土压力是土力学中的一个重要课题,从18世纪开始就有许多学者对此进行了研究,提出了土压力的计算理论和计算方法,其中最著名的是1773年库仑(C.A.Coulomb)提出的土压力理论和1857年朗肯(W.J.M.Lankine)提出的土压力理论,这两个土压力理论得到了广泛的应用,至今也是工程建设中进行土压力计算的基础。
作用在挡土墙上的土压力,其大小和分布与许多因素有关,例如:
(1)挡土墙的型式与墙体的刚度;
(2)挡土墙表面的倾斜度及其粗糙程度;
(3)挡土墙的变形和位移;
(4)填土的性质(如土的均匀性、土的物理力学性质等);
(5)填土表面荷载的情况;
(6)地下水的情况。
挡土墙的型式不同,作用在其上的土压力的大小和分布也不相同,库仑土压力理论和朗肯土压力理论主要适用于刚性挡土墙。柔性挡土墙由于受墙体本身变形的影响,土压力及其分布与刚性挡土墙有很大区别。
挡土墙表面的粗糙度和倾斜度将直接影响到作用在墙面上的土压力的大小和作用方向,作用在光滑墙面上的土压力要比作用在粗糙墙面上的土压力小,前者土压力的作用方向与墙面的法线方向一致,而后者则与墙面法线成某一角度(等于墙面与填土的摩擦角)。此外,墙面的俯仰角越大,则作用在墙面上的土压力也越大。
填土的不均匀性不仅影响到墙面上土压力的大小,而且也影响到土压力沿墙面的分布。
填土的容重(重度)或填土密实度将影响到填土内摩擦角的大小,填土的密实度愈大,则填土的内摩擦角也愈大。而填土的内摩擦角将直接影响土压力的大小,一般是内摩擦角愈大,填土所产生的侧向土压力愈小;内摩擦角愈小,则侧向土压力愈大。
同样,填土的内摩擦角和密实度也将影响到土压力沿墙高的分布图形,因而也影响到土压力合力作用点的位置。
填土表面作用荷载时,将在挡土墙墙面上产生一个附加的土压力。附加土压力的大小及其沿墙面的分布,与荷载的大小及其在填土表面的分布有直接关系。荷载大,附加土压力也大;荷载在填土表面分布不同,附加土压力在墙面上的分布也不同。
地下水将改变填土的物理力学性质,因而也影响到土压力的大小。对于同一种土,无地下水时的土压力比有地下水时的土压力大,但有地下水时挡土墙墙面将增加一个孔隙水压力,这种孔隙水压力,对于砂性填土,大致等于静水压力。
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