土压力计算方法比较研究

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1、土压力计算方法比较研究摘要：土压力是土力学很重要的经典课题，也是深基坑、挡土墙等挡土结构设计计算的难点。由于受力情况复杂，影响因素较多，目前关于土压力计算还没有达成共识。本文主要就土压力的计算分析方法的发展作一回顾，并分极限状态和非极限状态两类进行讨论,并对这几种计算分析方法进行的优缺点和存在的问题进行对比分析。关键词：土压力；计算；时间；位移ComparisonStudyofEarthPressureCalculationMethodAbstract:Earthpressureisamostimportantandclassicaltopicofsoilmechan

2、ics.Itisalsothekeypointofdesignandcalculationofsuchretainingstructureasdeepexcavationandretainingwall.Becauseofthecomplexofstressstatusandtheinfluencingfactor,agreementaboutearthpressurecalculationhaven’tbeenobtained.Thethesisgiveaoverviewofthedevelopmentofearthpressurecalculationmethod

3、s.Thediscussedisdividedintotwocategory:limitequilibriumstateandnon-limitequilibriumstate.Theadvantageanddisadvantageandexistingproblemofthesemethodsiscomparedanddiscussedinthethesis.keywords:earthpressure;calculation;displacement;time1引言当前，国内大量的深基坑开挖、填土挡墙、地铁隧道和地下空间开发利用等工程中普遍遇到土压力计算问题。目前

4、，由于受力状态复杂、影响因素较多，土压力理论还很不完善，通常按建立在极限平衡理论基础上的库仑土压力理论或朗肯土压力理论计算。实际工程中，许多挡土墙的土压力处于非极限状态，如果按照库仑或朗肯理论进行计算，并不能真实反应土压力随位移、时间动态变化的情况。本文在前人研究的基础上，对土压力计算理论加以总结和对比分析。2极限平衡方法[1-6]2.1库仑土压力与朗肯土压力库仑土压力理论根据滑动土楔体处于极限平衡状态时的静力平衡条件确定土压力，并认为其沿墙高线性分布。其基本假定：挡土墙后土体为均匀各向同性无粘性土；挡土墙后产生主动或被动土压力时墙后土体形成滑动土楔体，其滑裂面为通过

5、墙踵的平面；将滑动土楔体视为一刚体。朗肯土压力理论是建立在土的极限平衡理论基础上的。其基本假定：挡土墙面是竖直、光滑的；挡土墙墙背面的填土是均质各向同性的无粘性土，填土表面是水平的；墙体在压力作用下将产生足够的位移和变形，使填土处于极限平衡状态。库仑土压力理论和朗肯土压力理论因计算简单、应用方便，在实际工程中得到普遍使用。但这两种理论只能求得极限状态的土压力，不能考虑位移对土压力的影响。-7-2.2条带极限平衡法条带极限平衡法首先由M.E.karah提出。库仑土压力理论求得的是土压力合力，不能推导其分布解。条带极限平衡法建立在库仑土压力理论基础之上，将墙背和滑动面之间

6、的滑动土楔体分成若干个高度为的条带体，通过任意一个单元体的静力平衡条件列出一阶微分方程，再由边界条件求出其沿墙背的土压力分布解，是对库仑土压力理论的改进。（a）（b）（c）图1土压力分析模型示意如图1（a）所示，假定平面填土面水平，墙背直立，填土为无粘性土。由图1（b）微单元体的平衡条件，可得：(1)(2)令；；(3)其中为填土侧压力系数；为填土与墙背间的摩擦角；为填土的内摩擦角由方程（1）～（3）及边界条件，可求得解：(4)图1（c）某一土样由上述方程求得的土压力分布图。该理论假设条件同库仑理论，但得到的土压力沿墙面的分布状况同库仑理论完全不同，为一曲线，在墙底部土

7、压力为零，是对库仑土压力理论的发展。不过其依然没有考虑到墙体位移大小和位移模式对土压力的影响。2.3弹塑性极限平衡法Dubrova压力重分布法是建立在库仑土压力理论基础之上，分析了挡墙不同变位模式下的土压力大小及分布。如图所示，假定挡土墙为刚性，墙后填土为粘性土。图2(a)表明挡土墙绕中点O转动，墙顶点A转向土体方向。图2（b）表明OA作用一被动土压力OB作用一主动土压力，假定在某一位移下，只有A点达到被动极限状态，B点达到主动极限状态，而且同时达到。并假定极限状态时，墙后也形成一滑动楔体，楔体内由无数个类似滑动面的平面同墙体相交，其上的内摩擦角由A