1.挡土墙
(1)定义:挡土墙是一种常见的岩土工程建筑物,它是为了防止土体坍塌失稳,保护边坡的稳定,人工完成的构筑物。
挡土墙按其刚度和位移方式分为刚性挡土墙、柔性挡土墙。
由于刚度大,墙体在侧向土压力作用下,仅能发身整体平移或转动的挠曲变形则可忽略。墙背受到的土压力呈三角形分布,最大压力强度发生在底部,类似于静水压力分布。
(1)定义:墙后填土对墙背产生的侧压力。土压力是挡土墙的主要外荷载。因此,在设计挡土墙的结构形式及尺寸时,首先必须确定土压力的分布规律、土压力合力的大小、方向及作用点。
上述各因素中,以挡土墙的位移方向和位移量为主要影响因素。
挡土墙在土压力作用下不发生任何位移或转动,或位移很小,可认为墙不发生转动或位移。墙后土体没有破坏,处于弹性平衡状态,这时作用在墙背的土压力称为静止土压力。作用在单位长度挡土墙上静止土压力的合力用E0(kN/m)表示,静止土压力强度用p0(kPa)表示。
挡土墙在填土压力作用下,向着背离填土方向移动或沿墙跟的转动,这时作用在墙后的土压力将逐渐减小,当墙后土体达到极限平衡状态,并出现连续滑动面而使得土体下滑时,土压力减至最小值,此时的土压力称为主动土压力。主动土压力的合力用Ea(kN/m)表示,主动土压力强度用pa(kPa)表示。
(3)被动土压力(EP):若挡土墙在外荷载作用下,向填土方向移动或转动,这时作用在墙后的土压力将逐渐增大,直至墙后土体达到极限平衡状态,并出现连续滑动面,墙后土体将向上挤出隆起,土压力增至最大值,此时的土压力称为被动土压力。被动土压力的合力用Ep(kN/m)表示,被动土压力强度用pp(kPa)表示。
同样高度填土的挡土墙,作用有不同性质的土压力时,有如下的关系:
土压力大小及分布除与挡土墙的位移方向有关外,还与挡土墙的位移大小有关。下图给出了土压力与挡土墙水平位移之间的关系。
可以看出,产生被动土压力所需位移Δp远大于产生主动土压力所需位移Δa。
Terzaghi(1934)曾用砂土作为填土进行了挡土墙的模型试验,后来一些学者用不同土作为墙后填土进行了类似地实验。
实验表明:当墙体离开填土移动时,位移量很小,即发生主动土压力。该位移量对砂土约0.0001h,(h为墙高),对粘性土约0.004h。
当墙体从静止位置被外力推向土体时,只有当位移量大到相当值后,才达到稳定的被动土压力值Ep,该位移量对砂土约需0.05h,粘性土填土约需0.1h,而这样大小的位移量实际上对工程常是不容许的。
在计算土压力时,需先考虑位移产生的条件,然后方可确定可能出现的土压力,并进行计算。计算土压力的方法有多种,迄今在实用上仍广泛采用古典的
朗肯理论(Rankine,1857)
和库伦理论(Coulomb,1773)。
一百多年以来,各国的工程技术人员做了大量挡土墙的模型试验,原位观测以及理论研究。实践表明,用上述两个古典理论来计算挡土墙土压力仍不失为有效实用的计算方法。
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