土壓力和支擋結(jié)構(gòu)課件

8土壓力和支擋結(jié)構(gòu)8土壓力和支擋結(jié)構(gòu)1第8章土壓力和支擋結(jié)構(gòu)8.1概述8.2靜止土壓力計算8.3主動土壓力計算8.4被動土壓力計算8.5土壓力計算的討論8.6重力式擋土結(jié)構(gòu)8.7柔性擋土結(jié)構(gòu)第8章土壓力和支擋結(jié)構(gòu)8.1概述2在土建、水利、港口和交通工程中，為了防止土體坍塌或滑坡，常用各種類型的擋土結(jié)構(gòu)物進(jìn)行支擋。設(shè)計支擋結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是確定作用在擋土結(jié)構(gòu)上的土壓力（包括土壓力的性質(zhì)、大小、方向和作用點）。擋土結(jié)構(gòu)按形式可分為：重力式、懸臂式、扶壁式、內(nèi)撐式和錨桿式等。圖8-1為重力式擋土墻結(jié)構(gòu)各部分的名稱。圖8-1重力式檔土墻一、引言8.1概述在土建、水利、港口和交通工3土壓力按位移方向可分為：靜止土壓力、主動土壓力和被動土壓力（見圖8-2）。

二、土壓力的分類1.

靜止土壓力——當(dāng)擋土結(jié)構(gòu)靜止不動，土體處于彈性平衡狀態(tài)時，則作用在結(jié)構(gòu)上的土壓力稱為靜止土壓力；

圖8-2a靜止土壓力8.1概述土壓力按位移方向可分為：靜止土壓力42.主動土壓力——擋土結(jié)構(gòu)在填土壓力作用下，背離填土方向移動，這時作用在結(jié)構(gòu)上的土壓力逐漸減小，當(dāng)其后土體達(dá)到極限平衡，出現(xiàn)連續(xù)滑動面使土體下滑，滑動面上的剪應(yīng)力等于土的抗剪強度，這時土壓力達(dá)到極小值，稱為主動土壓力；

圖8-2b主動土壓力8.1概述2.主動土壓力——擋土結(jié)構(gòu)在填土壓力作用53.被動土壓力——擋土結(jié)構(gòu)在外力作用下，向填土方向移動或轉(zhuǎn)動，這時作用在結(jié)構(gòu)上的土壓力將由靜止土壓力逐漸增大，一直到土體達(dá)到極限平衡，并出現(xiàn)連續(xù)滑動面，滑動面上的剪應(yīng)力等于土的抗剪強度，這時土壓力增至最大值，稱為被動土壓力。圖8-2c被動土壓力8.1概述3.被動土壓力——擋土結(jié)構(gòu)在外力作用下，向6一般來講，在擋土墻高度和填土等其它條件相同的情況下，，并且產(chǎn)生被動土壓力所需的位移量大大超過產(chǎn)生主動土壓力所需的位移量。

土壓力與墻身位移關(guān)系圖8.1概述一般來講，在擋土墻高度和填土等其7在計算土壓力時，一般假定為平面應(yīng)變問題，即沿結(jié)構(gòu)長度方向的應(yīng)變?yōu)榱?。三、土壓力計算的基本假定對土壓力計算問題的嚴(yán)格處理，將需要建立應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、平衡方程以及相應(yīng)的邊界條件。土壓力問題的嚴(yán)格分析是非常困難的。8.1概述在計算土壓力時，一般假定為平面應(yīng)變問題，即沿8

1.

重力式擋土墻：重力式擋土墻靠墻的自重保持穩(wěn)定，多用塊石、磚、素混凝土材料筑成。一般用于低擋土墻，墻高H<5m時采用。墻背有俯斜、垂直和仰斜三種（圖8-3）。

圖8-3重力式檔土墻（a）仰斜（b）垂直（c）俯斜四、擋土結(jié)構(gòu)的分類8.1概述圖8-3重力式檔土墻四、擋土結(jié)構(gòu)的9

2.薄壁式擋土墻：薄壁式擋土墻是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有兩種主要形式：懸臂式擋土墻和扶壁式擋土墻。薄壁式擋土墻的穩(wěn)定主要靠墻踵懸臂以上的土重，墻體內(nèi)的拉應(yīng)力由鋼筋承擔(dān)，這種類型的擋土墻截面尺寸較小，懸臂式擋土墻墻高大于5m，適用于重要工程、地基土質(zhì)差、當(dāng)?shù)厝鄙偈系惹闆r。扶壁式擋土墻墻高H>10m，為了增強墻的抗彎性能，沿長度方向每隔（0.8～1.0）H做一個扶壁以保持擋土墻的穩(wěn)定性。圖8-４薄壁式檔土墻8.1概述2.薄壁式擋土墻：薄壁式擋土墻是10

3.錨定式擋土墻：錨定式擋土墻包括錨桿式擋土墻和錨定板式擋土墻，如圖8-5所示。錨桿式擋土墻由預(yù)制的鋼筋混凝土立柱、擋土板構(gòu)成墻面，與水平或傾斜的鋼錨桿聯(lián)合組成。錨桿的一端與立柱連接，另一端被錨固在山坡深處的穩(wěn)定巖層或土層中，墻后側(cè)壓力由擋土板傳給立柱，由錨桿與巖體之間的錨固力，即錨桿的抗拔力，使墻獲得穩(wěn)定。它適用于墻高較大、石料缺乏或挖基困難地區(qū)，一般多用于路塹擋土墻。錨定板式擋土墻的結(jié)構(gòu)形式與錨桿式擋土墻基本一樣，所不同的是錨桿的錨固端改用錨定板，并將其埋入墻后填料內(nèi)部的穩(wěn)定層中，錨定板產(chǎn)生的抗拔力抵抗側(cè)壓力，保持墻的穩(wěn)定。圖8-5錨定板式檔土墻8.1概述3.錨定式擋土墻：錨定式擋土墻包11

4.加筋土擋土墻：加筋土擋土墻是由填土及布置在填土中的筋帶，以及墻面板三部分組成（如圖8-6）。在垂直墻面的方向，按一定間隔和高度水平的放置拉筋材料，然后填土壓實，通過填土與筋帶間的摩擦作用，把土的側(cè)壓力傳給筋帶，從而穩(wěn)定土體。加筋土擋土墻屬于柔性結(jié)構(gòu)，對地基變形適應(yīng)性大，建筑高度大，適用于填土路基。

圖8-6加筋土檔土墻土墻8.1概述4.加筋土擋土墻：加筋土擋土墻是12四、本章主要內(nèi)容本章將介紹靜止土壓力、主動土壓力和被動土壓力的基本理論，支擋結(jié)構(gòu)物的土壓力的計算方法，重力式擋土結(jié)構(gòu)、柔性擋土結(jié)構(gòu)和加筋擋土結(jié)構(gòu)的設(shè)計等內(nèi)容。8.1概述四、本章主要內(nèi)容本章將介紹靜止土壓力、主動土138.2靜止土壓力計算一、靜止土壓力的概念

靜止土壓力——當(dāng)擋土結(jié)構(gòu)靜止不動，土體處于彈性平衡狀態(tài)時，則作用在結(jié)構(gòu)上的土壓力稱為靜止土壓力。一般所說的靜止土壓力是指作用在每沿米擋土結(jié)構(gòu)上靜止土壓力的合力，用E0表示，量綱為kN/m。

靜止土壓力強度——靜止土壓力沿深度的分布，用p0表示，量綱為kPa。

8.2靜止土壓力計算一、靜止土壓力的概念靜止土壓力14假定土體是半無限彈性體（見圖8-7），墻靜止不動，土體無側(cè)向位移，此時土體表面下任意深度z處的靜止土壓力強度p0，可按半無限體在無側(cè)向位移條件下水平向自重應(yīng)力的計算公式計算，即：（8.2.1）圖8-7靜止土壓力狀態(tài)二、靜止土壓力強度p0的計算式中，——靜止土壓力系數(shù)（也稱側(cè)壓力系數(shù)）。

8.2靜止土壓力計算假定土體是半無限彈性體（見15土的靜止土壓力系數(shù)可以在三軸儀中測定，也可在專門的側(cè)壓力儀器中測得。在缺乏試驗資料時可按下面經(jīng)驗公式估算

砂性土（8.2.2）

粘性土（8.2.3）

超固結(jié)粘性土（8.2.4）式中——土的有效內(nèi)摩擦角；

——正常固結(jié)土的值；

——超固結(jié)土的值；

m——經(jīng)驗系數(shù)，m=0.4~0.5。

靜止土壓力系數(shù)K0的參考值表8-1土名礫石、卵石砂土粉土粘土K00.200.250.400.55三、靜止土壓力系數(shù)K0的計算8.2靜止土壓力計算土的靜止土壓力系數(shù)可以在三軸儀中測16圖8-8給出了K0與土的塑性指數(shù)Ip及超固結(jié)比OCR的試驗關(guān)系曲線。圖8-8K0與土的塑性指數(shù)Ip及超固結(jié)比OCR的關(guān)系8.2靜止土壓力計算圖8-8給出了K0與土的塑性指數(shù)I17由式（8.2.1）可見，靜止土壓力強度p0沿深度呈直線分布，如圖8-9-1所示。作用在每延米擋土墻上的靜止土壓力合力E0為：

圖8-9-1均勻土靜止土壓力的分布（無地下水）四、靜止土壓力E0的計算（8.2.5）1.基本公式8.2靜止土壓力計算由式（8.2.1）可見，靜止土壓力18若墻后土體內(nèi)有地下水，計算靜止土壓力時，水下土應(yīng)考慮水的浮力作用，對于透水性的土應(yīng)采用浮重度計算，同時考慮作用在擋土墻上的靜水壓力，如圖8-9-2。

圖8-9-2均勻土靜止土壓力的分布（有地下水）2.有地下水時的情況8.2靜止土壓力計算若墻后土體內(nèi)有地下水，計算靜止19五、特殊情況下靜止土壓力強度p0的計算對于成層土和有超載情況，第n層土底面處靜止土壓力強度p0可按下式計算：

（8.2.6）式中，——計算點以上第層土的重度（）；——計算點以上第層土的厚度；——計算點所在土層（第層土）的靜止土壓力系數(shù)；

——填土面上的均布荷載。對于墻后有地下水情況，地下水位以下對于透水性較好的土應(yīng)采用有效重度計算，同時考慮作用于擋土墻上的靜水壓力。對于透水性較差的土采用飽和重度來計算，所得到的是水土總壓力強度。8.2靜止土壓力計算五、特殊情況下靜止土壓力強度p0的計算對于成層土和有20

【例題8－1】計算作用在圖8－10所示擋土墻上的靜止土壓力分布值及其合力。按式（8.2.1）計算土中各點靜止土壓力p0值

【解】按式（8.2.2）計算靜止土壓力系數(shù)K0六、例題8.2靜止土壓力計算【例題8－1】計算作用在圖8－10所示擋土墻上218.2靜止土壓力計算8.2靜止土壓力計算228.2靜止土壓力計算8.2靜止土壓力計算238.3主動土壓力計算主動土壓力——擋土結(jié)構(gòu)在填土壓力作用下，背離填土方向移動，這時作用在結(jié)構(gòu)上的土壓力逐漸減小，當(dāng)其后土體達(dá)到極限平衡，出現(xiàn)連續(xù)滑動面使土體下滑，滑動面上的剪應(yīng)力等于土的抗剪強度，這時土壓力達(dá)到極小值，稱為主動土壓力，用EA(kN/m)表示合力，用pa(kPa)表示分布強度。各種土產(chǎn)生主動土壓力結(jié)構(gòu)頂面的水平位移Δx值為：密砂為0.0005～0.001H（H為擋土結(jié)構(gòu)的高度）；松砂為0.001～0.002H；硬粘土為0.01H；軟粘土為0.02H。由法國的庫侖于1776年和英國的朗肯于1857年分別提出的土壓力理論，由于概念明確，計算方便，是應(yīng)用最廣泛的兩種土壓力理論。下面將重點介紹這兩種土壓力理論。8.3主動土壓力計算主動土壓力—248.3主動土壓力計算8.3主動土壓力計算258.3主動土壓力計算8.3主動土壓力計算268.3主動土壓力計算8.3主動土壓力計算278.3主動土壓力計算8.3主動土壓力計算28

8.3.1朗肯主動土壓力理論朗肯在1857年根據(jù)半空間的應(yīng)力狀態(tài)和土的極限平衡條件得出。如圖8-11所示，當(dāng)土體處于彈性平衡狀態(tài)時，，。若在不變的條件下，使逐漸減小，直到土體達(dá)到極限平衡時，該應(yīng)力狀態(tài)稱為朗肯主動狀態(tài)，土體中產(chǎn)生的兩組滑動面與水平面成（）夾角。圖8-11朗肯主動狀態(tài)8.3主動土壓力計算8.3.1朗肯主動土壓力理論圖8-11朗肯主動狀29圖8-11朗肯主動狀態(tài)8.3主動土壓力計算圖8-11朗肯主動狀態(tài)8.3主動土壓力計算30

1基本計算公式圖8-13(a)所示擋土墻墻背豎直，填土面水平，若墻背AB在填土壓力作用下背離填土向外移動，達(dá)到極限平衡狀態(tài)，即朗肯主動狀態(tài)。由第7章知道土體處于極限平衡時，其主應(yīng)力間滿足下列關(guān)系式

（8.3.1）

圖8-13朗肯主動土壓力計算8.3主動土壓力計算1基本計算公式圖8-13朗肯主動土壓力計算831以，代入上式，即得朗肯土動壓力計算公式為：砂性土（8.3.2a）粘性土（8.3.2b）

式中—土的重度，kN/m3；

c—土的粘聚力，kPa；

—土的內(nèi)摩擦角，。；

z—計算點距填土面的深度，m；8.3主動土壓力計算以，代入上式，即得朗肯土32

由式（8.3.2）可知，主動土壓力pa沿深度z呈直線分布，如圖8-13（b）、（c）所示。從圖可見，作用在墻背上的主動土壓力的合力EA即為pa分布圖形的面積，其作用點位置在分布圖形的形心處。即砂性土（kN/m）（8.3.3）EA作用于距擋土墻底面1/3H處。對粘性土令pa=0，可解得拉力區(qū)的高度為（8.3.4）由于填土與墻背之間不能承受拉應(yīng)力，因此在拉力區(qū)范圍內(nèi)將出現(xiàn)裂縫，在計算墻背上的主動土壓力合力時，不應(yīng)考慮拉力區(qū)的作用。即（8.3.5）墻后填土中出現(xiàn)的滑動面BC與水平面的夾角為：

8.3主動土壓力計算由式（8.3.2）可知，主動土壓332.成層圖和填土面上有超載時的主動土壓力計算圖8-14所示擋土墻后填土為成層圖，仍可按式（8.3.2）計算主動土壓力。但應(yīng)注意在土層分界面上，由于兩層土的抗剪強度指標(biāo)不同，使土壓力的分布有突變（見圖8-14）。其計算方法如下：

a點

b點（在第一層土中）

b點（在第二層土中）

c

點:

式中；；其余符號意義見圖8-14。圖8-14成層土的主動土壓力計算8.3主動土壓力計算2.成層圖和填土面上有超載時的主動土壓力計算圖34如擋土墻后填土表面作用著連續(xù)均布荷載時，見圖8-15。計算時相當(dāng)于在深度z處的豎向應(yīng)力增加了一個q值，因此，只要用代替式（8.3.1）、式（8.3.2）中的，就能得到填土面有超載時的主動土壓力計算公式：砂性土（8.3.6a）粘性土（8.3.6b）圖8-15填土上有超載時的主動土壓力計算8.3主動土壓力計算如擋土墻后填土表面作用著連續(xù)均布353.填土表面有局部荷載時的土壓力若填土表面上的局部荷載是從墻背后一定距離開始，如圖8-19所示，在這種情況下的土壓力計算可按以下步驟進(jìn)行。自均布荷載的起點o作兩條輔助線oa和ob，與水平面夾角為，ob與填土破壞面平行，與水平面夾角為。對于垂直的光滑墻背，傾斜或粗糙墻背則按庫侖理論求出。oa和ob分別交墻背于a和b點?？梢哉J(rèn)為a點以上的土壓力不受表面均布荷載的影響，按無荷載情況計算，b點以下的土壓力則按均布荷載情況計算，a與b之間的土壓力以直線連接，沿墻背面AB上的土壓力分別如圖中陰影所示。陰影部分的面積就是總的主動土壓力Ea，Ea作用于陰影部分的形心處，土壓力系數(shù)Ka值分別按朗肯或庫侖理論計算。圖8-19均布荷載不是全面分布的情況8.3主動土壓力計算3.填土表面有局部荷載時的土壓力土壓力不受表面36若填土表面的均布荷載在一定的寬度范圍內(nèi)，如圖8-20所示。從荷載首尾o及o’點作四條輔助線oa、ob、o‘c及o’d，oa和為o’c與水平面夾角為，ob和o’d均與破壞面平行，且交墻背于a、b、c和d四點。認(rèn)為a點以上及d點以下墻背面的土壓力不受荷載影響，b和c之間按有均布荷載情況計算。a、b之間及c、d之間用直線連接。圖中陰影面積就是總的主動土壓力Ea，Ea作用于陰影部分的形心處，Ka值同樣可根據(jù)不同情況采用朗肯理論或庫侖理論計算。圖8-20條形分布荷載的情況8.3主動土壓力計算若填土表面的均布荷載在一定的寬度范378.3.2庫倫主動土壓力理論庫倫在1776年提出的土壓力理論假定擋土墻墻后的填土是均勻的砂性土，當(dāng)墻背離土體移動或推向土體時，墻后土體即達(dá)到極限平衡狀態(tài)，其滑動面是通過墻腳B的二組平面（如圖8-21所示），一個是沿墻背的AB面，另一個是生產(chǎn)在土體中的BC面。假定滑動土楔ABC是剛體的，根據(jù)土楔ABC的靜力平衡條件，按平面問題解得作用在擋土墻上的土壓力。因此也有把庫倫土壓力理論稱為滑楔土壓力理論。圖8-21庫倫土壓力理論8.3主動土壓力計算8.3.2庫倫主動土壓力理論圖8-21庫倫土38圖8-22所示擋土墻，已知墻背AB傾斜，與豎直線的夾角為ε；填土表面AC是一平面，與水平面的夾角為β。若擋土墻在填土壓力作用下背離填土向外移動，當(dāng)墻后土體達(dá)到主動極限平衡狀態(tài)時，土體中產(chǎn)生兩個通過墻角B的滑動面AB及BC。若滑動面BC與水平面間夾角為，取單位長度擋土墻，把滑動土楔ABC作為脫離體，考慮其靜力平衡條件，作用在滑動土楔ABC上的作用力有：圖8-22庫倫主動土壓力計算8.3主動土壓力計算圖8-22所示擋土墻，已知墻背A39（1）土楔ABC的重力為G。若值已知，則G的大小、方向及作用點位置均已知。（2）土體作用在滑動面BC上的反力為R。R是BC面上摩擦力T1與法向力N1的合力，它與BC面的法線間的夾角等于土的內(nèi)摩擦角。由于滑動土楔ABC相當(dāng)于滑動面BC右邊的土體是向下移動，故摩擦力T1的方向向上，R的作用方向已知，大小未知。（3）擋土墻對土楔的作用力為Q。它與墻背法線間的夾角等于墻背與填土間的摩擦角δ。同樣，由于滑動土楔ABC相對于墻背是向下滑動，故墻背在AB面產(chǎn)生的摩擦力T2的方向向上。Q的作用方向已知，大小未知。8.3主動土壓力計算（1）土楔ABC的重力為G。若值已40考慮滑動土楔ABC的靜力平衡條件，繪出G、R與Q的力三角形，如圖8-22所示。由正弦定律得(8.3.7)式中，其他符合意義見圖8-22。利用三角函數(shù)關(guān)系，最終可得：(8.3.8)將G代人式（8.3.7）得(8.3.9)8.3主動土壓力計算考慮滑動土楔ABC的靜力平衡條件，繪41要計算Qmax值時，可將式（8.3.14）對求導(dǎo)并令(8.3.10)因此，解得值代人（8.3.9），得庫倫主動土壓力計算公式(8.3.11)

式中(8.3.12)其中——墻后填土的重度；——墻后填土的內(nèi)摩擦角；H——擋土墻的高度；——墻背與豎直線間夾角。墻背俯斜時為正（圖8-23），反之為負(fù)值；——墻背與填土間的摩擦角，；——填土面與水平面間的傾角；Ka——主動土壓力系數(shù)，它是、、、的函數(shù)。8.3主動土壓力計算要計算Qmax值時，可將式（8.3.14）對42若填土面水平，墻背豎直，以及墻背光滑時。也即、及時，由式（8.3.12）可得故有上式與填土為砂性土?xí)r的朗肯主動土壓力公式相同（見式8.3.3）。由此可見，在特定條件下，兩種土壓力理論得到的結(jié)果是相同的。8.3主動土壓力計算若填土面水平，墻背豎直，以及墻背光43為了計算滑動土楔（也稱破壞棱體）的長度（即AC長），須求得最危險滑動面BC傾角值。若填土表面AC是水平面，即時，根據(jù)式（8.3.10）的條件，可解得的計算公式如下：墻背俯斜時（即）（8.3.13）墻背仰斜時（即）（8.3.14）墻背豎直時（即）（8.3.15）8.3主動土壓力計算為了計算滑動土楔（也稱破壞棱體）44由式（8.3.11）可以看到，主動土壓力EA是墻高H的二次函數(shù)，故主動土壓力強度pa是沿墻高按直線規(guī)律分布的，如圖8-23所示。合力EA的作用方向與墻背法線成角，與水平面成角，其作用點在墻高的1/3處。作用在墻背上的主動土壓力EA可以分解為水平分力EAx和豎向分力EAy（8.3.16）（8.3.17）式中——EA與水平面的夾角，；EAx、EAy都是線性分布，見圖8-23。8.3主動土壓力計算由式（8.3.11）可以看到，主動45圖8-23主動土壓力的分布8.3主動土壓力計算圖8-23主動土壓力的分布8.3主動土壓力計算46*8.3.3庫爾曼圖解法確定主動土壓力庫爾曼（C.Culmann）在1875年提出的圖解法是目前較常采用的一種圖解方法。在圖8-25（a）中表示用庫爾曼圖解法求主動土壓力的方法。圖8-25庫爾曼法求主動土壓力8.3主動土壓力計算*8.3.3庫爾曼圖解法確定主動土壓力圖8-247其作圖步驟如下：（1）過墻腳B作水平線BH。（2）過B點作線，與水平線成角。（3）過B點作線，與線成角，。（4）任意假定一個試算的滑動面BC1，它與水平線成角；計算滑動土楔ABC1的重力G1，按適當(dāng)?shù)谋壤咴诰€上量Bd1代表G1的大小，由d1作d1e1線與線平行與BC1線交于e1點。由ΔBd1e1可以看出它就是滑動土楔ABC1的靜力平衡力三角形，d1e1表示相應(yīng)于試算滑動面BC1時，墻背對土楔的作用力Q。

8.3主動土壓力計算其作圖步驟如下：8.3主動土壓48

（5）重復(fù)上述步驟，假定多個試算滑動面BC2、BC3、BC4…，得到相應(yīng)的d2e2、d3e3、d4e4…，即得到一系列的Q值。（6）將e1、e2、e3…，點連成曲線，稱E線，也稱庫爾曼線。作E線的切線t-t，它與線平行，得切點e。作de使它平行線，則de表示Q值中的最大值Qmax，且知Qmax＝EA，連Be延長到C，AC就是最危險滑動面。（7）按與G同樣的比例量de線，即得主動土壓力EA值。8.3主動土壓力計算（5）重復(fù)上述步驟，假定多個試算滑動面B49如圖8-26所示，若根據(jù)庫爾曼圖解法已經(jīng)求得最危險滑動面BC，和滑動土楔ABC的重心O點，通過O點作平行于滑動面BC的平行線交墻背于O1點，O1點即為EA的作用點。如果在填土表面作用于任意分布的荷載時，可把假定滑動土楔ABC1范圍內(nèi)的分布荷載的合力∑q和移動土楔的重力G1疊加后，按上述作圖方法求解，見圖8-27。圖8-26確定土壓力作用點位置的圖8-27填土面作用荷載時求主動土壓力的近似法解圖解法8.3主動土壓力計算如圖8-26所示，若根據(jù)庫爾曼圖解508.4被動土壓力計算被動土壓力——擋土結(jié)構(gòu)在外力作用下，向填土方向移動或轉(zhuǎn)動，這時作用在結(jié)構(gòu)上的土壓力將由靜止土壓力逐漸增大，一直到土體達(dá)到極限平衡，并出現(xiàn)連續(xù)滑動面，滑動面上的剪應(yīng)力等于土的抗剪強度，這時土壓力增至最大值，稱為被動土壓力，用Ep（kN/m）和pp（kPa）表示。各種土產(chǎn)生被動土壓力墻頂?shù)乃轿灰啤鱴值：密砂為0.0005H（H為擋土墻的高度）；松砂為0.01H；硬粘土為0.02H；軟粘土為0.04H。

8.4被動土壓力計算被動土壓力518.4.1朗肯被動土壓力理論朗肯被動狀態(tài)：在半無限土體取一豎直切面AB，如圖8-29（a）所示，在AB面上深度z處取一單元土體，作用的法向應(yīng)力為、。當(dāng)土體處于彈性平衡狀態(tài)時，，，其應(yīng)力圓如圖8-29（b）中的圓O1，與土的強度包線不相交。若在不變的條件下，不斷增大值，直到土體達(dá)到極限平衡，滑動面上的剪應(yīng)力等于土的抗剪強度，這時其應(yīng)力圓為圖8-29（b）中的圓O2，它與土的強度包線相切，但為最小主應(yīng)力，為最大主應(yīng)力，土體中產(chǎn)生的兩組滑動面與水平面成角，如圖8-29（c）所示，這時稱為朗肯被動狀態(tài)。（a）（b）（c）圖8-29朗肯被動狀態(tài)8.4被動土壓力計算8.4.1朗肯被動土壓力理論（a）52

圖8-30所示擋土墻，墻背豎直，填土面水平，若擋土墻在外力作用下推向填土，當(dāng)墻后土體達(dá)到被動極限平衡狀態(tài)時，這時在墻背深度z處取單元土體，其豎向應(yīng)力是最小主應(yīng)力，而水平應(yīng)力為，即被動土壓力pp。朗肯被動土壓力計算公式砂性土(8.4.1a)粘性土(8.4.1b)式中圖8-30朗肯被動土壓力計算(a)擋土墻向填土移動；（b）砂性土；（c）粘性土8.4被動土壓力計算圖8-30所示擋土墻，墻背豎直，填53從上式可知，被動土壓力pp沿深度z呈直線分布，如圖8-30（b）、（c）所示。作用在墻背上的被動土壓力合力Ep，可由pp的分布圖形面積求得。墻后填土中出現(xiàn)的滑動面BC與水平面的交角為。若填土為成層土，填土中有地下水或填土表面有超載時，被動土壓力的計算方法與前述主動土壓力計算相同。圖8-30朗肯被動土壓力計算(a)擋土墻向填土移動；（b）砂性土；（c）粘性土8.4被動土壓力計算從上式可知，被動土壓力pp沿深度54

8.4.2庫倫被動土壓力計算庫倫土壓力理論認(rèn)為擋土墻在外力作用下推向填土，墻后土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)時，假定滑動面是通過墻腳的兩個平面AB和BC，如圖8-32所示。由于滑動土體ABC向上擠出，故在滑動面AB和BC上的摩阻力T2及T1的方向與主動土壓力相反，是向下的。這樣得到的滑動土體ABC的靜力平衡力三角形如圖8-28所示，由正弦定律可得：（8.4.2）

8.4被動土壓力計算8.4.2庫倫被動土壓力計算8.4被動土55圖8-32庫倫被動土壓力計算圖式8.4被動土壓力計算圖8-32庫倫被動土壓力計算圖式8.4被動土壓力計算56同樣，Q值是隨著滑動面BC的傾角而變化，但作用在墻背上的被動土壓力值，應(yīng)該是各反力Q中的最小值。這是因為擋土墻推向填土?xí)r，最危險的滑動面上的抵抗力Q值一定是最小的。計算Qmin時，同主動土壓力計算原理相似，可令（8.4.3）由此可導(dǎo)出庫倫被動土壓力Ep的計算公式為（8.4.4）式中Kp——被動土壓力系數(shù)，其表達(dá)為

（8.4.5）其它符號意義均同前（見圖8-32）。Ep的作用方向與墻背法線成角。由式（8.4.4）可知被動土壓力強度Ep沿墻高為直線規(guī)律分布。8.4被動土壓力計算同樣，Q值是隨著滑動面BC的傾角578.5土壓力計算的討論8.5.1非極限狀態(tài)下的土壓力朗肯與庫倫土壓力理論都是計算填土達(dá)到極限平衡狀態(tài)時的土壓力，發(fā)生這種狀態(tài)的土壓力必須要求擋土墻的位移足以使后墻填土的剪應(yīng)力達(dá)到抗剪強度。實際上，擋土墻移動的大小和方式不同，影響著墻背面的土壓力大小與分布。8.5土壓力計算的討論8.5.1非極限狀58（1）若墻的下端不動，上端向外移動，土壓力為直線分布，總壓力作用在墻底面以上H/3處。如圖8-33（a）所示。當(dāng)上端位移一定數(shù)值時，填土發(fā)生主動破壞，此時作用在墻上的土壓力為主動土壓力。當(dāng)墻的上端不動，下端向外移動時，位移的大小不能使填土發(fā)生主動破壞，壓力為曲線分布。總壓力作用在墻底面以上H/2處，如圖8-33（b）所示。若墻的上端和下端都向外移動，位移的大小未使填土發(fā)生主動破壞，土壓力也是曲線分布，如圖8-33（c）所示，總壓力作用在H/2附近。當(dāng)位移超過圖8-33（a）上端轉(zhuǎn)動所發(fā)生的主動破壞的位移時，填土中也將發(fā)生主動破壞，土壓力成為直線分布，總壓力作用點降至H/3處。（a）（b）（c）圖8-338.5土壓力計算的討論（1）若墻的下端不動，上端向外移動，土59（2）擋土墻的土壓力通常都按主動土壓力計算。直接澆筑在巖基上的擋土墻，墻的變形不足以達(dá)到主動破壞狀態(tài)，按靜止土壓力計算比較符合實際的受力情況。但是，由于靜止土壓力系數(shù)難以精確確定，所以在設(shè)計中常將主動土壓力增大25％作為計算的土壓力，如圖8-34所示。（3）被動土壓力發(fā)生在墻向填土方向的位移比較大的情況，要求位移量達(dá)到墻高的0.02到0.05倍，這樣大的位移是一般建筑物所不允許的。因此，在驗算擋土墻的穩(wěn)定性時，不能全部采用被動土壓力的數(shù)值，一般取30％。圖8-348.5土壓力計算的討論（2）擋土墻的土壓力通常都按主動土壓力608.5.2成拱效應(yīng)成拱作用會影響土壓力的大小和分布形態(tài)。支擋結(jié)構(gòu)移動并使填土內(nèi)產(chǎn)生不均勻的變形，則會引起附加剪應(yīng)力，這些應(yīng)力要使移動著的土體保持其原來的位置，因而作用在移動部分上的力就減少，而作用在不動部分上的力卻增大。如果土體在不同部位有著某種約束而不能自由移動，也可出現(xiàn)同樣情況，在這些部位可能的摩擦阻力不能充分發(fā)揮，相應(yīng)的剪應(yīng)力比破壞狀態(tài)時小，所以作用在支擋結(jié)構(gòu)這部分上的土壓力將較大。8.5土壓力計算的討論8.5.2成拱效應(yīng)8.5土壓力計算的討論618.5.3朗肯與庫倫土壓力理論的比較對于無粘性土，朗肯理論由于忽略了墻背面的摩擦影響，計算的主動土壓力偏大，用庫倫理論則比較符合實際。但是，在工程設(shè)計中常用朗肯理論計算，這是因為計算公式簡便，誤差偏于安全方面。對于有粘聚力的粘性填土，用朗肯土壓力公式可以直接計算，用庫倫理論卻不能計算，往往用折減內(nèi)摩擦角的辦法考慮粘聚力的影響，誤差可能較大。計算被動土壓力用假定平面破壞面的庫倫理論，誤差太大，用朗肯理論計算，誤差相對較小一些，但也是偏大的。若墻后填土中有水時，設(shè)計擋土墻還應(yīng)考慮墻背面水壓力的作用。為了降低墻后的水壓力，應(yīng)設(shè)置排水孔，或用粗粒作填料，這比準(zhǔn)確計算土壓力更為重要。8.5土壓力計算的討論8.5.3朗肯與庫倫土壓力理論的比較8.562朗肯土壓力理論與庫倫土壓力理論是在各自的假定條件下，應(yīng)用不同的分析方法得到的土壓力計算公式。對無粘性土，在填土面水平（）、墻腎豎直（）、墻背光滑（）的條件下，兩種理論得到的結(jié)果是一樣的。但兩種理論都有它們各自的特點：朗肯理論是從土體處于極限平衡狀態(tài)時的應(yīng)力情況出發(fā)求解的。本章所介紹的朗肯土壓力公式，僅是在簡單條件下（墻背豎直、光滑和填土土面水平）得到的解。若墻背傾斜時，可以采用[例題8-4]的方法處理。庫倫理論是根據(jù)滑動土楔的靜力平衡條件求解土壓力的，并假定兩組滑動面是通過墻腳B點的平面AB及BC，見圖8-35。但若墻背傾斜角較大時，也即所謂坦墻時，則一組滑動面不會沿墻背AB產(chǎn)生，而是發(fā)生在土中A’B’，一般稱為第二滑裂面。這時求得的土壓力E是作用在第二滑裂面上，作用在墻背上的總土壓力是土體ABA’的重力G1與第二滑裂面上的土壓力E的合力。圖8-35坦墻的第二滑裂面8.5土壓力計算的討論朗肯土壓力理論與庫倫土壓力理論是在63庫倫理論的適用范圍較廣，它可用于填土面是任意形狀，傾斜墻背，考慮墻背的實際摩擦角，但假定填土是砂土（即c=0）。若填土是粘性土?xí)r，也可采用近似的方法計算。比較簡單的是采用等代內(nèi)摩擦角法，即不考慮粘土的粘聚力c值，而用等代內(nèi)摩擦角代替粘土的兩個強度指標(biāo)c、值。圖8-36曲面滑動面對主動及被動土壓力的影響庫倫理論假定滑動面是平面BC（或BC1），但實際滑動面因受墻背摩擦的影響而是曲面如圖8-36所示的BC’（或BC’1）。這對主動土壓力計算引起的誤差一般不大，但對被動土壓力則會產(chǎn)生較大的誤差，同時，這一誤差隨著土內(nèi)摩擦角值的增大而加大，這是不安全的。因此，在實際中一般不用庫倫理論計算被動土壓力。8.5土壓力計算的討論庫倫理論的適用范圍較廣，它可用于648.6重力式擋土結(jié)構(gòu)重力式擋土結(jié)構(gòu)屬剛性結(jié)構(gòu)，用來保持天然邊坡或人工填土邊坡穩(wěn)定的構(gòu)筑物。它廣泛用于支擋路堤或路塹邊坡、隧道洞口、橋梁兩端及河流岸壁等。擋土墻的類型很多，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦蔚刭|(zhì)條件及擋土墻的重要性，考慮經(jīng)濟(jì)、安全和美觀等，合理地選擇類型，優(yōu)化截面尺寸。下面介紹重力式擋土墻的設(shè)計。8.6重力式擋土結(jié)構(gòu)重力式擋土651．擋土墻的設(shè)計過程（1）首先根據(jù)地形和地質(zhì)條件確定擋土墻的類型。（2）然后根據(jù)工程經(jīng)驗擬定初步尺寸。（3）再進(jìn)行各種驗算，驗算不滿足要求，應(yīng)采取各種可能的措施，直至滿足要求為止。驗算包括抗滑穩(wěn)定性驗算、抗傾覆穩(wěn)定性驗算、基底應(yīng)力驗算、墻身截面強度驗算。各種措施包括①修改擋土墻斷面尺寸。②擋土墻底面做砂石墊層，以加大摩阻力。③擋土墻底做逆坡，利用滑動面上部分反力來抗滑。④在軟土地基上，其他方法無效或不經(jīng)濟(jì)時，可在墻踵后加拖板，利用拖板上的土重來抗滑，拖板與擋土墻之間用鋼筋連接。

8.6重力式擋土結(jié)構(gòu)1．擋土墻的設(shè)計過程8.6重662．墻后回填土的選擇墻后回填土的選擇原則上應(yīng)該是減小作用在擋土墻上的土壓力值、減小擋土墻斷面和節(jié)省土方量。因此（1）理想的回填土為卵石、礫石、粗砂、中砂。要求砂礫料潔凈、含泥量小。用這類填土可以使擋土墻產(chǎn)生較小的主動土壓力。（2）可用的回填土為粉土和粉質(zhì)粘土，要求含水量接近最優(yōu)含水量，易壓實。（3）不能用的回填土為軟粘土、成塊的硬粘土、膨脹土和耕植土，這類土產(chǎn)生的土壓力大，在冬季冰凍時或吸水膨脹會產(chǎn)生額外壓力，對擋土墻的穩(wěn)定不利。8.6重力式擋土結(jié)構(gòu)2．墻后回填土的選擇8.6重力式擋土結(jié)構(gòu)673．墻后排水措施在擋土墻建成使用期間，如遇暴雨滲入墻后填土，使填土重度增加，內(nèi)摩擦角降低，導(dǎo)致填土對墻的土壓力增大同時墻后積水，增加水壓力，對墻的穩(wěn)定性不利，因此，墻背應(yīng)做泄水孔。一般泄水孔直徑為5～10cm，間距2～3m；泄水孔應(yīng)高于墻前水位，以免倒灌（見圖8-37）。如墻后填土傾斜，還應(yīng)做截水溝，排除地表流水。圖8-37擋土墻排水措施8.6重力式擋土結(jié)構(gòu)3．墻后排水措施圖8-37擋土684．重力式擋土墻的驗算（1）抗傾覆穩(wěn)定驗算作用在擋土墻上的荷載有：土壓力、擋土墻的自重以及基底反力（圖8-38）。墻面埋入土中部分受到被動土壓力作用，一般忽略不計，基底反力假定為線性分布。擋土墻傾覆破壞通常是在土壓力作用下繞墻趾o點轉(zhuǎn)動外傾。將主動土壓力Ea分解為垂直分力Ey和水平分力Ex，計算力系對墻趾o的力矩，要求抗傾覆安全系數(shù)Kt有：（8.6.1）抗傾覆安全系數(shù)Kt，必須大于1.5。在軟弱地基上，傾覆時墻趾可能陷入土中，力矩中心點將向內(nèi)移動，抗傾覆安全系數(shù)將會降低，必須注意，甚至?xí)l(fā)生沿圓弧滑動面而整體破壞的危險。圖8-38擋土墻穩(wěn)定驗算8.6重力式擋土結(jié)構(gòu)4．重力式擋土墻的驗算69（2）抗滑動穩(wěn)定驗算在土壓力的水平分力Ex作用下，擋土墻有可能沿基礎(chǔ)底面發(fā)生滑動破壞。抗滑動穩(wěn)定驗算時，應(yīng)保證使得由于土壓力的垂直分力Ey和墻重W產(chǎn)生在基底的摩擦阻力大于滑動力Ex?？够€(wěn)定安全系數(shù)Ks應(yīng)滿足（8.6.2）式中μ——擋土墻基底與土的摩擦系數(shù)，由試驗測定，也可參考表8-2。墻底面傾斜時，應(yīng)將力分解為與底面平行和垂直的分力，再作抗滑動穩(wěn)定驗算。擋土墻基底摩擦系數(shù)表8-2土的類別摩擦系數(shù)粘性土可塑0.25~0.30硬塑0.30~0.35堅塑0.35~0.45砂土0.40碎石土0.50~0.60軟質(zhì)巖石0.40~0.60硬質(zhì)巖石0.65~0.758.6重力式擋土結(jié)構(gòu)（2）抗滑動穩(wěn)定驗算在土壓力的水70（3）地基承載力驗算在擋土墻自重及土壓力的垂直分力作用下基底壓力按直線分布假定計算，要求（8.6.3a）（8.6.3b）（8.6.3c）式中p——基底平均壓力，kN/m2；pmax——由于偏心荷載引起的最大壓力，kN/m2；pmin——由于偏心荷載引起的最小壓力，kN/m2；[R]——地基的容許承載力，kN/m2。8.6重力式擋土結(jié)構(gòu)（3）地基承載力驗算在擋土墻自重及土71（4）墻身材料強度驗算擋土墻墻身材料應(yīng)有足夠的強度。任意斷面x-x上的法向應(yīng)力（圖8-39）（8.6.4）x-x斷面上的剪應(yīng)力為（8.6.5）

8-39墻身強度驗算8.6重力式擋土結(jié)構(gòu)（4）墻身材料強度驗算擋土墻72上式中e1——x-x斷面上墻重及土壓力垂直分力合力的偏心距（8.6.6）——墻身材料的摩擦系數(shù)，當(dāng)混凝土或塊石砌體時；——墻身材料的抗壓設(shè)計強度；——墻身材料的抗剪設(shè)計強度。其他符號見圖8-39。墻身材料強度驗算應(yīng)取最不利位置計算，如斷面劇烈變化或轉(zhuǎn)折處，一般在墻身與基礎(chǔ)接觸處應(yīng)力可能最大。8.6重力式擋土結(jié)構(gòu)上式中e1——x-x斷面上墻重及土壓力垂直分力合力的偏心738.7柔性擋土結(jié)構(gòu)在基坑開挖工程中，坑壁常用圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)，這些圍護(hù)結(jié)構(gòu)物多是施工中的臨時性結(jié)構(gòu)物，但也有用作永久性結(jié)構(gòu)物的，如地下連續(xù)墻。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的種類很多，按受力分有：懸臂式結(jié)構(gòu)、內(nèi)撐式結(jié)構(gòu)和錨碇式結(jié)構(gòu)等；按材料分有：水泥攪拌樁、鋼筋混凝土地下連續(xù)墻、鋼板樁等。圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力計算與前述擋土墻不同，這是因為它們的剛度、施工方法、墻的位移，以及受力后的破壞形式有所差別。擋土墻是剛度很大的整體構(gòu)造物，它的施工方法是先筑墻后填土，墻的位移是墻背保持為一平面的平移或轉(zhuǎn)動，擋土墻受力后是作為一個整體而破壞的。而圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)看做柔性結(jié)構(gòu)，它的施工方法與結(jié)構(gòu)構(gòu)造有關(guān)，如多支撐板樁往往是隨挖土隨支撐，墻身的位移是受到支撐的約束和限制，它的破壞是從一個或幾個支撐點開始，而后發(fā)展到整個圍護(hù)系統(tǒng)的破壞。因此，作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力計算，不能直接采用前面的朗肯或庫倫土壓力公式，而應(yīng)按其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的不同構(gòu)造型式，采用經(jīng)驗性的土壓力分布圖形。下面介紹懸臂式板樁墻的設(shè)計計算，其他的結(jié)構(gòu)形式可參考有關(guān)專著。8.7柔性擋土結(jié)構(gòu)在基坑74圖8-41所示的懸臂式板樁墻，由于不設(shè)支撐，因此墻身位移較大，通常用于擋土高度不大的臨時性支撐結(jié)構(gòu)。懸臂式板樁墻的破壞一般是板樁繞樁底端b點以上的某點o轉(zhuǎn)動。這樣在轉(zhuǎn)動點o以上的墻身前側(cè)以及o點以下的墻身后側(cè)，將產(chǎn)生被動土壓力，在相應(yīng)的另一側(cè)產(chǎn)生主動土壓力。圖8-41懸臂式板樁墻的計算由于精確地確定土壓力的分布規(guī)律有困難，一般近似地假定土壓力的線性分布如圖8-41所示，墻身前側(cè)是被動土壓力，其合力為Ep1，并考慮有一定的安全系數(shù)K，一般取K=2；在墻身后方為主動土壓力，合力為EA。另外在樁下端還作用被動土壓力Ep2，由于Ep2的作用位置不易確定，計算時假定作用在樁端b點?？紤]到Ep2的實際作用位置應(yīng)在樁端以上一段距離，因此，在最后求得板樁的入土深度t后，再適當(dāng)增加10％～20％。8.7柔性擋土結(jié)構(gòu)圖8-41所示的懸臂式板樁墻，由758土壓力和支擋結(jié)構(gòu)8土壓力和支擋結(jié)構(gòu)76第8章土壓力和支擋結(jié)構(gòu)8.1概述8.2靜止土壓力計算8.3主動土壓力計算8.4被動土壓力計算8.5土壓力計算的討論8.6重力式擋土結(jié)構(gòu)8.7柔性擋土結(jié)構(gòu)第8章土壓力和支擋結(jié)構(gòu)8.1概述77在土建、水利、港口和交通工程中，為了防止土體坍塌或滑坡，常用各種類型的擋土結(jié)構(gòu)物進(jìn)行支擋。設(shè)計支擋結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是確定作用在擋土結(jié)構(gòu)上的土壓力（包括土壓力的性質(zhì)、大小、方向和作用點）。擋土結(jié)構(gòu)按形式可分為：重力式、懸臂式、扶壁式、內(nèi)撐式和錨桿式等。圖8-1為重力式擋土墻結(jié)構(gòu)各部分的名稱。圖8-1重力式檔土墻一、引言8.1概述在土建、水利、港口和交通工78土壓力按位移方向可分為：靜止土壓力、主動土壓力和被動土壓力（見圖8-2）。

二、土壓力的分類1.

靜止土壓力——當(dāng)擋土結(jié)構(gòu)靜止不動，土體處于彈性平衡狀態(tài)時，則作用在結(jié)構(gòu)上的土壓力稱為靜止土壓力；

圖8-2a靜止土壓力8.1概述土壓力按位移方向可分為：靜止土壓力792.主動土壓力——擋土結(jié)構(gòu)在填土壓力作用下，背離填土方向移動，這時作用在結(jié)構(gòu)上的土壓力逐漸減小，當(dāng)其后土體達(dá)到極限平衡，出現(xiàn)連續(xù)滑動面使土體下滑，滑動面上的剪應(yīng)力等于土的抗剪強度，這時土壓力達(dá)到極小值，稱為主動土壓力；

圖8-2b主動土壓力8.1概述2.主動土壓力——擋土結(jié)構(gòu)在填土壓力作用803.被動土壓力——擋土結(jié)構(gòu)在外力作用下，向填土方向移動或轉(zhuǎn)動，這時作用在結(jié)構(gòu)上的土壓力將由靜止土壓力逐漸增大，一直到土體達(dá)到極限平衡，并出現(xiàn)連續(xù)滑動面，滑動面上的剪應(yīng)力等于土的抗剪強度，這時土壓力增至最大值，稱為被動土壓力。圖8-2c被動土壓力8.1概述3.被動土壓力——擋土結(jié)構(gòu)在外力作用下，向81一般來講，在擋土墻高度和填土等其它條件相同的情況下，，并且產(chǎn)生被動土壓力所需的位移量大大超過產(chǎn)生主動土壓力所需的位移量。

土壓力與墻身位移關(guān)系圖8.1概述一般來講，在擋土墻高度和填土等其82在計算土壓力時，一般假定為平面應(yīng)變問題，即沿結(jié)構(gòu)長度方向的應(yīng)變?yōu)榱?。三、土壓力計算的基本假定對土壓力計算問題的嚴(yán)格處理，將需要建立應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、平衡方程以及相應(yīng)的邊界條件。土壓力問題的嚴(yán)格分析是非常困難的。8.1概述在計算土壓力時，一般假定為平面應(yīng)變問題，即沿83

1.

重力式擋土墻：重力式擋土墻靠墻的自重保持穩(wěn)定，多用塊石、磚、素混凝土材料筑成。一般用于低擋土墻，墻高H<5m時采用。墻背有俯斜、垂直和仰斜三種（圖8-3）。

圖8-3重力式檔土墻（a）仰斜（b）垂直（c）俯斜四、擋土結(jié)構(gòu)的分類8.1概述圖8-3重力式檔土墻四、擋土結(jié)構(gòu)的84

2.薄壁式擋土墻：薄壁式擋土墻是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有兩種主要形式：懸臂式擋土墻和扶壁式擋土墻。薄壁式擋土墻的穩(wěn)定主要靠墻踵懸臂以上的土重，墻體內(nèi)的拉應(yīng)力由鋼筋承擔(dān)，這種類型的擋土墻截面尺寸較小，懸臂式擋土墻墻高大于5m，適用于重要工程、地基土質(zhì)差、當(dāng)?shù)厝鄙偈系惹闆r。扶壁式擋土墻墻高H>10m，為了增強墻的抗彎性能，沿長度方向每隔（0.8～1.0）H做一個扶壁以保持擋土墻的穩(wěn)定性。圖8-４薄壁式檔土墻8.1概述2.薄壁式擋土墻：薄壁式擋土墻是85

3.錨定式擋土墻：錨定式擋土墻包括錨桿式擋土墻和錨定板式擋土墻，如圖8-5所示。錨桿式擋土墻由預(yù)制的鋼筋混凝土立柱、擋土板構(gòu)成墻面，與水平或傾斜的鋼錨桿聯(lián)合組成。錨桿的一端與立柱連接，另一端被錨固在山坡深處的穩(wěn)定巖層或土層中，墻后側(cè)壓力由擋土板傳給立柱，由錨桿與巖體之間的錨固力，即錨桿的抗拔力，使墻獲得穩(wěn)定。它適用于墻高較大、石料缺乏或挖基困難地區(qū)，一般多用于路塹擋土墻。錨定板式擋土墻的結(jié)構(gòu)形式與錨桿式擋土墻基本一樣，所不同的是錨桿的錨固端改用錨定板，并將其埋入墻后填料內(nèi)部的穩(wěn)定層中，錨定板產(chǎn)生的抗拔力抵抗側(cè)壓力，保持墻的穩(wěn)定。圖8-5錨定板式檔土墻8.1概述3.錨定式擋土墻：錨定式擋土墻包86

4.加筋土擋土墻：加筋土擋土墻是由填土及布置在填土中的筋帶，以及墻面板三部分組成（如圖8-6）。在垂直墻面的方向，按一定間隔和高度水平的放置拉筋材料，然后填土壓實，通過填土與筋帶間的摩擦作用，把土的側(cè)壓力傳給筋帶，從而穩(wěn)定土體。加筋土擋土墻屬于柔性結(jié)構(gòu)，對地基變形適應(yīng)性大，建筑高度大，適用于填土路基。

圖8-6加筋土檔土墻土墻8.1概述4.加筋土擋土墻：加筋土擋土墻是87四、本章主要內(nèi)容本章將介紹靜止土壓力、主動土壓力和被動土壓力的基本理論，支擋結(jié)構(gòu)物的土壓力的計算方法，重力式擋土結(jié)構(gòu)、柔性擋土結(jié)構(gòu)和加筋擋土結(jié)構(gòu)的設(shè)計等內(nèi)容。8.1概述四、本章主要內(nèi)容本章將介紹靜止土壓力、主動土888.2靜止土壓力計算一、靜止土壓力的概念

靜止土壓力——當(dāng)擋土結(jié)構(gòu)靜止不動，土體處于彈性平衡狀態(tài)時，則作用在結(jié)構(gòu)上的土壓力稱為靜止土壓力。一般所說的靜止土壓力是指作用在每沿米擋土結(jié)構(gòu)上靜止土壓力的合力，用E0表示，量綱為kN/m。

靜止土壓力強度——靜止土壓力沿深度的分布，用p0表示，量綱為kPa。

8.2靜止土壓力計算一、靜止土壓力的概念靜止土壓力89假定土體是半無限彈性體（見圖8-7），墻靜止不動，土體無側(cè)向位移，此時土體表面下任意深度z處的靜止土壓力強度p0，可按半無限體在無側(cè)向位移條件下水平向自重應(yīng)力的計算公式計算，即：（8.2.1）圖8-7靜止土壓力狀態(tài)二、靜止土壓力強度p0的計算式中，——靜止土壓力系數(shù)（也稱側(cè)壓力系數(shù)）。

8.2靜止土壓力計算假定土體是半無限彈性體（見90土的靜止土壓力系數(shù)可以在三軸儀中測定，也可在專門的側(cè)壓力儀器中測得。在缺乏試驗資料時可按下面經(jīng)驗公式估算

砂性土（8.2.2）

粘性土（8.2.3）

超固結(jié)粘性土（8.2.4）式中——土的有效內(nèi)摩擦角；

——正常固結(jié)土的值；

——超固結(jié)土的值；

m——經(jīng)驗系數(shù)，m=0.4~0.5。

靜止土壓力系數(shù)K0的參考值表8-1土名礫石、卵石砂土粉土粘土K00.200.250.400.55三、靜止土壓力系數(shù)K0的計算8.2靜止土壓力計算土的靜止土壓力系數(shù)可以在三軸儀中測91圖8-8給出了K0與土的塑性指數(shù)Ip及超固結(jié)比OCR的試驗關(guān)系曲線。圖8-8K0與土的塑性指數(shù)Ip及超固結(jié)比OCR的關(guān)系8.2靜止土壓力計算圖8-8給出了K0與土的塑性指數(shù)I92由式（8.2.1）可見，靜止土壓力強度p0沿深度呈直線分布，如圖8-9-1所示。作用在每延米擋土墻上的靜止土壓力合力E0為：

圖8-9-1均勻土靜止土壓力的分布（無地下水）四、靜止土壓力E0的計算（8.2.5）1.基本公式8.2靜止土壓力計算由式（8.2.1）可見，靜止土壓力93若墻后土體內(nèi)有地下水，計算靜止土壓力時，水下土應(yīng)考慮水的浮力作用，對于透水性的土應(yīng)采用浮重度計算，同時考慮作用在擋土墻上的靜水壓力，如圖8-9-2。

圖8-9-2均勻土靜止土壓力的分布（有地下水）2.有地下水時的情況8.2靜止