《挡土结构与基坑工程》第二章土压力理论培训

挡土结构与基坑工程

木林隆博士岩土大楼820室65982005第二讲土压力理论概述基坑工程中土压力计算原理土压力的分算与合算几种特殊情况下的土压力概述静止土压力：若挡墙在土压力作用下墙本身不发生变形和任何位移（移动或滑动），墙后填土处于弹性平衡状态，则此时作用在挡墙上的土压力成为静止土压力。以E0表示。E0主动土压力：若挡墙在墙后土压力作用下向前位移时随位移增大，墙后土压力渐减小。当位移达某一数值时，土体内出现滑裂面，墙后土达极限平衡状态，此时土压力称为主动土压力，以Ea表示。Ea-Δ滑裂面被动土压力：若挡墙在外力作用下墙向墙背向移动，随位移增大，墙所受土的反作用力渐增大，当位移达一定数值时，土体内出现滑裂面，墙后土处被动极限平衡状态，此时土压力称为被动土压力，以Ep表示。+Δ外力Ep滑裂面土压力类型古典土压力理论经典土压力计算理论主要有朗肯理论和库仑理论，后者已有200多年的历史，前者也有100多年，均称古典土压力理论。它们都是按极限平衡条件导出的。在许多文献中，人们不断地发现实测的结果与理论不符，也经常听到对经典土压力理论的批评。但是经典的土压力理论依然是实用计算公式的基本形式，许多关于土压力计算的讨论常常是环绕着如何修正经典公式来开展的，经典公式的局限性是明显的，但至今尚没有看到超越他们的新的理论公式问世。概述库仑土压力理论库仑理论假设土的粘聚力为零；优点是考虑了墙与土体间的摩擦力作用，并能考虑地面及墙面为倾斜面的情况；缺点是对于粘性土必须采用等代摩擦角，即取粘聚力c＝0而相应增大土的内摩擦角

值；等代内摩擦角与许多因素有关,随意等代，误差较大。对于层状土尚要简化等代为均质土才能计算。此外，当有地下水，特别是有渗流效应时，库仑理论是不适用的。概述朗肯土压力理论朗肯理论不论砂土或粘性土、均质土或层状土均可适用，也适用于有地下水及渗流效应的情况。它假设地面为水平，墙面为竖直，符合深基坑工程情况。假设墙与土体之间不存在摩擦力，使计算的主动土压力偏大，被动土压力偏小，因此它的计算结果是偏于保守的。也正因为这个原因，故在等值梁法中，采用了将被动土压力加以提高修正的计算方法。概述经典土压力评述经典的土压力理论并不能解决我们所面临的所有技术问题，它只给出了某些特定条件下的结果；

经典土压力理论给出的是极限值；

经典土压力理论只能计算刚性界面上的接触压力：即将挡墙作为完全刚性的，只考虑挡墙的平移或转动等刚性位移。

经典土压力理论是在平面应变条件下的解答：实际的工程条件总是有限长的，使实际土压力小于按平面问题计算的结果。

概述围护结构变形模式基坑工程中土压力计算原理挡土墙位移墙后土压力与位移的关系作用在墙后的静止土压力，因墙前移而减少，随着位移的增大，土压力将逐渐降低，当墙后土体达到极限平衡状态时，土压力达到一个最小值，此时的土压力称为主动土压力。如果墙后土体达到极限平衡状态后，位移仍继续增大至某一定值，则土体的抗剪强度将自峰值强度降至残余强度，对于粘性土，强度降低十分显著，因此此时的土压力又将增大。基坑工程中土压力计算原理刚性喉挡土约墙土孤压力敏与位搜移基坑扰工程逝中土傅压力辟计算弦原理土类应力状态位移型式所需位移砂土主动平移或绕基底转动0.001H被动平移0.05H被动绕基底转动0.1H粘土主动平移或绕基底转动0.004H被动——注：表中H为墙高。(引自H•F•温特科恩、方晓阳《基础工程手册》)刚性萄挡土投墙产卡生主躺动和泳被动颂土压劈燕力所岛需的尘墙顶惑位移刚性棋挡土坑墙土均压力慰与位阻移基坑种工程万中土患压力关计算起原理发挥土压力所需的位移值规范名称主动土压力被动土压力水平位移转动水平位移转动欧洲规范第7卷基础工程0.001H0.0020.05D0.100.0050.02加拿大岩土工程手册密实砂土0.0010.02松散砂土0.0040.06坚硬粘性土0.0100.02松软粘性土0.0200.04土压播力试塌验与葬实测学结果该图布表明手，当烤墙身嗓绕墙却底转惰动时滨，实繁测土踪蝶压力右的数膀据随螺深度西增大泡，并镰接近够于直迈线分携布；基坑络工程腹中土基压力盐计算今原理土压与力试汗验与浑实测医结果该图仍所示黎，当其墙身筒平移浴或绕膛墙顶先转动君时，忘实测包主动域土压皆力的盈分布障与直律线分鹅布偏遥离比鬼较大溪，其五分布浸特点盏是墙讯身上乎部大卫于理冶论值融，下树部小终于理倍论值苗。同脆时还典可以才看出扒，当沸墙底沟部绕膨墙顶齿的位坟移量贫与平漆移量割相等败时，犹转动碍的总挽土压漠力大松于平味移的秋土压眠力，泰且平暴移时勉更偏畏离于摸理论丽值。基坑哄工程麻中土色压力相计算聪原理土压窜力试革验与脊实测炮结果该图岛说明限当墙钓身的吃高宽纤比为1时，驰实测赖土压岂力随就深度咏增加慈而增原大，侦实测码数据衔在理远论分多布线像两侧雪波动及，静逮止条停件下贺的实疼测土看压力猾最大狂，随拦着位炕移的终增大渠，土宰压力赌减小屈。基坑知工程办中土哭压力骂计算汗原理土压脂力试夫验与饺实测距结果该图贞为墙赶身的移高宽中比为1.领5时的虏实测庸结果槽，分父布曲紧线偏役离理穿论直满线比果较大弊，在焦墙的题上半锅部实迁测主愿动土喘压力等值大款于库寻仑理袄论值腾，下再部则昏相反卸，出宽现在烧工程址实测摸时通碧常出笋现的R形分州布。基坑狡工程月中土达压力父计算近原理土压嚼力试卧验与隶实测快结果该图填是五萍种不愤同的备宽高仗比(0彼.5乒,0邪.6较,1们.0随,1袄.5笔,2仁.0谎)的墙暂体试粪验结给果，捆说明斧墙身幻玉刚度及越小尚，实滔测的达主动币土压奶力分建布越荒偏离键库仑纲理论旦值。基坑注工程蔽中土舞压力文计算朽原理土压晴力试应验与版实测唉结果墙后腾主动顶土压奸力沿从深度螺并不殿完全趟符合国直线顷，而熔是呈黑近似及的R形分蒙布，掘即在恨浅层欢呈线锁性，例在一降定的吩深度洲以下拌土压轮力变撕小，善如图深所示秋。对蹈于墙朵后主尚动土铜压力削沿深屡度并絮不完浊全符报合直闲线分兽布的苍原因条，还抓不能挎解释钻得非庆常清晃楚，似尽管姐意见稻并不衫一致哭，但象都接辜受了乘这一刊观测胞到的面客观途事实筝。基坑惭工程积中土烛压力框计算众原理土压缠力分教布在实早测经蹲验的壶基础域上，赵提出咬了各洽种经饭验分库布的莫图式雕，如兽图所符示。肢图(a款)所示蓝的呈策直线狼分布讨的土乞压力血经验夕分布只适用烫于水止泥土独搅拌丈桩围营护结摧构或诸悬臂监式围违护结筐构，器墙顶疫位移刮大于岗墙底蛾位移翅的情煌况；瓦图(b斤)所示希的土廉压力劳在基吉坑开窑挖面循以上掀随深首度增心加呈驻线性铁增大构，在般开挖亭面以泽下为志常量葡分布杂，墙登前被温动区奖未达详到极肃限被陷动土栋压力费，按辟经验输的动昨用土辜压力舍计算骗。这婶种模盗式适犯用于判有支革撑的页板式北围护冷结构灾。墙鸽身的牢侧向维位移重呈顶辜、底懒两端详小，狸中部戴开挖阳面附覆近大坏的特毒征，凭动用强的被昨动侧姻土压案力常约用侧聚向弹等性地方基反系力法六计算敢；图(c鹿)所示浊的是翼具有姿拉锚哗的板豆桩墙歉，在慎板桩出墙底坡端以公上有倦一个樱转动栽点，普转动米点以范下在凭墙的屑外侧奏出现童被动牵土压圆力。基坑蚊工程表中土稳压力托计算栗原理土压排力分舟布⑴悬臂违无支插撑挡麻墙，榨其压狂力分印布为决主动纠土压支力，抹是三服角形只分布砍，被救动土赞压力激也是夹三角券形分豪布。被动土压力主动土压力⑵多支没撑或捆多拉恩锚的孔挡墙灾背面援上的讨土压勇力分表布图培形砂挠土为俊梯形呼，粘蚁土土菌压力辩分布乌图是斯稍复手杂的侄三角食形。TEa1Ea2EP基坑框工程赠中土遍压力竞计算管原理土压立力计砖算参碑数不同械深度蛮处土捷的内康聚力C不是出一个西常数昨，它装与土干的上户覆荷令重有固关，攻一般武随深钻度的眨加大壤而增付大，猫对于肺暴露仰时间父长的诞基坑领，土蚕的内扛聚力亲可由香于土熟体含蕉水量浪的变急化和钓氧化膀等因突素的规影响挽而减愧小甚挨至消杯失。φ、C值是蔬计算串侧向讯土压欺力的塔主要舅参数催，但老在工链程桩腊打设齿前后炸的φ、C值是舱不同鸦的。在粘另性土趴中打禽设工期程桩纽奉时，品产生外挤土隶现象躺，孔巷隙水循压力染急剧碧升高僵，对φ、C值产悠生影纷响。基坑肥工程吉中土坊压力染计算穗原理不同相试验抬指标臂的影覆响开挖污卸荷微使挡墙记前后俩的土裕层处辨于不熊同的贵应力锻历史住状态，通而常在劫计算洁墙前乌被动并土压净力和晋墙后肠主动屡土压纳力时膝采用职相同尸的抗贱剪强鸟度指损标，押忽略报了不纳同应全力历及史对底抗剪阶强度流指标些的影烈响。撞现有携的总骨应力帽和有晨效应幼力强周度理贫论都赠不能狂考虑环应力貌历史绪的影叶响。在基歼坑开呆挖时持，墙杠后土旬体竖脏向的倡自重远应力量保持注不变桂，随迈着开撑挖深趟度增点加，赵水平饥应力脆逐步供减小管，直羽至主决动土裕压力浙状态厨。这哲个变踏化过行程在干三轴领仪上翼，采直用三轴锯压缩的方询法来世确定勺（保弓持轴胆向压怕力不龙变而涌减少狡侧压山力，池直至撞试样追破坏抄）；州在基午坑底笛面以菠下的稳土层淡，基啊坑开菜挖引忠起竖狗向应初力减核小，碌由于运围护盒结构系的挤料压，侨水平藏应力损增大疲，这直可以惹采用三轴绿拉伸的方烂法来巾确定惠（轴摧压减臭小的任同时啄增大伞侧压笼）。基坑暴工程规中土轨压力昌计算暂原理静止煎土压灭力系阶数由于K0是水芦平向替有效社压应椅力与榆竖向孝有效蛋压应颈力之倒比，萍又因融它是本在侧废向无疑位移艳条件丘下的厕压应侍力，杜故称羡有效获静止例土压接力，租其中恳不包巡寿括水汉压力根。正粉因为良这个乏缘故烈，故K0大多蚊在0.紧5左右构，这浓个概惩念必磨须弄浆清，循不可显混淆续。基坑蔑工程属中土葵压力本计算第原理砂性终土K0＝1－si恳n’粘性馋土K0＝0.糠95－si答n’K0仅为’须的函数甜，静瓣止土化压力觉系数袄值变齐化并虹不大笼。总一般级砂土’=30悲°~烈40脊°；粘脸性土’=20描°夸~3贸5聪°。静止土压力系数土的类别液限wL%塑性指数IpK0饱和松砂--0.46饱和密砂--0.36干的密砂--0.49干的松砂--0.64压实的残积粘土-90.42压实的残积粘土-310.66原状的有机质淤泥质粘土74450.57原状高岭土61230.64~0.70原状的海相粘土37160.48灵敏粘土34300.52ABCEHF不考焦虑渗若流情垒况土压品力的驱分算服与合膀算ABCDEF有稳珍态渗敌流时一般畜按静摧水压捐力考料虑水压现力渗流胞效应海的三龄点说恋明渗流楼效应阴有两裕个方稻面；屋一方猎面使晴作用贝在围永护墙怨后的筛水压界力减滥小使贞墙前盈的水张压力匪增大军，这蜻是有孝利的慈；另燥一方罪面，墓水在状土贸中渗监流时歌将对瘦土的发颗粒年骨架劈燕产生誓渗透傻力，凉在墙愈后，源渗透级力基蝴本上蜻沿竖帅向而眠下，投使竖喝向的凶土自狭重应歪力增储大，愉因而受也就酱增大阵了墙瘦后的妖土压愁力；暖在墙拣前，避渗透掀力基毛本上存是向照上的主，使颤竖向呢的土裙自重耗应力广减小俗，因袜而墙卷前的败土压村力将干减小师，这层些又揪都是目不利策的。渗流贺效应册对有念效土数压力腿的影赞响只叹能在怜土压啦力的独计算破中来古研究屠。渗章流效县应对佩水压搁力的浓影响粥大于包对有晃效土坑压力羡的影仿响。雷总的番说来轧，考丈虑渗构流效迫应是抖有利胸的。如何龄确定鹿墙后邀与墙洗前的肯水位环：由叔于基侮坑设青计应给从最尺不利陕条件活出发著。例涉如基毫坑施摆工时旱期，苹一般狠应考赴虑到平暴雨忘的可祝能性易，故论对于舅墙后骄水位忌，以攻工程啦勘察柏为依第据，宵坑内古水位偷即使扎采取喉降水蔑方案叠，要绣求降捏水达逗到坑音底以开下0.傻5~货1.看0m，但名计算厉中仍微宜取笛与坑青底齐械平。考虑素渗流漆的墙凳后水重压力瓣计算流网接法围护改墙上距的水厚压力考虑宿渗流掘的墙铃后水粒压力缺计算本特-汉森稠法考虑福渗流秤的墙切后水职压力占计算经验草法水压涨力和条