[科普中国]-静止土压力

土压力系数定义

静止土压力系数是岩土工程领域中一个至关重要的参数，是确定水平场地的应力状态和计算静止土压力的基础。但目前对静止土压力系数的研究还不够。对自然堆积而成处于临界状态的砂堆内应力状态进行分析，推导出自然固结土的静止土压力系数的理论表达式，并与砂性土静止土压力系数表达式 k0 =0.95-sinψ和黏性土静止土压力系数表达式 k0=1-sinψ进行对比结果表明，静止土压力公式砂性土公式十分吻合，粘性土公式存在一定偏差。文中给出的静止土压力系数公式和推导，较为科学合理地阐述了常用静止土压力系数的由来，有效弥补了当前这块研究的空白，为静止土压力系数的室内、现场试验和经验公式的推导提供了理论支撑，起到了一定的推进作用。1

计算设斜墙墙背倾斜角为α，其后是重度为γ的半无限土体，土体表面倾斜角为 β，在距土体表面深度 z 处紧靠墙背取三角形单元体 abc，顶面 ab 与土体表面平行，侧面 bc 为竖直面，斜截面 ac 平行于墙背。沿 ab 水平投影方向上取单位长度则ab=1。设单元体顶面 ab 沿斜向上单位1/cosβ。长度的荷载为p，正应力为σβ及剪应力为τβ，其值分别为：

p = γzcosβ

σβ =γzcos2β

τ =γzsinβcosβ

并交圆C于点V的直线PV，则OV为竖直面的应力，因OV线(亦即下β线)与β线对称，所以 ，bc面上的应力倾斜角β0=β。过点P作与PV成墙背倾斜角α并交圆C于点U，则OU为△abc 斜截面bc(亦即墙背方向)的应力。连接OU线成βq 线，βq线与σ轴的夹角βq即为斜截面上的应力倾斜角，也即作用于墙背上的土压力倾斜角。由上可知，点U是βq线与线PU的交点，同时又是与应力圆的C的交点。OV、OU及βq均与应力圆的参数( 圆心位置及半径)有关，圆心Oc是任意设定的，对于准静土压力，要求圆心位置应满足墙背后土体不产生线应变的要求。2

几种土压力的区别1、静止土压力挡土墙的刚度很大，在土压力作用下不产生移动或转动，墙后土体处于静止状态，此时作用在墙背上的土压力称为静止土压力。例如地下室外墙受到的土压力。当挡土墙在土压力作用下，不产生任何位移或转动，墙后土体处于弹性平衡状态，此时墙背所受的土压力称为静止土压力。

2、挡土墙向外（或向前）移动，使墙后土体的应力状态达到主动极限平衡状态时，填土作用在墙背的土压力。挡土墙向背离填土方向移动的适当距离，使墙后土中的应力状态达到主动极限平衡状态时，墙背所受到的土压力。称为主动土压力。

3、被动土压力当挡土墙在外力作用下，向填土一侧移动，这时作用在墙上的土压力将由静止土压力逐渐增大，当墙后土体达到极限平衡，土体开始崩裂，出现连续滑动面墙后土体向上挤出隆起这时土压力达到最大值。称为被动土压力。

挡土墙上的土压力按照墙的位移情况可分为静止、主动和被动三种。

静止土压力是指挡土墙不发生任何方向的位移，墙后土体施于墙背上的土压力；

主动土压力是指挡土墙在墙后土体作用下向前发生移动，致使墙后填土的应力达到极限平衡状态时，墙后土体施于墙背上的土压力；

被动土压力是指挡土墙在某种外力作用下向后发生移动而推挤填土，致使墙后土体的应力达到极限平衡状态时，填土施于墙背上的土压力。