一、土壓力的分類及其相互關系

　　土建工程中許多構筑物如擋土墻、隧道和基坑圍護結構等擋土結構起著支撐土體，保持土體穩(wěn)定，使之不致坍塌的作用，而另一些構筑物如橋臺等則受到土體的支撐，土體起著提供反力的作用。在這些構筑物與土體的接觸面處均存在側向壓力的作用，這種側向壓力就是土壓力。

　　(一)土壓力的分類

　　作用在擋土結構上的土壓力，按擋土結構的位移方向、大小及土體所處的三種極限平衡狀態(tài)，可分為三種土壓力，即靜止土壓力、主動土壓力和被動土壓力。

　　1.　靜止土壓力

　　如果擋土結構在土壓力的作用下，其本身不發(fā)生變形和任何位移(移動或轉動)，土體處于彈性平衡狀態(tài)，則這時作用在擋土結構上的土壓力稱為靜止土壓力，

　　2. 主動土壓力

　　擋土結構在土壓力作用下向離開土體的方向位移，隨著這種位移的增大，作用在擋土結構上的土壓力將從靜止土壓力逐漸減小。當土體達到主動極限平衡狀態(tài)時，作用在擋土結構上的土壓力稱為主動土壓力，如圖15-9-1(b)所示。

　　3. 被動土壓力

　　擋土結構在荷載作用下向土體方向位移，使土體達到被動極限平衡狀態(tài)時的土壓力稱為被動土壓力，如圖15-9-1(c)所示。

　　(二)三種土壓力的相互關系

　　在實際工程中，大部分情況下的土壓力值均介于上述三種極限狀態(tài)下的土壓力值之間。土壓力的大小及分布與作用在擋土結構上的土體性質、擋土結構本身的材料及擋土結構的位移情況等有關，其中擋土結構的位移情況是影響土壓力性質的關鍵因素。

　　二、靜止土壓力計算

　　靜止土壓力可根據(jù)半無限彈性體的應力狀態(tài)進行計算。在土體表面下任意深度z處取一微小單元體，其上作用著豎向自重應力和側壓力這個側壓力的反作用力就是靜止土壓力。根據(jù)半無限彈性體在無側移的條件下側壓力與豎向應力之間的關系，該處的靜止土壓力強度P0可按下式計算：

　　P0=K0yz

　　式中 K0—靜止土壓力系數(shù)，其值可用室內或原位試驗確定;

　　y—土體重度，kN/m3。

　　三、朗肯土壓力理論

　　1. 基本假設與適用條件

　　朗肯土壓力理論是朗肯(W.J. M.Rankine)于1857年提出的。它假定擋土墻背垂直、光滑，其后土體表面水平并無限延伸，這時土體內的任意水平面和墻的背面均為主平面(在這兩個平面上的剪應力為零)，作用在該平面上的法向應力即為主應力。朗肯根據(jù)墻后土體處于極限平衡狀態(tài)，應用極限平衡條件，推導出了主動土壓力和被動土壓力計算公式。

　　2. 朗肯主動土壓力計算

　　3. 朗肯被動土壓力

　　四、幾種情況朗肯土壓力的計算

　　1.　土體表面有均布荷載q作用

　　2.成層土體中的土壓力計算

　　一般情況下墻后土體均由幾層不同性質的水平土層組成。在計算各點的土壓力時，可先計算其相應的自重應力，在土壓力公式中y z項換以相應的自重應力即可，需注意的是土壓力系數(shù)應采用各點對應土層的土壓力系數(shù)值。

　　3.　墻后土體有地下水的土壓力計算

　　當墻后土體中有地下水存在時，墻體除受到土壓力的作用外，還將受到水壓力的作用。通常所說的土壓力是指土粒有效應力形成的壓力，其計算方法是地下水位以下部分采用土的有效重度y'計算，水壓力按靜水壓力計算。但在實際工程中計算墻體上的側壓力時，考慮到土質條件的影響，可分別采用“水土分算”或“水土合算”的計算方法。所謂“水土分算”法是將土壓力和水壓力分別計算后再疊加的方法，這種方法比較適合滲透性大的砂土層情況;“水土合算”法在計算土壓力時則將地下水位以下的土體重度取為飽和重度，水壓力不再單獨計算疊加，這種方法比較適合滲透性小的粘性土層情況。

　　五、庫侖土壓力理論

　　庫侖(C.A.Coulomb)1773年建立了庫侖土壓力理論，其基本假定為：

　　(1)擋土墻后土體為均勻各向同性無粘性土(c=0);

　　(2)擋土墻后產生主動或被動土壓力時墻后土體形成滑動土楔，其滑裂面為通過墻踵的平面;

　　(3)滑動土楔可視為剛體。

　　庫侖土壓力理論根據(jù)滑動土楔處于極限平衡狀態(tài)時的靜力平衡條件來求解主動土壓力和被動土壓力。