挡土墙地震土压力及其分布

土压力与挡土墙1.引言土压力指的是土壤中由于自重形成的垂直向下作用的力量，它是设计和施工土木工程如挡土墙时需要考虑的重要因素之一。

挡土墙则是一种常用的结构，用于抵抗土壤的水平推力，以保护建筑物、道路和堤坝免受土壤侵蚀和坍塌。

本文将探讨土压力对挡土墙的影响以及常用的挡土墙结构及其工作原理。

2.土压力的形成与影响土压力的形成是由于土体的自重以及外部施加的荷载导致土壤颗粒间的相互压实和相对位移，从而产生一个向下和向外的力。

土体的类型、密实度、粒径分布以及施加在土体上的荷载等因素都会影响土压力的大小和分布。

土压力对挡土墙的影响主要体现在以下几个方面：2.1 挡土墙的稳定性土压力是挡土墙稳定性设计中重要的考虑因素之一。

挡土墙在承受土压力作用时，必须能够平衡土体的水平推力，以防止挡土墙的倾覆或滑移。

设计挡土墙时需要充分考虑土压力的大小和分布，以确定墙体的尺寸、材料和支护结构等。

2.2 墙身和基础结构的变形土压力会导致挡土墙墙身和基础结构的变形。

墙身受到土压力的作用会发生弯曲和变形，因此需要合理设计挡土墙的截面形状和墙体厚度，以保证结构的稳定性和变形控制。

基础结构受到土压力的影响也会发生沉降和倾斜等变形，需要采取适当的基础处理措施，如加固基础或采用合适的基础形式。

2.3 挡土墙的开挖工作在挡土墙的建设过程中,需要进行土体的开挖工作。

开挖后形成的挖土面会受到土压力的作用，特别是在挖土面上部往下依次深挖的过程中，土压力会导致挖土面的塌方和土体的失稳。

为了保证挖土面的稳定，常常需要采取支护措施，如钢筋混凝土构造、土工合成材料和挡土结构的设置等。

3.常用挡土墙结构及其工作原理为了有效地抵抗土压力，保护建筑物和其他工程设施的稳定，人们设计和建造了各种各样的挡土墙结构。

以下是常见的几种挡土墙结构及其工作原理：3.1 重力挡土墙重力挡土墙是由自身的重量来抵抗背后土压力的，通过墙体的自重产生与土压力相反的水平力，实现力的平衡。

附录A 土压力计算A.0.1侧向岩土压力可采用库伦土压力或郎肯土压力公式计算，侧向岩土压力分布应根据支护类型确定。

A.0.2当墙后土体倾斜时，墙后主动土压力合力用公式（A.0.2-1）计算，侧向土压力分布形式为三角形，合力作用点位置距墙底1/3H 处，计算简图见图A.0.2。

2ak a12E H K γ=（A.0.2-1）{[22sin()sin()sin()sin sin ()a q K K αβαβαδααβϕδ+=+-+--]sin()sin()2sin cos cos()ϕδϕβηαϕαβϕδ++-++---（A.0.2-2）2sin cos 1sin()q q K H αβγαβ=++（A.0.2-3）2c Hηγ=（A.0.2-4）式中：ak E —主动土压力合力标准值（kN/m ）；a K —主动土压力系数；H —挡土墙高度（m ）；γ—土体重度（kN/m 3）。

；c —土的黏聚力（kPa ）；ϕ—土的内摩擦角（°）；q —地表均布荷载标准值（kN/m 2）；δ—土对挡土墙墙背的摩擦角（°），可按表A.0.2取值；β—填土表面与水平面的夹角（°）；α—挡土墙墙背的倾角（°）；θ—滑裂面与水平面的夹角（°）。

图A.0.2库伦土压力计算表A.0.2土对挡土墙墙背的摩擦角δ挡土墙情况摩擦角δ墙背平滑，排水不良（0~0.33）ϕ墙背粗糙，排水良好（0.33~0.50）ϕ墙背很粗糙，排水良好（0.50~0.67）ϕ墙背与填土间不可能滑动（0.67~1.00）ϕA.0.3当墙后土体水平，墙后主动土压力标准值可按公式（A.0.3）计算。

aikj j ai 12i j e h q K c γ=⎛⎫=+- ⎪⎝⎭∑（A.0.3）式中：aik e —计算点处的主动土压力标准值（kN/m 2），当aik e <0时取aik e ＝0；ai K —计算点处的主动土压力系数，取2o aii tan (452)K ϕ=-；i c —计算点处土的黏聚力（kN/m 2）；i ϕ—计算点处土的内摩擦角（°）。

挡土墙土压力分布的画法与意义胡幼常（武汉理工大学交通学院，湖北武汉430063）摘要：根据多年的教学经验，就如何正确理解黏性土作用于挡土墙上的土压力分布，以及挡土墙土压力分布图的作用与意义提出了自己的观点。

实践证明，本文对上述问题的分析切中了问题的实质，学生更易理解和接受。

关键词：挡土墙；土压力；分布图中图分类号：O39文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）35-0104-02在“土力学”和“路基工程”的教学实践中，笔者发现现行大多数专业的土力学教材以及路桥专业的路基工程教材中，关于挡土墙土压力分布图的问题各存在一处值得商榷的地方，现分述如下。

一、黏性土作用于挡土墙上土压力分布图的合理解释图1中的挡土墙墙背竖直光滑，墙后填土表面水平，填土为黏性土，粘聚力为c ，内摩擦角为φ，重度为γ。

根据朗肯理论，墙背上任一点M 的主动土压力强度可按下式计算：p a =γZk a tan 2（45°-φ/2）-2c tan （45°-φ/2）=γZk a -2ck a （1），式中，k a =tan 2（45°-φ/2），设Z=h 0时，p a =0，由（1）式得h 0=2c k a√（2），按（1）式计算的主动土压力分布图如图1所示，其中在h 0的深度范围内土压力为负，即这段墙背受到填土的拉力作用，这显然与实际不符。

事实上这一范围内的土压力只能按零计算。

现行许多土力学教材中对这个问题的解释是，由于墙背和填土之间不能承受拉力，故应按零计算。

这种解释显然不妥。

笔者认为作如下解释才是正确的：h 0深度范围内的土体由于粘聚力c 的作用本身就能保持稳定，无须挡土墙来支撑，故该范围内土压力为零。

不妨假想在黏性土地基表面竖直向下开挖，当开挖深度小于或等于h 0时，理论上坑壁不会坍塌，此时如建造一与坑壁同高的挡土墙支护坑壁，坑壁土体既不会产生推力推开挡土墙，也不会产生吸力吸引挡土墙，因此墙背不会受到墙后土体的任何作用力。

受地震影响挡土墙主动土压力的计算挡土墙的主动土压力是挡土墙受地震影响时的一个重要参数，因此计算挡土墙受地震影响时的主动土压力是挡土墙设计的一个关键步骤。

挡土墙受地震影响时的主动土压力计算有多种方法，其中最常用的是基于弹性力学的计算方法。

在弹性力学的计算方法中，首先要确定挡土墙的地震动力参数，包括地震动力的幅值、频率等，然后根据地震动力参数计算挡土墙受地震影响时的主动土压力。

在计算挡土墙受地震影响时的主动土压力时，首先要根据挡土墙的设计要求确定地震动力的幅值和频率，其中，地震动力的幅值可以根据挡土墙的设计要求确定，一般来说，挡土墙的设计要求是按照规范设计的，因此，地震动力的幅值可以根据规范确定；地震动力的频率可以根据挡土墙的地质条件确定，一般来说，地震动力的频率取决于挡土墙所处的地质条件，如果挡土墙处于活动断层带，则地震动力的频率可以较高，而如果挡土墙处于稳定地质条件下，则地震动力的频率可以较低。

接下来，根据地震动力的幅值和频率，可以计算挡土墙受地震影响时的主动土压力。

根据弹性力学原理，挡土墙受地震影响时的主动土压力可。

挡土墙与土压力在我们的日常生活和工程建设中，挡土墙是一种常见的结构。

它默默地承受着土的压力，为我们的道路、边坡和建筑提供了稳定和安全的保障。

那么，什么是挡土墙？土压力又是如何作用于它的呢？挡土墙，简单来说，就是一种用来抵抗土体侧压力，防止土体坍塌或变形的结构。

它可以由各种材料建造，比如砖石、混凝土、钢材等。

在道路的边坡、河岸、建筑的地下室等地方，我们都能看到它的身影。

土压力，顾名思义，就是土体对挡土墙产生的压力。

这可不是一个简单的力量，它的大小和方向会受到很多因素的影响。

首先，土的性质是一个关键因素。

不同类型的土，比如砂土、黏土、粉土等，它们的内摩擦角、黏聚力等参数都不同，这会直接影响土压力的大小。

砂土颗粒较大，内摩擦角较大，产生的土压力相对较大；而黏土的黏聚力较大，土压力的计算就会有所不同。

其次，挡土墙的位移情况也至关重要。

如果挡土墙不发生位移或者位移很小，那么土压力就是静止土压力。

当挡土墙朝着土体方向移动，土压力逐渐增大，直到达到主动土压力状态。

相反，如果挡土墙被推向土体的反方向移动，土压力会增大到被动土压力。

这三种土压力的大小关系通常是：被动土压力＞静止土压力＞主动土压力。

再者，挡土墙的形状和高度也会对土压力产生影响。

比如，直立式挡土墙和仰斜式挡土墙所受到的土压力分布就有所不同。

较高的挡土墙所承受的土压力也会更大。

在实际工程中，准确计算土压力对于设计合理的挡土墙至关重要。

如果土压力计算不准确，挡土墙可能会因为承受不住压力而发生破坏，导致严重的后果。

为了计算土压力，工程师们运用了各种理论和方法。

库仑土压力理论和朗肯土压力理论是其中比较常用的两种。

库仑土压力理论考虑了墙背的倾斜角度、墙后填土的表面倾斜情况等因素，适用于各种形状的挡土墙和填土情况。

朗肯土压力理论则基于半无限土体中的应力状态，计算相对简单，但适用条件相对较窄。

在设计挡土墙时，除了要考虑土压力的大小和分布，还需要综合考虑其他因素。

比如，挡土墙的稳定性，包括抗滑移稳定性和抗倾覆稳定性。

挡土墙上的土压力有哪几种，分别叙述其定义范本一：正文：1. 直接土压力直接土压力是指土体直接作用在挡土墙上的压力，它是由土体的重力所引起的压力。

直接土压力按照土体的排列形态可以分为水平土压力和垂直土压力。

水平土压力是指土体在挡土墙前方水平方向上对挡土墙的压力，它随着土体的重力而产生。

垂直土压力是指土体作用在挡土墙上的垂直方向上的压力，它是由土体的重力分量引起的。

2. 停止土压力停止土压力是指由于支挡结构阻断了土体的变形而产生的压力。

当土体面与挡土结构之间没有任何间隙时，土体的变形被完全停止，此时所产生的压力称为停止土压力。

停止土压力的大小与土体的自己的内摩擦角、壁面与土体界面的滑动摩擦角、土体与挡土墙之间的初始应力状态等因素有关。

停止土压力的存在会改变挡土墙的受力状态，增加了挡土墙的稳定性。

3. 活动土压力活动土压力是指在挡土墙面三角形的内外两边形成的有效土体压力与挡土墙之间的垂直立面面积之积。

当土体在挡土墙表面产生变形时，挡土墙上的土压力随之改变，此时的土压力称为活动土压力。

活动土压力的计算可以采用库耳堡拉格尔经典椭圆法或者布尔库斯方法等。

结尾附件：1、本文档涉及附件：暂无。

2、本文所涉及的法律名词及注释：- 自重：指土体本身的重力。

- 直接土压力：指土体直接作用在挡土墙上的压力。

- 停止土压力：指由于支挡结构阻断了土体的变形而产生的压力。

- 活动土压力：指在挡土墙面三角形的内外两边形成的有效土体压力与挡土墙之间的垂直立面面积之积。

- 内摩擦角：土体内部颗粒间相互摩擦的角度。

- 壁面与土体界面的滑动摩擦角：土体与挡土墙壁面之间相互滑动的摩擦角。

- 初始应力状态：指土体在未受外力作用时的应力状态。

正文：1. 水平土压力水平土压力是挡土墙上的土压力中的一种重要形式。

它是沿挡土墙水平方向作用的土体压力。

水平土压力的大小与土体的自重、土体内摩擦角以及挡墙前方土体的高度等因素有关。

在计算水平土压力时，常采用库诺斯法或修正库诺斯法配合广义曼宁公式进行计算。

挡土墙土压力分布与位移之间存在着紧密的关系。

随着挡土墙的位移增加，土体对挡土墙的作用也会发生变化，从而影响土压力的分布。

在挡土墙初始状态下，土压力分布一般呈三角形或梯形分布，即土压力随深度逐渐增加。

当挡土墙开始位移时，土体会发生变形，土压力分布也会发生相应的变化。

通常情况下，挡土墙位移较小时，土压力分布的变化不明显，土压力仍然主要集中在挡土墙顶部，并随深度逐渐减小。

这是因为土体的强度较高，土体的刚性和稳定性仍然能够保持土压力的分布形态。

然而，当挡土墙位移增大到一定程度时，土体开始产生塑性变形，土压力分布发生明显变化。

土压力逐渐向挡土墙的下部转移，底部土压力逐渐增加，顶部土压力逐渐减小。

这是因为土体的塑性变形导致土体在挡土墙顶部的支撑力减小，底部土体承受更大的水平力，导致土压力向底部集中。

随着位移的进一步增大，土压力分布会趋于均匀化，土压力在整个土体高度上变得相对均匀。

这是因为土体的大规模塑性变形导致土体的内摩擦角度减小，土体的强度变得较弱，土压力开始更加均匀地分布在整个土体高度上。

因此，挡土墙位移的增大会导致土压力分布的变化，从而影响挡土墙的稳定性和变形行为。

这也是在挡土墙设计和分析中需要考虑土压力分布与位移关系的重要因素。