2020年岩土工程师《专业知识》考点:土压力分析

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土压力分析：

基坑采取支护措施时，一般都需要分析作用在支护结构上的土压力性质、分布与计算土压力大小。土压力应根据土体经受的侧向变形条件来确定，土压力性质包括静止土压力、主动土压力、被动土压力或与侧向变形条件相应的可能出现的土压力。分析土压力时应考虑场地的工程地质条件、支护结构相对于土体的位移、地面坡度、地面超载、邻近建筑及设施的影响、地下水位及其变化、支护结构体系的刚度、基坑工程的施工方法等。

目前对土压力大小的计算，一般采用朗肯土压力理论或库仑土压力理论。但在实际工程中，情况远比该理论的假定条件复杂得多。其一，土对支护结构的压力不仅与土本身的工程性质(如c、φ值)有关，而且还与支护结构的性质特别是刚度有关，因此土压力的大小与分布状态实际上是被支护土体与支护结构之间相互作用的结果。实测结果表明，支护结构的刚度与支撑方式不同，土压力大小及其分布都有一定的区别。其二，与一般挡土墙不同，支护结构的位移往往受到严格限制，在槽边存在已有结构与设施时更是如此，其位移量往往不允许达到出现极限状态时的主动或被动土压力所要求的位置，那么土压力的数值究竟取多大为宜，就需要依据工程类比与经验，包含相当程度的工程判断。实际中也可进行土压力系数的调整来确定土压力值，即当支护结构经受的侧向变形条件不符合主动、被动极限平衡状态条件时，可将计算的主动或被动土压力系数Ka、Kp分别调整为Kma、Kmp，其调整值Kma(主动)、Kmp(被动)分别为：Kma=0.5(K0+Ka),Kmp=(0.5～0.7)Kp(K0为静止土压力系数)。至于土压力分布，实测结果表明，对于刚性支护结构而言，只要其上端的水平位移大于下端位移，主动边和被动边的土压力都可看成三角形分布。如果位移足够大，便可按一般的土压力公式计算[如图3(a)]。在某些情况下，如挡土结构嵌入深度过浅或坑底土质很软时，挡土结构下端向坑内方向的水平位移可

能大于其上端的位移，此时土压力沿深度将呈抛物线形分布，设计时要加以考虑。对于柔性支护结构，由于其本身的变形情况比较复杂，导致土压力的分布情况也较为复杂。总之，作用于挡土结构上的土压力取值应根据土压力类型、支护结构类型和允许变形、被支护土体的性质、墙与土之间的摩擦力及挡土结构两面的地面坡度等因素来综合考虑。另外，当存在地下水时，土压力值宜按水压力与土压力分算的原则计算，即作用在支护结构上的侧压力为有效土压力与水压力之和;有效土压力按土的浮重度及有效抗剪强度指标计算。亦可采用水压力与土压力合并计算的原则计算，此时水土合并的压力按土的饱和重度及总应力抗剪强度指标计算。

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