2019岩土工程师基础考试考点冲刺：土压力计算

　　一、土压力计算

　　设计挡土墙，首先应根据挡土墙场地的工程地质及水文地质条件选择挡土墙的材料、结构形式及填土材料，然后再确定作用在挡土墙墙背土压力的性质、大小、方向和分布。土压力的确定涉及填料、挡土墙以及地基三者之间的相互作用。目前计算土压力大多仍沿用朗金理论(也称极限应力法)和库仓理论(又称滑动楔体法)。

　　二、朗金土压力理论

　　朗金土压理论的基本假定是已知地面水平的半无限土体中，任意的竖直面和水平面均是主应力面，假定该墙背竖直、光滑，填土面水平土体为均匀各向同性体。

　　(一)主动土压力

　　挡土墙在土压力作用下背离墙背方向移动或转动时，墙后土压力逐渐减小，当达到某一位移量时，作用在挡土墙上的土压力达最小值，此时作用在墙背的土压力称为主动土压力。为求土压力，必先求得强度分布图，此图之面积即为合力值，其形心位置即为合力作用点

　　(二)被动土压力

　　挡土墙在外力作用下向墙背方向移动或转动时，墙挤压土体，墙后土压力逐渐增大，当达到某一位移量时，墙后土体开始上隆，作用在墙上的土压力达到最大值，此时作用在墙背上的土压力称为被动土压力。

　　(三)关于土压力计算的几点说明

　　对于墙后填土上有超载的情况，一般可换算成墙后填土面上的等效土层。对于墙后填土面非平面，墙背形状复杂等情况，一般可用广义的库仑土压力理论计算，即按墙后滑楔平衡理论计算。《地基规范》考虑到所设计的挡土墙都具有一定的安全度，变位较小，黏性填土地表裂缝尚未形成，即不考虑地表裂缝出现，给出计算公式和四类填土的主动土压力系数曲线，可参考。

　　此外，有关墙后为分层填土，墙后填土中有地下水等复杂情况，详见由华南理工大学、东南大学、浙江大学、湖南大学合编的《地基及基础》(中国建筑工业出版社，1994)及其他相关教材。

　　当挡土墙后有较陡的稳定岩石坡面时，应按有限范围填土计算土压力，即取稳定岩石坡面为破裂面，并考虑稳定坡面与填土间的摩擦系数由滑动楔体平衡条件计算主动土压力。

　　库仑土压力理论是根据墙后土体处于极限平衡状态并形成一滑动楔体时，由楔体的静力平衡条件得出的土压力计算理论。其基本假设是：①墙后的填土是理想的散粒体(黏聚力c=0);②滑动破坏面为一平面。

　　(一)主动土压力

　　一般挡土墙的设计均属于平面问题，故在下述讨论中均沿墙的长度方向取1m进行分析，

　　当墙向前移动或转动而使墙后土体沿某一破坏面BC破坏时，土楔ABC向

　　下滑动而处于主动极限平衡状态。此时，作用于土楔ABC上的力有：

　　(1)土楔体的自重W，其方向向下;

　　(2)破坏面BC上的反力R其大小是未知的，但其方向则是已知的;

　　(3)墙背对土楔体的反力E，与它大小相等、方向相反的作用力就是墙背上的土压力。

　　(二)被动土压力

　　按照主动土压力公式的推导方法，当墙背可求得被动土压力的计算公式。在上述条件下，库仑的被动土压力公式也与朗金公式相同。

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