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第六章 挡土结构物上的土压力第一节 概述第五章已经讨论了土体中由于外荷引起的应力，本章将介绍土体作用在挡土结构物上的土压力，讨论土压力性质及土压力计算，包括土压力的大小、方向、分布和合力作用点，而土压力的大小及分布规律主要与土的性质及结构物位移的方向、大小等有关，亦和结构物的刚度、高度及形状等有关。
一、挡土结构类型对土压力分布的影响定义：挡土结构是一种常见的岩土工程建筑物，它是为了防止边坡的坍塌失稳，保护边坡的稳定，人工完成的构筑物。
常用的支挡结构结构有重力式、悬臂式、扶臂式、锚杆式和加筋土式等类型。
挡土墙按其刚度和位移方式分为刚性挡土墙、柔性挡土墙和临时支撑三类。
1．刚性挡土墙指用砖、石或混凝土所筑成的断面较大的挡土墙。
由于刚度大，墙体在侧向土压力作用下，仅能发身整体平移或转动的挠曲变形则可忽略。
墙背受到的土压力呈三角形分布，最大压力强度发生在底部，类似于静水压力分布。
2．柔性挡土墙当墙身受土压力作用时发生挠曲变形。
3．临时支撑边施工边支撑的临时性。
二、墙体位移与土压力类型墙体位移是影响土压力诸多因素中最主要的。
墙体位移的方向和位移量决定着所产生的土压力性质和土压力大小。
1.静止土压力（0E ）墙受侧向土压力后，墙身变形或位移很小，可认为墙不发生转动或位移，墙后土体没有破坏，处于弹性平衡状态，墙上承受土压力称为静止土压力0E 。
2.主动土压力（a E ）挡土墙在填土压力作用下，向着背离填土方向移动或沿墙跟的转动，直至土体达到主动平衡状态，形成滑动面，此时的土压力称为主动土压力。
3.被动土压力（p E ）挡土墙在外力作用下向着土体的方向移动或转动，土压力逐渐增大，直至土体达到被动极限平衡状态，形成滑动面。
此时的土压力称为被动土压力p E 。
同样高度填土的挡土墙，作用有不同性质的土压力时，有如下的关系：p E >0E > a E在工程中需定量地确定这些土压力值。
Terzaghi （1934）曾用砂土作为填土进行了挡土墙的模型试验，后来一些学者用不同土作为墙后填土进行了类似地实验。
土力学第七章土压力计算土力学是研究土体在外力作用下的力学性质与变形规律的学科。
而土压力是指土体受到外界施加的压力作用时所产生的抗力。
在土力学中，土压力计算是一个非常重要的内容，它涉及到土体在各种条件下的力学行为与变形。
本文将介绍土压力计算的相关知识。
土压力的计算一般分为两种情况，分别是水平荷载下的土压力和垂直荷载下的土压力。
对于水平荷载下的土压力，可以根据库仑理论进行计算。
库仑理论认为，土体受到的水平荷载越大，土体的抗力越大。
根据库仑理论，可以计算出土体单位面积上的土体水平抗力Fh，公式如下：Fh=Ka*γ*H*H/2其中，Fh为土体单位面积上的土体水平抗力，Ka为估计参数，γ为土体的体积重力，H为土面到超载面的水平距离。
对于垂直荷载下的土压力，可以根据黑力塔法进行计算。
黑力塔法认为，土体受到的垂直荷载越大，土体的抗力越大。
根据黑力塔法，可以计算出土体单位面积上的土体垂直抗力Fv，公式如下：Fv=γ*H*Kp其中，Fv为土体单位面积上的土体垂直抗力，γ为土体的体积重力，H为土面到超载面的垂直距离，Kp为垂直荷载的系数。
在实际的土压力计算中，需要考虑到土体的压缩性、土体的内摩擦角、土体的孔隙水压力等因素。
通过考虑这些因素的影响，可以更准确地计算出土体的压力。
此外，还可以根据实际工程的情况，选择适当的数值方法进行土压力计算，如有限差分法、有限元法等。
总结起来，土压力计算是土力学中的一个重要内容，它涉及到土体在各种条件下的力学行为与变形。
通过库仑理论和黑力塔法等方法，可以计算出土体单位面积上的土体水平抗力和垂直抗力。
在实际的土压力计算中，需要考虑到土体的压缩性、内摩擦角、孔隙水压力等因素，选择适当的数值方法进行计算。
希望本文对土压力计算的理解有所帮助。
土压力理论主要研究挡土结构（挡土墙、桥台、码头板桩墙、基坑护壁墙等）所受土体侧压力的大小和分布规律。
在土与结构的相互作用下，挡土结构所受侧压力的总值，随着结构与土相对位移的方向和位移量而变化，侧压力的分布图形则随着结构的柔性变形和施工程序的不同而变化。
因此，土压力必须针对各种挡土结构的不同特性而采用不同的计算方法（见路基挡土结构）。
经典的土压力解析方法远自 C.-A.de库仑于1776年和W.J.M.兰金于1857年开始，基于以刚塑性模型为前提的极限平衡理论，至今仍广泛应用。
20世纪60年代以后，随着计算机和数值分析方法的发展，对土压力进行的分析探讨逐渐采用非线性模型和弹塑性模型，并考虑土与结构的共同作用，但至今仍处于研究阶段。
静止、主动和被动土压力天然土层中的竖直压应力等于其上覆地层的有效压应力σz，式中σv为任何一点的竖直压应力；γ为容重；z为该点距地面的深度。
土层内部v＝γ在未受任何干扰时的水平压应力称为静止土压力σ0。
静止土压力与竖直压应力的比值称为静止土压力系数K0＝σ0/σv。
正常固结土层的K0小于1,在砂土层中K0≈0.4，在粘土中K0介于0.4至0.8之间，在正常压密土层中可以用K0＝1－sin嗞′(嗞′为土的有效内摩擦角)作为经验估算式。
但在超固结土层和用机械压实的填土层中，静止土压力系数可能大于1，甚至达到2以上，须另作具体的试验研究。
如果土层表面为水平的，挡土结构的背面垂直光滑并向离开土体的方向移动，则土与结构之间的侧压力逐渐减小。
当侧压力减至极限平衡状态时，土体开始剪裂，此时的侧压力为最小值，称为主动土压力σa。
与此相反，如果挡土结构向土体推挤，则土与结构之间的侧压力逐渐增大。
当侧压力增至极限平衡状态时，土体亦开始剪裂，此时的侧压力为最大值，称为被动土压力σp。
对于土中任一点的应力状态，其主动土压力、被动土压力和极限平衡条件的公式如下：主动土压力(1)被动土压力(2)极限平衡条件(3)式中σ1、σ3分别为最大和最小主应力；с、嗞分别为土的粘聚力和内摩擦角。
土压力理论及计算土压力是指土体受到外界荷载作用时产生的抵抗力。
研究土压力是地工工程、岩土工程和土力学等领域的基本问题之一、了解土压力的分布以及如何准确计算土压力对于土木工程的设计和分析非常重要。
本文将介绍土压力的理论及计算方法。
土压力的理论基础是库仑理论。
库仑理论是由法国科学家库仑在18世纪中期提出的，他认为土体颗粒与颗粒之间是通过间隙水分子构成的水桥相互连接的。
当外荷载作用于土体时，颗粒与间隙水分子之间的水桥被破坏，颗粒之间开始相互移动，随着移动，水桥逐渐破坏，最终形成土体的结构稳定。
库仑理论认为土体的内摩擦角决定了土体的内摩擦力，而内摩擦力是土压力产生的主要原因。
土压力的计算方法主要有两种：活动土压力和静止土压力。
活动土压力是指当土体受到外荷载作用时，土体内部颗粒会发生相对移动，从而产生土压力。
活动土压力的计算方法根据库仑理论以及土体内部颗粒间的摩擦力来进行。
静止土压力是指当土体受到外荷载作用时，土体内部颗粒不发生相对移动，从而产生土压力。
静止土压力的计算方法根据土体的重力和内摩擦力来进行。
对于活动土压力的计算，可以使用库仑公式。
库仑公式的表达式为：Pa=Ka*γ*H,其中Pa表示活动土压力，Ka表示活动土压力系数，γ表示土体的体积重量，H表示土体的高度。
活动土压力系数Ka是根据土体的内摩擦角来确定的。
活动土压力系数的大小取决于土体的类型和粒径分布等因素。
对于静止土压力的计算，可以使用库仑公式的变形公式。
静止土压力的计算需要考虑土体的内摩擦角以及土体与结构物之间的摩擦力。
静止土压力的计算公式为：Ps = γ * H + Σ(γi * Hi * tan αi), 其中Ps表示静止土压力，γi表示土体各层的体积重量，Hi表示土体各层的高度，αi表示土体与结构物之间的摩擦角。
静止土压力的计算中需要考虑土体的水平抗力和垂直抗力。
除了库仑公式，还有其他一些方法可以用于计算土压力。
例如，面积平衡法可以通过土体的重力平衡和水平面的摩擦力来计算土压力。
挡土墙计算公式挡土墙是一种用于支撑填土或山坡土体，防止其变形失稳的结构物。
在工程设计中，准确计算挡土墙的各项参数至关重要，这需要依靠一系列的计算公式。
下面我们就来详细介绍一下常见的挡土墙计算公式。
一、土压力计算土压力是作用在挡土墙上的主要荷载之一，常见的土压力计算方法有朗肯土压力理论和库仑土压力理论。
1、朗肯土压力理论朗肯主动土压力强度计算公式为：＄e_a ＝＼gamma z tan^2(45°＼frac{＼varphi}｛2}） 2c tan(45°＼frac{＼varphi}｛2}）＄朗肯被动土压力强度计算公式为：＄e_p ＝＼gamma z tan^2(45°＋＼frac{＼varphi}｛2}）＋ 2ctan(45°＋＼frac{＼varphi}｛2}）＄其中，＄＼gamma$为填土的重度，＄z$为计算点深度，＄＼varphi$为填土的内摩擦角，＄c$为填土的粘聚力。
2、库仑土压力理论库仑主动土压力系数：＄K_a ＝＼frac{cos^2(＼varphi ＼alpha)｝｛cos^2\alpha cos(＼alpha ＋＼delta)1 ＋＼sqrt{＼frac{sin(＼varphi ＋＼delta) sin(＼varphi ＼beta)｝｛cos(＼alpha ＋＼delta) cos(＼alpha ＼beta)｝｝＾2}＄库仑被动土压力系数：＄K_p ＝＼frac{cos^2(＼varphi ＋＼alpha)｝｛cos^2\alpha cos(＼alpha ＼delta)1 ＼sqrt{＼frac{sin(＼varphi ＋＼delta) sin(＼varphi ＋＼beta)｝｛cos(＼alpha ＼delta) cos(＼alpha ＋＼beta)｝｝＾2}＄主动土压力：＄E_a ＝＼frac{1}｛2}＼gamma H^2 K_a$被动土压力：＄E_p ＝＼frac{1}｛2}＼gamma H^2 K_p$其中，＄＼alpha$为墙背与水平面的夹角，＄＼beta$为填土面与水平面的夹角，＄＼delta$为墙背与填土之间的摩擦角，＄H$为挡土墙的高度。
