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第六章：挡土墙类型选择：常用的有重力式，悬臂式、扶壁式、锚杆式及锚定板式和加筋土挡土墙等一、重力式挡土墙：●特点：墙身截面尺寸大，靠墙自身重力来维持稳定。
（靠墙身自重来抵抗土压力引起的倾覆弯矩）●材料：砖、块石或素混凝土修筑。
●适用：一般用于低挡土墙；墙高一般<8m,当h=8~12m时，宜用衡重式●优点：结构简单，施工方便，应用较广；●缺点：墙体抗拉、抗剪强度都较低，工程量大按墙背的倾斜情况分为：仰斜、垂直和俯斜。
●受力情况分析，仰斜式的主动土压力最小，俯斜式的主动土压力最大。
●从挖、填方角度来看，如果边坡为挖方，采用仰斜式较合理，如果边坡为填方，则采用俯斜式或垂直式较合理。
●当墙前地形平坦时，采用仰斜式较好，而当地形较陡时，则采用垂直墙背较好。
●设计时，应优先采用仰斜式，其次是垂直式。
●为减小作用在挡土墙墙背上的主动土压力，还可以选择衡重式挡土墙。
●此外，还可以采用减压平台。
●当挡土墙的抗滑稳定性不能满足设计要求时，可考虑将基底做成逆坡；●为了减小基底压力，还可以加墙趾台阶，这样也有利于墙的抗倾覆稳定。
二、悬臂式挡土墙：●材料：悬臂式挡土墙用钢筋混凝土建造，因而墙身较薄，结构轻巧。
●构成：悬臂式挡土墙由三个悬臂板，即立壁、墙趾悬臂和墙踵悬臂组成。
●特点：这类挡土墙的稳定主要依靠墙踵悬臂以上的土的重量，而墙身拉应力由钢筋承担。
●优点：能充分利用钢筋混凝土的受力性能，墙体的截面尺寸较小，可以承受较大的土压力●适用：重要工程中墙高大于5m，地基土较差，当地缺乏石料等情况。
在市政工程和厂矿贮存库中也广泛应用这种型式的挡土墙。
三、扶壁式挡土墙：（1）特点：为增强悬臂式挡土墙中立壁的抗弯性能，常沿墙的纵向每隔一定距离（1/3～1/2 ）h设一道扶壁。
（2）适用：墙高h>10m；一般用于重要的大型土建工程。
（3）材料：钢筋混凝土；（4）优点：工程量小；（5）缺点：施工较复杂。
墙体稳定主要靠扶壁间土重维持。
挡土墙计算主动土压力系数取值范围
挡土墙的主动土压力系数取值范围是根据土壤的特性、挡土墙
的几何形状以及土壤与墙体之间的摩擦力等因素来确定的。
一般来说，挡土墙的主动土压力系数取值范围在0.25到0.35之间。
首先，挡土墙的主动土压力系数受土壤的内摩擦角影响。
内摩
擦角是土壤抗剪强度的一种表示，不同类型的土壤其内摩擦角是不
同的。
一般来说，土壤的内摩擦角越大，挡土墙的主动土压力系数
取值就越大。
其次，挡土墙的几何形状也会影响主动土压力系数的取值范围。
例如，挡土墙的墙后填土高度、墙体倾角等都会对主动土压力系数
产生影响。
一般来说，墙后填土高度越高，主动土压力系数取值范
围越大。
此外，土壤与挡土墙之间的摩擦力也是影响主动土压力系数的
重要因素。
如果土壤与墙体之间的摩擦力较大，那么主动土压力系
数的取值范围也会相应增大。
综上所述，挡土墙的主动土压力系数取值范围在0.25到0.35
之间，具体取值需要根据实际工程情况综合考虑土壤的特性、墙体的几何形状以及土壤与墙体之间的摩擦力等因素来确定。
在工程设计中，需要进行详细的土力学计算和工程实践经验的结合，以确定合适的主动土压力系数取值范围。
关于挡土墙的土压力计算在路基路面工程中的教学体会都是为了支撑、稳定墙后土体的，故其所受荷载主要是墙背填土及填土面超载所引起的土压力，所以挡土墙要针对所采用的墙型及断面形状准确计算土压力（包括土压力的大小、方向及其分布等）[1-2]，这样做经济又合理。
土压力计算方法比较复杂，其涉及到墙后土体、墙身及地基三者的共同作用。
土墙身几何尺寸、墙背粗糙程度、填土的物理力学性质、填土面形状及超载墙本身及地基土的刚度、填土施工方法等都会对土压力产生影响。
故精确的土压力计算方法不仅应考虑三者的藕合作用，更应视其为一空间问题。
但通常情况下因其高度远小于挡土墙长度，所以在工程中都会用平面应变问题来处理土压力计算[3]。
目前，土压力计算主要包括：分朗肯理论和库仑理论两种理论[4]，分朗肯理论、库仑理论，又根据三种土压力类型静止土压力、主动土压力、被动土压力和两种土性质粘性土、无粘性土来确定各自公式，同时还附加几种特殊情况下土压力计算公式，这在教学上是一个难点，公式看起来非常复杂，学生学习起来有一定的困难，因此，要想让学生学好此方面的内容，就要制定相应的教学方法，化难为易。
该文首先对挡土墙的土压力计算理论和方法进行系统分析，指出目前存在的问题，并着重说明挡土墙的计算思的简化和计算要点，并分析了如何进行挡土墙土压力计算的本科教学。
1 挡土墙土压力计算理论和方法分析挡土墙设计是否安全、经济，墙背土压力的大小和分布起到了非常重要的作用。
目前挡土墙土压力计算的理论是基于土体的极限平衡理论[5]，此理论是假定墙背土体处于极限平衡状态，基于这一假定的有库仑土压力（Coulomb，1773）和朗肯土压力（Rankine，1857）两大理论。
1773年库仑创立的土体极限平衡理论。
该理论将土体视为理想塑性体，提出一种摩尔一库仑破坏准则，并将破裂面假定为直线来进行土压力的计算，即著名的库仑土压力理论。
此后，不少研究者又对破裂面引入了圆弧线，对数螺旋曲线等假定条件，将破坏土体分为双三角区，对数一三角区，圆弧一三角区，三角一圆弧一三角区，三角一对数一三角区等复杂的破裂面形状结合塑性理论求得破坏区的应力场和速度场，从而对土压力进行计算，其计算结果比较表明这种做法更具合理性。
6.2 挡土墙土压力计算6.2.1 作用在挡土墙上的力系挡土墙设计关键是确定作用于挡土墙上的力系，其中主要是确定土压力。
作用在挡土墙上的力系，按力的作用性质分为主要力系、附加J力和特殊力.主要力系是经常作用于挡土墙的各种力，如图6—11所示, 它包括：1．挡土墙自重G及位于墙上的衡载；2．墙后土体的主动土压力Ea(包括作用在墙后填料破裂棱体上的荷载，简称超载);3．基底的法向反力N及摩擦力T；4．墙前土体的被动土压力Ep .对浸水挡土墙而言，在主要力系中尚应包括常水位时的静水压力和浮力。
附加力是季节性作用于挡土墙的各种力，例如洪水时的静水压力和浮力、动力压力、波浪冲击力、冻胀压力以及冰压力等。
特殊力是偶然出现的力，例如地震力、施工荷载、水流漂浮物的撞击力等。
在一般地区，挡土墙设计仅考虑主要力系．在浸水地区还应考虑附加力，而在地震区应考虑地震对挡土墙的影响。
各种力的取舍，应根据挡土墙所处的具体工作条件，按最不利的组合作为设计的依据。
6.2.2 一般条件下库伦(coulomb)主动土压力计算土压力是挡土墙的主要设计荷载。
挡土墙的位移情况不同，可以形成不同性质的土压力(图6—12)。
当挡土墙向外移动时(位移或倾覆)，土压力随之减少，直到墙后土体沿破裂面下滑而处于极限平衡状态，作用于墙背的土压力称主动土压力；当墙向土体挤压移动，土压力随之增大，上体被推移向上滑动处于极限平衡状态，此时土体对墙的抗力称为被动土压力；墙处于原来位置不动，土压力介于两者之间，称为静止土压力. 采用哪种性质的土压力作为档土墙设计荷载，要根据挡土墙的具体条件而定。
路基档土墙一般都可能有向外的位移或倾覆，因此在设计中按墙背土体达到主动极限平衡状态，且设计时取一定的安全系数，以保证墙背土体的稳定。
对于墙趾前土体的被动土压力Ep, 在挡土墙基础一般埋深的情况下，考虑到各种自然力和人畜活动的作用，一般均不计，以偏于安全.主动土压力计算的理论和方法，在土力学中已有专门论述，这里仅结合路基挡土墙的设计，介绍库伦土压力计算方法的具体应用。
《土力学与地基基础》课程设计任务书一、挡土墙的设计（最多10人可选）1、挡土墙高5m背直立，光滑，墙后填土面水平，用毛石和M5水泥砂浆砌筑。
砌体抗压强度fk =1.07MPa ,砌体重度γk=22KN/m3,砌体的摩擦系数μ1=0.5。
填土为中砂，重度γ=18.5KN/m3,内摩擦角ψ=300，基底摩擦系数为值0.5,地基承载力设计值为160KPa.设计此挡土墙。
要求：绘出相应图形，列出具体计算过程（手算），并进行挡土墙尺寸及构造设计并绘图。
（最多4人可选）2、已知某挡土墙高8m，墙背倾斜ε=10°，填土表面倾斜β=10°，用混凝土砌筑，重度γk=4KN/m3.墙与填土摩擦角δ=20°，填土内摩擦角ψ=40°，c=0，γ=19KN/m3，基底摩擦系数μ=0.4，地基承载力设计值为200kpa.设计此挡土墙。
要求：绘出相应图形，列出具体计算过程（手算），并进行挡土墙尺寸及构造设计并绘图。
（最多4人可选）二、浅基础（最多36人可选）1.某厂房柱截面为600mm×400mm。
基础受竖向荷载Fk=1100KN,水平荷载Qk=68KN，弯矩M=120kN·m。
地基土层剖面如图所示.基础埋深2.0m，基础材料选用C15混凝土，试设计该柱下刚性基础。
（注：最多5人可选）设计地面粉质粘土，γ＝19.2kN/m3，f ak＝212KPae=0.78, I L=0.45, E S1=9.6MPa-5.00m 淤泥质粘土，γ＝16.5kN/m3，f ak＝80KPaE S2=3.2MPa2.某住宅外承重墙厚370mm，基础受到上部结构传来的竖向荷载标准值为280KN/m,弯矩标准值为60KN.m/m.土层分布如图所示，基础采用条形基础。
试分别设计砖基础、素混凝土基础。
（砖基础最多3人可选，混凝土基础最多3人可选）3.某工厂职工6层住宅楼，基础埋深d=1.10m。
1、某挡土墙高5m，墙背直立且光滑，填土为无黏性土，内摩擦角为30°，采用库仑土压力理论计算，主动土压力合力作用点距墙底的距离约为：A. 1.67mB. 2.00mC. 2.50mD. 3.33m（答案）A2、一均质黏性土坡，坡高10m，坡角45°，黏聚力c=20kPa，内摩擦角φ=25°，采用瑞典条分法分析其稳定性，若不考虑条间力，则该土坡的安全系数最接近于：A. 0.8B. 1.0C. 1.2D. 1.5（答案）C3、某地下室外墙高6m，采用朗肯土压力理论计算，若墙后填土为砂土，内摩擦角35°，墙与土之间的摩擦角为δ=20°，则被动土压力系数Kp约为：A. 1.5B. 2.0C. 3.0D. 4.5（答案）C4、一矩形基础，宽度B=2m，埋深d=1.5m，土的重度γ=18kN/m³，内摩擦角φ=30°，采用太沙基公式计算地基极限承载力时，修正后的地基承载力qu约为：A. 180kN/m²B. 240kN/m²C. 300kN/m²D. 360kN/m²（答案）B5、某基坑开挖深度为4m，采用放坡开挖，坡率为1:0.5，若土的天然重度为16kN/m³，内摩擦角为28°，则按照库仑理论计算的主动土压力Ea与采用朗肯理论计算的结果相比：A. 更大B. 更小C. 相等D. 无法确定（答案）A6、一饱和软黏土地基，不排水抗剪强度Su=20kPa，采用太沙基固结理论计算沉降，若土层厚度为10m，加载后瞬间沉降量约为总沉降量的：A. 10%B. 20%C. 50%D. 80%（答案）D7、某挡土墙背后填土为黏性土，黏聚力c=15kPa，内摩擦角φ=20°，墙背与土的摩擦角δ=10°，采用朗肯理论计算被动土压力时，被动土压力强度pp的分布形状为：A. 矩形B. 三角形C. 梯形D. 抛物线形（答案）C8、一均质无黏性土坡，坡高8m，坡角60°，采用无限边坡稳定分析方法，其安全系数Fs与下列哪个参数无关？A. 土的重度B. 坡高C. 内摩擦角D. 黏聚力（答案）D9、某深基坑采用地下连续墙支护，墙高12m，墙后填土为黏性土，采用等效替代法计算水土压力，若地下水位位于地面以下4m处，则水土压力合力作用点大致位于：A. 地面以下2m处B. 地面以下4m至6m之间C. 地面以下6m至8m之间D. 地面以下8m至10m之间（答案）C10、一矩形浅基础，基底宽度B=3m，埋深d=1m，地基土为均质砂土，内摩擦角φ=32°，采用普朗德尔-瑞斯纳公式计算的地基沉降量S与采用布辛奈斯克公式计算的沉降量相比：A. 更大B. 更小C. 相等D. 无法直接比较，需视具体情况而定（答案）B。
