定義
靜止土壓力系數是岩土工程領域中一個至關重要的參數,是确定水平場地的應力狀态和計算靜止土壓力的基礎。但對靜止土壓力系數的研究還不夠。垂直擋土牆,牆後土體表面水平,不産生側向變形為最簡單情況下的靜止土壓力;當牆背傾斜、填土表面傾斜,或兩者兼而有之的複雜計算條件為實際狀态下靜止土壓力。
對自然堆積而成處于臨界狀态的砂堆内應力狀态進行分析,推導出自然固結土的靜止土壓力系數的理論表達式,并與砂性土靜止土壓力系數表達式k0=0.95-sinψ和黏性土靜止土壓力系數表達式k0=1-sinψ進行對比結果表明,靜止土壓力公式砂性土公式十分吻合,粘性土公式存在一定偏差。文中給出的靜止土壓力系數公式和推導,較為科學合理地闡述了常用靜止土壓力系數的由來,有效彌補了當前這塊研究的空白,為靜止土壓力系數的室内、現場試驗和經驗公式的推導提供了理論支撐,起到了一定的推進作用。
計算
設斜牆牆背傾斜角為α,其後是重度為γ的半無限土體,土體表面傾斜角為β,在距土體表面深度z處緊靠牆背取三角形單元體abc,頂面ab與土體表面平行,側面bc為豎直面,斜截面ac平行于牆背。沿ab水平投影方向上取單位長度則ab=1。設單元體頂面ab沿斜向上單位1/cosβ。長度的荷載為p,正應力為σβ及剪應力為τβ,其值分别為:
p=γzcosβ
σβ=γzcos2β
τ=γzsinβcosβ
交圓C于點V的直線PV,則OV為豎直面的應力,因OV線(亦即下β線)與β線對稱,所以,bc面上的應力傾斜角β0=β。過點P作與PV成牆背傾斜角α并交圓C于點U,則OU為△abc斜截面bc(亦即牆背方向)的應力。
連接OU線成βq線,βq線與σ軸的夾角βq即為斜截面上的應力傾斜角,也即作用于牆背上的土壓力傾斜角。由上可知,點U是βq線與線PU的交點,同時又是與應力圓的C的交點。OV、OU及βq均與應力圓的參數(圓心位置及半徑)有關,圓心Oc是任意設定的,對于準靜土壓力,要求圓心位置應滿足牆背後土體不産生線應變的要求。
區别
1、靜止土壓力擋土牆的剛度很大,在土壓力作用下不産生移動或轉動,牆後土體處于靜止狀态,此時作用在牆背上的土壓力稱為靜止土壓力。例如地下室外牆受到的土壓力。當擋土牆在土壓力作用下,不産生任何位移或轉動,牆後土體處于彈性平衡狀态,此時牆背所受的土壓力稱為靜止土壓力。
2、擋土牆向外(或向前)移動,使牆後土體的應力狀态達到主動極限平衡狀态時,填土作用在牆背的土壓力。擋土牆向背離填土方向移動的适當距離,使牆後土中的應力狀态達到主動極限平衡狀态時,牆背所受到的土壓力。稱為主動土壓力。
3、被動土壓力當擋土牆在外力作用下,向填土一側移動,這時作用在牆上的土壓力将由靜止土壓力逐漸增大,當牆後土體達到極限平衡,土體開始崩裂,出現連續滑動面牆後土體向上擠出隆起這時土壓力達到最大值。稱為被動土壓力。



















