（3）BC面上土體支撐反力R。1．根據楔體整體處于極限平衡狀態(tài)的條件，可得知E、R的方向。（見教材P208圖620）2．根據楔體應滿足靜力平衡力三角形閉合的條件，可知E、R的大小3．求極值，找出真正滑裂面，從而得出作用在墻背上的總主動壓力Ea和被動壓力Ep。二 數解法（一）無粘性土的主動壓力設擋土墻如教材P208圖621所示，墻后為無粘性填土。取土楔ABC為隔離體，根據靜力平衡條件，作用于隔離體ABC上的力W、E、R組成力的閉合三角形。根據幾何關系可知：W與E之間的夾角W與R之間的交角為利用正弦定律可得： （式中：）由此式可知：（1）若改變角，即假定有不同的滑體面BC，則有不同的W，E值；即：；（2）當時，即BC與AB重合，W＝0，E＝0；當時，R與W方向相反，P＝0。因此，當在和之間變化時，E將有一個極大值，令：， 將求得的值代入得：其中：Ka—庫侖主動土壓力系數。當：，時；由： 得出：可見：與朗肯總主動土壓力公式完全相同，說明當，這種條件下，庫侖與朗肯理論得結果時一致得。關于土壓力強度沿墻高得分步形式，即：可見：Paz沿墻高成三角形分布，Ea作用點在距墻底1/3H處。見教材P209圖622。但這種分步形式只表示土壓力大小，并不代表實際作用墻背上的土壓力方向。而沿墻背面的壓強則為。（二）無粘性土的被動土壓力用同樣的方法可得出總被動土壓力Ep值為：其中：——庫侖被動土壓力系。被動土壓力強度沿墻也成三角形分布。見教材P216圖623。三、圖解法當填土為C0的粘土或填土面不是平面，而是任意折線或曲線形狀時，前述庫侖公式就不能應用，而用圖解法。（一）、基本方法設擋土墻及其填土條件如圖（見教材P217圖625）。在墻的填土中任選一與水平面夾角為的滑裂面AC1，則可求出土楔ABC1，重量W1的大小和方向，以及反力E1及R1的方向，從而繪制閉合的力三角形，并進而求出E1的大小。然后再任選多個不同的滑裂面AC2，AC3，AC4…Can，同理繪出各個閉合的力三角形，并得出相應的E2，E3…En值。將這些力三角形的頂點連成曲線m1m2，作m1m2的豎起切線（平行W方向），得到切點m，自m點作E方向的平等線交OW線于n點，則mn所代表的E值為諸多E值中的最大值，即為Ea值。關于Ea作用點的位置：上述圖解法不能確定。為此，太沙基（1943）建議：在得出滑裂面ACa后，再找出滑裂體ABCa的重心0，過0點作ACa的平行線交墻背于0’點，則0’點即為Ea作用點。見教材P217圖625c。（二）庫爾曼圖解法庫氏圖解法是對上述基本方法的一種改進與簡化。他把上述閉合三角形的頂點直接放在墻根A處，并使入逆時針方向旋轉90度+角度，使得適量R的方向與所假定的滑裂面相一致。（見教材P218圖626）（三）粘性填土的土壓力庫侖土壓力理論原來只適用于無粘性土，對粘性土可用圖解法求解，但要考慮土體破壞面上及墻背與填土之間的凝聚力。在填土上部Z0深度范圍內可能產生受拉裂縫，Z0值可由朗肯公式確定，在Z0范圍內的破壞面和墻背上的，如圖（見教材P218圖627a）。假定破裂面為ADC時，作用在滑動楔體上的力有：1．土體重W；2．沿墻背面上的凝聚力，其中為墻背與填土間的單位凝聚力其值小于或等于填土的凝聚力；3．破裂面上的反力
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