2020年巖土工程師《專業(yè)知識》考點:土壓力分析

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土壓力分析：

基坑采取支護措施時，一般都需要分析作用在支護結構上的土壓力性質、分布與計算土壓力大小。土壓力應根據(jù)土體經(jīng)受的側向變形條件來確定，土壓力性質包括靜止土壓力、主動土壓力、被動土壓力或與側向變形條件相應的可能出現(xiàn)的土壓力。分析土壓力時應考慮場地的工程地質條件、支護結構相對于土體的位移、地面坡度、地面超載、鄰近建筑及設施的影響、地下水位及其變化、支護結構體系的剛度、基坑工程的施工方法等。

目前對土壓力大小的計算，一般采用朗肯土壓力理論或庫侖土壓力理論。但在實際工程中，情況遠比該理論的假定條件復雜得多。其一，土對支護結構的壓力不僅與土本身的工程性質(如c、φ值)有關，而且還與支護結構的性質特別是剛度有關，因此土壓力的大小與分布狀態(tài)實際上是被支護土體與支護結構之間相互作用的結果。實測結果表明，支護結構的剛度與支撐方式不同，土壓力大小及其分布都有一定的區(qū)別。其二，與一般擋土墻不同，支護結構的位移往往受到嚴格限制，在槽邊存在已有結構與設施時更是如此，其位移量往往不允許達到出現(xiàn)極限狀態(tài)時的主動或被動土壓力所要求的位置，那么土壓力的數(shù)值究竟取多大為宜，就需要依據(jù)工程類比與經(jīng)驗，包含相當程度的工程判斷。實際中也可進行土壓力系數(shù)的調(diào)整來確定土壓力值，即當支護結構經(jīng)受的側向變形條件不符合主動、被動極限平衡狀態(tài)條件時，可將計算的主動或被動土壓力系數(shù)Ka、Kp分別調(diào)整為Kma、Kmp，其調(diào)整值Kma(主動)、Kmp(被動)分別為：Kma=0.5(K0+Ka),Kmp=(0.5～0.7)Kp(K0為靜止土壓力系數(shù))。至于土壓力分布，實測結果表明，對于剛性支護結構而言，只要其上端的水平位移大于下端位移，主動邊和被動邊的土壓力都可看成三角形分布。如果位移足夠大，便可按一般的土壓力公式計算[如圖3(a)]。在某些情況下，如擋土結構嵌入深度過淺或坑底土質很軟時，擋土結構下端向坑內(nèi)方向的水平位移可

能大于其上端的位移，此時土壓力沿深度將呈拋物線形分布，設計時要加以考慮。對于柔性支護結構，由于其本身的變形情況比較復雜，導致土壓力的分布情況也較為復雜?？傊?，作用于擋土結構上的土壓力取值應根據(jù)土壓力類型、支護結構類型和允許變形、被支護土體的性質、墻與土之間的摩擦力及擋土結構兩面的地面坡度等因素來綜合考慮。另外，當存在地下水時，土壓力值宜按水壓力與土壓力分算的原則計算，即作用在支護結構上的側壓力為有效土壓力與水壓力之和;有效土壓力按土的浮重度及有效抗剪強度指標計算。亦可采用水壓力與土壓力合并計算的原則計算，此時水土合并的壓力按土的飽和重度及總應力抗剪強度指標計算。

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