2019岩土工程师《岩土力学与土力学》高频考点（12）

　　一、土压力的分类及其相互关系

　　土建工程中许多构筑物如挡土墙、隧道和基坑围护结构等挡土结构起着支撑土体，保持土体稳定，使之不致坍塌的作用，而另一些构筑物如桥台等则受到土体的支撑，土体起着提供反力的作用。在这些构筑物与土体的接触面处均存在侧向压力的作用，这种侧向压力就是土压力。

　　(一)土压力的分类

　　作用在挡土结构上的土压力，按挡土结构的位移方向、大小及土体所处的三种极限平衡状态，可分为三种土压力，即静止土压力、主动土压力和被动土压力。

　　1.　静止土压力

　　如果挡土结构在土压力的作用下，其本身不发生变形和任何位移(移动或转动)，土体处于弹性平衡状态，则这时作用在挡土结构上的土压力称为静止土压力，

　　2. 主动土压力

　　挡土结构在土压力作用下向离开土体的方向位移，随着这种位移的增大，作用在挡土结构上的土压力将从静止土压力逐渐减小。当土体达到主动极限平衡状态时，作用在挡土结构上的土压力称为主动土压力，如图15-9-1(b)所示。

　　3. 被动土压力

　　挡土结构在荷载作用下向土体方向位移，使土体达到被动极限平衡状态时的土压力称为被动土压力，如图15-9-1(c)所示。

　　(二)三种土压力的相互关系

　　在实际工程中，大部分情况下的土压力值均介于上述三种极限状态下的土压力值之间。土压力的大小及分布与作用在挡土结构上的土体性质、挡土结构本身的材料及挡土结构的位移情况等有关，其中挡土结构的位移情况是影响土压力性质的关键因素。

　　二、静止土压力计算

　　静止土压力可根据半无限弹性体的应力状态进行计算。在土体表面下任意深度z处取一微小单元体，其上作用着竖向自重应力和侧压力这个侧压力的反作用力就是静止土压力。根据半无限弹性体在无侧移的条件下侧压力与竖向应力之间的关系，该处的静止土压力强度P0可按下式计算：

　　P0=K0yz

　　式中 K0—静止土压力系数，其值可用室内或原位试验确定;

　　y—土体重度，kN/m3。

　　三、朗肯土压力理论

　　1. 基本假设与适用条件

　　朗肯土压力理论是朗肯(W.J. M.Rankine)于1857年提出的。它假定挡土墙背垂直、光滑，其后土体表面水平并无限延伸，这时土体内的任意水平面和墙的背面均为主平面(在这两个平面上的剪应力为零)，作用在该平面上的法向应力即为主应力。朗肯根据墙后土体处于极限平衡状态，应用极限平衡条件，推导出了主动土压力和被动土压力计算公式。

　　2. 朗肯主动土压力计算

　　3. 朗肯被动土压力

　　四、几种情况朗肯土压力的计算

　　1.　土体表面有均布荷载q作用

　　2.成层土体中的土压力计算

　　一般情况下墙后土体均由几层不同性质的水平土层组成。在计算各点的土压力时，可先计算其相应的自重应力，在土压力公式中y z项换以相应的自重应力即可，需注意的是土压力系数应采用各点对应土层的土压力系数值。

　　3.　墙后土体有地下水的土压力计算

　　当墙后土体中有地下水存在时，墙体除受到土压力的作用外，还将受到水压力的作用。通常所说的土压力是指土粒有效应力形成的压力，其计算方法是地下水位以下部分采用土的有效重度y'计算，水压力按静水压力计算。但在实际工程中计算墙体上的侧压力时，考虑到土质条件的影响，可分别采用“水土分算”或“水土合算”的计算方法。所谓“水土分算”法是将土压力和水压力分别计算后再叠加的方法，这种方法比较适合渗透性大的砂土层情况;“水土合算”法在计算土压力时则将地下水位以下的土体重度取为饱和重度，水压力不再单独计算叠加，这种方法比较适合渗透性小的粘性土层情况。

　　五、库仑土压力理论

　　库仑(C.A.Coulomb)1773年建立了库仑土压力理论，其基本假定为：

　　(1)挡土墙后土体为均匀各向同性无粘性土(c=0);

　　(2)挡土墙后产生主动或被动土压力时墙后土体形成滑动土楔，其滑裂面为通过墙踵的平面;

　　(3)滑动土楔可视为刚体。

　　库仑土压力理论根据滑动土楔处于极限平衡状态时的静力平衡条件来求解主动土压力和被动土压力。