第六章土压力与挡土墙

第六章

土压力和挡土墙

挡土墙 挡土墙是一种保证天然或人工土坡稳定的构筑物，用以防止土体滑塌, 在土建工程中应用很广。例如路边、堤岸的挡土墙、地下室的外墙以 及桥台等。 挡土墙就其结构形式可分为重力式、悬臂式和扶臂式等

挡土墙的类型 (a)支撑土坡的挡土墙 (b)堤岸挡土墙 (c)地下室侧墙 (d)拱桥桥台

土压力类型 土压力是指墙后填土由于它的自重或作用在填土表面上的荷载对墙背 所产生的侧向压力。 它的性质和大小与墙身的位移，墙体的材料、高度及结构形式，墙后 填土的性质，填土表面的形状及墙和地基的弹性等有关，而其中又以 墙身的位移、墙高和填土的物理力学性质最为重要。 根据挡土墙的位移情况与墙后土体的应力状态，土压力可以分为静止 土压力、主动土压力和被动土压力。

静止土压力 静止土压力-----当挡土墙具有足够的刚度并建在 坚硬岩基上，在土体推力的作用下，墙身不产生 任何移动或转动，这时墙后填土对墙背所产生的 土压力

主动土压力 主动土压力-----当挡土墙在土压力作用下向背离 土体方向移动至土体达到主动极限平衡状态时， 土压力达到最小值，此种情况下的土压力

被动土压力 被动土压力-----当挡土墙在外力作用下，向后移 动，挤压填土，使土体稿后移动。当挡土墙向后 达到一定位移时土体内出现滑裂面，其上土的剪 应力达到搞剪强度而呈极限平衡状态，此时作用 在墙背上的土压力最大

(1) 挡土墙所受土压力类型取决于墙体是否发生位移以及 位移的方向及位移量。 (2) 挡土墙所受土压力大小并不是常量，随着位移量的变 化，墙所受土压力值也在变化。、、是三种特定土压力状 态值。 (3) 土体达到主动平衡、产生主动土压力所需的墙体位移 量较小，而墙体达到被动平衡，产生被动土压力所需的墙 体位移量很大。

图3 墙身位移与土压力的关系

静止土压力的计算 静止土压力计算；如房屋地下室外墙、地下水池侧墙以及 其他不产生位移的挡土结构，作用在外墙上的土压力均可 认为是静止土压力。 在墙后填土中任意深度Z处取一微小单元体，作用于单元 体水平面上的应力为 Z ,则该点的静止土压力，即侧压力 强度为： cx K 0 Z 式中———土的水平压力系数即静止土压力系数 3 ———墙后填土重度( KN m ) Z———计算点在填土面下的深度

沿墙高呈三角形分布，如取单位墙长则在墙上 的总压力为： 1 E 0 H 2 K 0 2 式中H———挡土墙高(m) E0 的作用点距墙底H/3处

静止土压力系数的确定方法有

如下几种： (1)通过侧向压缩试验测定 (2)对正常固结土，也可按下列半经验公式计算

K 0 1 sin

(6.3) 式中 ———土的有效内磨擦角 (3)按土的水平压力系数查表

朗肯土压力理论 基本假设： (1)挡土墙为刚体； (2)墙背垂直、光滑； (3)填土面水平，其上无超载。 朗肯理论特点： 设计挡土墙是偏安全的，而且公式简单，便于记 忆，被广泛应用。

主动土压力计算 朗肯主动土压力强度的计算式： 粘性土：

a Z tan 2 (45 ) 2c tan( 45 )2 2

无粘性土：

a ZK a 2C K a

a Z tan 2 (45 )2

a zka

K a tan 2 (45 ) 式中： a ———主动土压力系数， K 2 ———墙后土体重度 (KN m3 ) ,地下水位以下用有效重度

C———墙后土体的粘聚力(KPa) Z———计算点处距土面的深度(m) ———土的内摩擦角(。)