主动土压力和被动土压力计算公式(一)
主动土压力 被动土压力 计算 excel
标题：深度探讨主动土压力和被动土压力的计算方法在土木工程和建筑领域，土压力是一个重要且复杂的问题。
主动土压力和被动土压力作为其中的重要概念，对土壤力学和结构设计有着重要的影响。
本文将深入探讨主动土压力和被动土压力的计算方法，并结合实际案例和Excel计算进行详细的分析和阐述。
一、主动土压力的计算1. 主动土压力的定义主动土压力是指土壤对于支撑结构施加的压力，通常是指土壤对于墙体的侧向压力。
在土木工程中，主动土压力是结构设计中必须考虑的重要参数之一。
2. 主动土压力的计算公式根据土力学的理论，主动土压力可以通过柯尔蒂斯公式来计算，公式如下：KaγH^2/2其中，Ka是土压力系数，γ是土的单位重，H是土壤高度。
通过这一公式，我们可以简单快速地计算出主动土压力的大小。
3. 实际案例分析举例来说，我们可以考虑一个简单的挡土墙结构，墙高5米，土的单位重为18kN/m³，土压力系数为0.35。
通过柯尔蒂斯公式的计算，我们可以得出挡土墙所受的主动土压力大小为315kN。
这个例子展示了主动土压力的计算方法以及其在实际工程中的应用。
二、被动土压力的计算1. 被动土压力的定义被动土压力是指支撑结构对土壤施加的反向压力，通常是指土壤对于桩基或承台的侧向压力。
在基础工程中，被动土压力是一个关键的设计参数。
2. 被动土压力的计算公式根据土力学的理论，被动土压力可以通过阿基米德原理来计算，公式如下：KpγH^2/2同样，其中Kp是土压力系数，γ是土的单位重，H是土壤高度。
通过这一公式，我们可以准确地计算出被动土压力的大小。
3. 实际案例分析假设我们有一个桩基基础工程，桩的长度为15米，土的单位重为20kN/m³，土压力系数为0.4。
通过阿基米德原理的计算，我们可以得出桩基所受的被动土压力大小为900kN。
这个例子展示了被动土压力的计算方法以及其在实际工程中的应用。
三、个人观点和总结回顾通过本文的深入探讨，我们了解了主动土压力和被动土压力的计算方法，并且结合实际案例进行了详细的分析。
土主动被动土压力概念及计算公式
土主动被动土压力概念及计算公式
土的压力是指土体对其周围物体或结构物体施加的力。
土的压力分为主动土压力和被动土压力两种。
1.主动土压力
主动土压力指土层在墙体或结构物体前方对其施加的力，是由土体的重力和颗粒间的水平摩擦力共同作用引起的。
主动土压力的大小与土体的性质、土层的厚度、土的重度、斜坡角度等因素有关。
主动土压力可以通过考虑土体内部的粒子间摩擦力来计算。
根据库仑公式，主动土压力可以表达为：
Pa=1/2*γ*H^2*Ka
其中：
Pa为主动土压力；
γ为土的密度；
H为土层高度；
Ka为主动土压力系数，取决于土的内摩擦角。
2.被动土压力
被动土压力是指土层在支撑墙体或结构物体后方对其施加的力，是由土体的重力和侧向土压力共同作用引起的。
被动土压力的大小与土体的性质、土层的厚度、土的重度、墙体后方支撑方式等因素有关。
被动土压力可以通过计算土体内的剪切力来得到。
根据库仑公式，被动土压力可以表达为：
Pp=1/2*γ*H^2*Kp
其中：
Pp为被动土压力；
γ为土的密度；
H为土层高度；
Kp为被动土压力系数，取决于土的内摩擦角。
在实际计算中，土压力的计算还需要考虑地下水位、土壤表面粗糙度等因素，以及应力分布的影响等。
因此，对于复杂情况下的土压力计算，还需要考虑其他参数和方法。
总结：土的压力包括主动土压力和被动土压力。
主动土压力是土层在墙体或结构物体前方对其施加的力，可以通过考虑土体内部的粒子间摩擦力来计算；被动土压力是土层在支撑墙体或结构物体后方对其施加的力，可以通过计算土体内的剪切力来得到。
(整理)土主动、被动土压力概念及计算公式
主动土压力挡土墙向前移离填土，随着墙的位移量的逐渐增大，土体作用于墙上的土压力逐渐减小，当墙后土体达到主动极限平衡状态并出现滑动面时，这时作用于墙上的土压力减至最小，称为主动土压力P a 。
被动土压力挡土墙在外力作用下移向填土，随着墙位移量的逐渐增大，土体作用于墙上的土压力逐渐增大，当墙后土体达到被动极限平衡状态并出现滑动面时，这时作用于墙上的土压力增至最大，称为被动土压力P p 。
上述三种土压力的移动情况和它们在相同条件下的数值比较，可用图6-2来表示。
由图可知P p ＞P o ＞P a 。
朗肯基本理论朗肯土压力理论是英国学者朗肯（Rankin ）1857年根据均质的半无限土体的应力状态和土处于极限平衡状态的应力条件提出的。
在其理论推导中,首先作出以下基本假定。
(1)挡土墙是刚性的墙背垂直； (2)挡土墙的墙后填土表面水平；(3)挡土墙的墙背光滑，不考虑墙背与填土之间的摩擦力。
把土体当作半无限空间的弹性体，而墙背可假想为半无限土体内部的铅直平面，根据土体处于极限平衡状态的条件，求出挡土墙上的土压力。
如果挡土墙向填土方向移动压缩土体，σz 仍保持不变，但σx 将不断增大并超过σz 值，当土墙挤压土体使σx 增大到使土体达到被动极限平衡状态时，如图6-4的应力园O 3，σz 变为小主应力，σx 变为大主应力，即为朗肯被动土压力(p p )。
土体中产生的两组破裂面与水平面的夹角为245ϕ-︒。
朗肯主动土压力的计算根据土的极限平衡条件方程式σ1=σ3tg 2(45°+2ϕ)+2c ·tg(45°+2ϕ) σ3=σ1tg 2(45°-ϕ)-2c ·tg(45°-ϕ)当z=H 时p a =γHK a -2cK a在图中，压力为零的深度z 0，可由p a =0的条件代入式(6-3)求得a0K c 2z γ=(6-4)在z 0深度范围内p a 为负值，但土与墙之间不可能产生拉应力，说明在z 0深度范围内，填土对挡土墙不产生土压力。
土力学
第五章 土压力与土坡稳定5.1解：Ko=1-sin φ=1-sin36=0.41墙顶墙底静止土压力强度e o = Ko γh=0 Kpa/m墙底静止土压力强度e o = Ko γh=0.41×18×4=29.5 Kpa/m墙背总的静止土压力，即虚线三角形面积为：Po=0.5×29.5×4=59KN/m 墙后填土为砂土，达到主动极限状态需要的位移为墙高的略0.5%，略2cm 。
5.2解：根据条件，墙背竖直、光滑、墙后地表水平，可以按照朗金公式计算土压力。
1、主动土压力：主动土压力系数Ka=tg 2(45-φ/2)= tg 2(45-36/2)=0.26 地表主动土压力强度e a = Ka γh=0.26×18×0=0 Kpa/m 地下水位处：e a = Ka γh=0.26×18×2=9.4 Kpa/m墙底：e a = Ka γh=0.26×（18×2+11×2）=15.1 Kpa/m地下水位以上的主动土压力为三角形分布，面积为0.5×9.4×2=9.4 KN/m地下水位以X 下的主动土压力为梯形分布，面积为（9.4+15.1）×2/2=24.5 KN/m 所以，墙后总主动土压力为9.4+24.5=33.9 KN/m2、静止土压力：静止土压力系数Ko=1-sin φ=1-sin36=0.41地表静止土压力强度e o = Ko γh=0.41×18×0=0 Kpa/mH=4m砂土 γsat =21KN/m 3 φ=3602m地下水位 γ=18KN/m 3 H=4m干砂 γ=18KN/m 3 φ=360 29.5地下水位处：e o = Ko γh=0.41×18×2=14.8 Kpa/m 墙底：e o = Ko γh=0.41×（18×2+11×2）=23.8 Kpa/m地下水位以上的静止土压力为三角形分布，面积为0.5×14.8×2=14.8 KN/m地下水位以X 下的静止土压力为梯形分布，面积为（14.8+23.8）×2/2=38.6 KN/m 所以，墙后总静止土压力为14.8+38.6=33.9 KN/m3、水压力：地下水位处水压力强度：Pw=γw h w =10×0=0 Kpa/m 墙底处水压力强度：Pw=γw h w =10×2=20 Kpa/m墙后水压力为三角形分布，面积为0.5×20×2=20 KN/m4、水、土压力分布如下图所示：5.3解：0.235cos24sin36sin601cos2436cos cos sin )(sin 1cos cos K 00)(cos )(cos )(sin )(sin 1)(cos cos )(cos K 2222a 222a =⎥⎦⎤⎢⎣⎡∙+∙=⎥⎦⎤⎢⎣⎡δφφ+δ+∙δφ==β=ε⎥⎦⎤⎢⎣⎡β-εε+δβ-φφ+δ+ε+δ∙εε-φ=，有：，，因为 Pa=0.5Ka γH 2=0.5×0.235×18×42=33.8KN/m5.4解：此题应该做错了，书中答案很可能错误。
土体主动、主动土压力概念及计算公式
[ 指南] 土体主动、主动土压力概念及计算公式主动土压力挡土墙向前移离填土，随着墙的位移量的逐渐增大，土体作用于墙上的土压力逐渐减小，当墙后土体达到主动极限平衡状态并出现滑动面时，这时作用于墙上的土压力减至最小，称为主动土压力P。
a被动土压力挡土墙在外力作用下移向填土，随着墙位移量的逐渐增大，土体作用于墙上的土压力逐渐增大，当墙后土体达到被动极限平衡状态并出现滑动面时，这时作用于墙上的土压力增至最大，称为被动土压力P。
上述三种土压力的移动情况和它们在相同条件下的数值比较，p可用图6-2 来表示。
由图可知P,P,P。
poa朗肯基本理论朗肯土压力理论是英国学者朗肯(Rankin)1857 年根据均质的半无限土体的应力状态和土处于极限平衡状态的应力条件提出的。
在其理论推导中, 首先作出以下基本假定。
(1) 挡土墙是刚性的墙背垂直;(2) 挡土墙的墙后填土表面水平;(3) 挡土墙的墙背光滑，不考虑墙背与填土之间的摩擦力。
把土体当作半无限空间的弹性体，而墙背可假想为半无限土体内部的铅直平面，根据土体处于极限平衡状态的条件，求出挡土墙上的土压力。
如果挡土墙向填土方向移动压缩土体，Z仍保持不变，但Z将不断增大并超过Z值，ZXZ当土墙挤压土体使z增大到使土体达到被动极限平衡状态时，如图6-4的应力园O, Z x3z变为小主应力，Z变为大主应力，即为朗肯被动土压力(p) 。
土体中产生的两组破裂面与xp,45:, 水平面的夹角为。
2 朗肯主动土压力的计算根据土的极限平衡条件方程式,,2 Z =Z tg(45?+)+2c?tg(45?+) 1322,,2 Z =Z tg(45?-)-2c?tg(45?-) 3122土体处于主动极限平衡状态时，Z = Z =Y z, Z = Z =p,代入上式得1z3xa1) 填土为粘性土时填土为粘性土时的朗肯主动土压力计算公式为,,2,ap= 丫ztg(45?-)-2c?tg(45?-)= 丫zK-2c (6-3) aa22由公式(6-3) ，可知，主动土压力p 沿深度Z 呈直线分布，如图6-5 所示。
土体主动被动土压力概念及计算公式
土体主动被动土压力概念及计算公式土体主动土压力是指土体在自由状态下对结构物或其他土体施加的压力。
主动土压力的大小取决于土体的性质、土体与结构物或其他土体之间的接触面积、接触面的摩擦角以及土体的重量和土体的内摩擦角等因素。
当土体受到外力作用时，土体会发生变形，如果土体与结构物或其他土体的接触面不受限制，土体会通过变形来调整自身的平衡。
这种土体对结构物或其他土体施加的压力被称为主动土压力。
主动土压力的计算公式可以使用库尔什方程(Kulhánek equation)来表示：P = Ka × γ × H × (1 - sinα)²其中，P是主动土压力，Ka是活动土压力系数，γ是土体的重度，H 是土体的高度，α是土体倾斜面与水平面之间的夹角。
被动土压力是指土体对结构物或其他土体施加的压力，当土体与结构物或其他土体的接触面受到限制时，土体会通过受限变形来调整自身的平衡。
这种土体对结构物或其他土体施加的压力被称为被动土压力。
被动土压力的计算公式可以使用库尔什方程的平方根来表示：P = Ka × γ × H × (1 + sinα)²其中，P是被动土压力，Ka是活动土压力系数，γ是土体的重度，H 是土体的高度，α是土体倾斜面与水平面之间的夹角。
活动土压力系数Ka是一个与土体性质和土体与结构物或其他土体之间的摩擦特性有关的参数。
通常，活动土压力系数Ka的取值在0.33到1之间，取决于土体的内摩擦角。
如果土体是流动的，则Ka可以取较小的值；如果土体是非流动的，则Ka应取较大的值。
在实际工程设计和计算中，计算土压力时需要考虑土层的变化和土体的不同性质，以便准确地确定主动土压力和被动土压力。
此外，在实际施工中，还需要采取一些措施，如加固结构物的抗土压能力、采取适当的排水措施等，来降低土体对结构物的影响。
土体主动被动土压力概念及计算公式
土体主动被动土压力概念及计算公式1.主动土压力概念主动土压力是指土体的水平力对基坑边墙或其他结构物产生的压力。
当土体自由状态时，土体之间不存在任何压力，而当土体被限制或受到外部荷载时，土体开始产生压力。
主动土压力的大小与土体的性质、倾斜角度以及土体上方的土层重量等因素有关。
主动土压力的计算公式根据所用土体的性质和土体力学特性的不同而有所差异。
最常用的计算方法是库伦土压力理论，该理论假设土体的颗粒间相互作用符合库伦摩擦定律。
库伦土压力理论认为土体的主动土压力可以表示为：Ka = (1 - sinφ) / (1 + sinφ)Pa=Ka*γ*H^2其中，Ka为土体活动系数，φ为土体的内摩擦角，γ为土体的重度，H为土体的高度。
2.被动土压力概念被动土压力是指土体受到基坑边墙或其他结构物施加的压力。
当土体与结构物接触时，结构物对土体施加的力会使土体产生一种反作用力，这就是被动土压力。
被动土压力的大小取决于结构物的形状和土体的性质。
被动土压力的计算公式也有多种方法，其中一种常用的计算方法是考虑土体内的摩擦力和土体外的压力之和。
被动土压力的计算公式可以表示为：Pp=Kp*γ*H^2其中，Kp为土体的被动土压力系数，通常取1/3到1/2之间。
需要注意的是，主动土压力和被动土压力的计算方法只是近似计算，实际情况中还需要考虑土体的变形、土体中的水分和土体与结构物之间的摩擦等因素。
3.应用范围和注意事项主动土压力和被动土压力的概念和计算方法广泛应用于地基工程、基坑支护设计和土木结构等领域。
通过计算主动土压力和被动土压力，可以评估土体对结构物的稳定性和设计建议。
在应用主动土压力和被动土压力的计算方法时，需要注意以下几个方面：-确定土体的物理性质，包括土体的重度、内摩擦角等参数。
-选择合适的土压力计算方法，并根据实际情况进行修正和调整。
-考虑土体的变形和水分对土压力的影响。
-结合其他工程参数进行综合分析，确保计算结果的准确性。
土主动被动土压力概念及计算公式
主动土压力挡土墙向前移离填土，随着墙的位移量的逐渐增大，土体作用于墙上的土压力逐渐减小，当墙后土体达到主动极限平衡状态并出现滑动面时，这时作用于墙上的土压力减至最小，称为主动土压力P a 。
被动土压力挡土墙在外力作用下移向填土，随着墙位移量的逐渐增大，土体作用于墙上的土压力逐渐增大，当墙后土体达到被动极限平衡状态并出现滑动面时，这时作用于墙上的土压力增至最大，称为被动土压力P p 。
上述三种土压力的移动情况和它们在相同条件下的数值比较，可用图6-2来表示。
由图可知P p ＞P o ＞P a 。
朗肯基本理论朗肯土压力理论是英国学者朗肯（Rankin ）1857年根据均质的半无限土体的应力状态和土处于极限平衡状态的应力条件提出的。
在其理论推导中,首先作出以下基本假定。
(1)挡土墙是刚性的墙背垂直； (2)挡土墙的墙后填土表面水平；(3)挡土墙的墙背光滑，不考虑墙背与填土之间的摩擦力。
把土体当作半无限空间的弹性体，而墙背可假想为半无限土体内部的铅直平面，根据土体处于极限平衡状态的条件，求出挡土墙上的土压力。
如果挡土墙向填土方向移动压缩土体，σz 仍保持不变，但σx 将不断增大并超过σz 值，当土墙挤压土体使σx 增大到使土体达到被动极限平衡状态时，如图6-4的应力园O 3，σz 变为小主应力，σx 变为大主应力，即为朗肯被动土压力(p p )。
土体中产生的两组破裂面与水平面的夹角为245ϕ-︒。
朗肯主动土压力的计算根据土的极限平衡条件方程式σ1=σ3tg 2(45°+2ϕ)+2c ·tg(45°+2ϕ) σ3=σ1tg 2(45°-ϕ)-2c ·tg(45°-ϕ)a0K c 2z γ=(6-4)在z 0深度范围内p a 为负值，但土与墙之间不可能产生拉应力，说明在z 0深度范围内，填土对挡土墙不产生土压力。
墙背所受总主动土压力为P a ，其值为土压力分布图中的阴影部分面积，即γ+-γ=--γ=22c 2K cH 2K H 21)z H )(K c 2HK (21P a a 0a a a (6-5)2)填土为无粘性土(砂土)时根据极限平衡条件关系方程式，主动土压力为a a zK )245(ztg p 2γ=ϕ-︒γ= (6-6)上式说明主动土压力P a 沿墙高呈直线分布，即土压力为三角形分布，如图6-6所示。
2017年整理】土体主动、被动土压力概念及计算公式
主动土压力挡土墙向前移离填土，随着墙的位移量的逐渐增大，土体作用于墙上的土压力逐渐减小，当墙后土体到达主动极限平衡状态并出现滑动面时，这时作用于墙上的土压力减至最小，称为主动土压力P a 。
被动土压力挡土墙在外力作用下移向填土，随着墙位移量的逐渐增大，土体作用于墙上的土压力逐渐增大，当墙后土体到达被动极限平衡状态并出现滑动面时，这时作用于墙上的土压力增至最大，称为被动土压力P p 。
上述三种土压力的移动情况和它们在相同条件下的数值比拟，可用图6-2来表示。
由图可知P p ＞P o ＞P a 。
朗肯根本理论朗肯土压力理论是英国学者朗肯〔Rankin 〕1857年根据均质的半无限土体的应力状态和土处于极限平衡状态的应力条件提出的。
在其理论推导中,首先作出以下根本假定。
(1)挡土墙是刚性的墙背垂直；(2)挡土墙的墙后填土外表水平；(3)挡土墙的墙背光滑，不考虑墙背与填土之间的摩擦力。
把土体当作半无限空间的弹性体，而墙背可假想为半无限土体内部的铅直平面，根据土体处于极限平衡状态的条件，求出挡土墙上的土压力。
如果挡土墙向填土方向移动压缩土体，σz 仍保持不变，但σx 将不断增大并超过σz 值，当土墙挤压土体使σx 增大到使土体到达被动极限平衡状态时，如图6-4的应力园O 3，σz 变为小主应力，σx 变为大主应力，即为朗肯被动土压力(p p )。
土体中产生的两组破裂面与水平面的夹角为245ϕ-︒。
朗肯主动土压力的计算根据土的极限平衡条件方程式当z=H 时p a =γHK a -2cK a在图中，压力为零的深度z 0，可由p a =0的条件代入式(6-3)求得a 0K c2z γ= (6-4)在z 0深度范围内p a 为负值，但土与墙之间不可能产生拉应力，说明在z 0深度范围内，填土对挡土墙不产生土压力。
墙背所受总主动土压力为P a ，其值为土压力分布图中的阴影局部面积，即γ+-γ=--γ=22c 2K cH 2K H 21)z H )(K c 2HK (21P a a 0a a a (6-5) 2)填土为无粘性土(砂土)时根据极限平衡条件关系方程式，主动土压力为a a zK )245(ztg p 2γ=ϕ-︒γ= (6-6) 上式说明主动土压力P a 沿墙高呈直线分布，即土压力为三角形分布，如图6-6所示。
土主动被动土压力概念及计算公式
土主动被动土压力概念及计算公式土的主动土压力是指土体由于自身的重力和内摩擦力对支撑结构施加的侧向压力，是土与支撑结构之间产生的相互作用力。
被动土压力是指土体由于支撑结构对其施加的侧向位移产生的反作用力。
主动土压力和被动土压力是土与支撑结构之间相互依存的，主动土压力存在的同时，支撑结构会对土体产生位移，从而形成被动土压力。
主动土压力的计算公式：根据库仑公式，土体的主动土压力与土的内摩擦角和有效土的重度有关。
当土壤处于稳定的状态下，主动土压力的计算公式可以使用库仑公式：Ka = (1 - sinφ)/ (1 + sinφ)其中，Ka为土的主动土压力系数，φ为土的内摩擦角。
当土壤处于不稳定状态下，土壤会发生一定的位移，此时主动土压力的计算公式可以使用布埃克斯公式：Kp = (1 - sinφ) / (1 + sinφ) * (1 - δ)其中，Kp为土的主动土压力系数，φ为土的内摩擦角，δ为土的位移系数。
被动土压力的计算公式：被动土压力的计算与主动土压力相比更为复杂，常使用简化方法进行估算。
其中一种常用的方法是考虑土的剪切模量和侧方向支撑结构的刚度，通过应力均衡原理进行计算。
以挡土墙为例，假设墙体与土壤之间存在一个垂直面，墙体高度为H，墙体倾斜角度为β，土壤密度为γ，土壤的无侧限抗压强度为c，挡土墙的自重为G。
根据应力均衡原理可以得到被动土压力的计算公式：F = Kp * γ * H * H * tan²(β/2) / 2 + c * B * H其中，F为被动土压力大小，Kp为土的被动土压力系数，γ为土的容重，H为挡土墙的高度，β为挡土墙的倾斜角度，B为挡土墙的宽度。
需要注意的是，土压力的计算还需要考虑土壤的附加应力、水对土壤的影响、土体的性质等因素，并且不同的土体和结构类型都有相应的计算方法和参数。
因此，在实际工程中，需要根据具体情况进行合理的土压力计算和设计。
土体主动、主动土压力概念及计算公式
[ 指南] 土体主动、主动土压力概念及计算公式主动土压力挡土墙向前移离填土，随着墙的位移量的逐渐增大，土体作用于墙上的土压力逐渐减小，当墙后土体达到主动极限平衡状态并出现滑动面时，这时作用于墙上的土压力减至最小，称为主动土压力P。
a被动土压力挡土墙在外力作用下移向填土，随着墙位移量的逐渐增大，土体作用于墙上的土压力逐渐增大，当墙后土体达到被动极限平衡状态并出现滑动面时，这时作用于墙上的土压力增至最大，称为被动土压力P。
上述三种土压力的移动情况和它们在相同条件下的数值比较，p可用图6-2 来表示。
由图可知P,P,P。
poa朗肯基本理论朗肯土压力理论是英国学者朗肯(Rankin)1857 年根据均质的半无限土体的应力状态和土处于极限平衡状态的应力条件提出的。
在其理论推导中, 首先作出以下基本假定。
(1) 挡土墙是刚性的墙背垂直;(2) 挡土墙的墙后填土表面水平;(3) 挡土墙的墙背光滑，不考虑墙背与填土之间的摩擦力。
把土体当作半无限空间的弹性体，而墙背可假想为半无限土体内部的铅直平面，根据土体处于极限平衡状态的条件，求出挡土墙上的土压力。
如果挡土墙向填土方向移动压缩土体，ζ仍保持不变，但ζ将不断增大并超过Z 值，ZXZ当土墙挤压土体使Z增大到使土体达到被动极限平衡状态时，如图6-4的应力园O, Z x3z变为小主应力，Z变为大主应力，即为朗肯被动土压力(p) 。
土体中产生的两组破裂面与xp,45:, 水平面的夹角为。
2 朗肯主动土压力的计算根据土的极限平衡条件方程式,,2 Z =Z tg(45?+)+2c?tg(45?+) 1322,,2 Z =Z tg(45?-)-2c?tg(45?-) 3122土体处于主动极限平衡状态时，Z = Z = Y Z, Z = Z =p,代入上式得1z3xa1) 填土为粘性土时填土为粘性土时的朗肯主动土压力计算公式为,,2,ap= γztg(45?-)-2c?tg(45?-)= γzK-2c (6-3) aa22由公式(6-3) ，可知，主动土压力p 沿深度Z 呈直线分布，如图6-5 所示。
土体主动、被动土压力概念及计算公式
主动土压力挡土墙向前移离填土，随着墙的位移量的逐渐增大，土体作用于墙上的土压力逐渐减小，当墙后土体达到主动极限平衡状态并出现滑动面时，这时作用于墙上的土压力减至最小，称为主动土压力P a 。
被动土压力挡土墙在外力作用下移向填土，随着墙位移量的逐渐增大，土体作用于墙上的土压力逐渐增大，当墙后土体达到被动极限平衡状态并出现滑动面时，这时作用于墙上的土压力增至最大，称为被动土压力P p 。
上述三种土压力的移动情况和它们在相同条件下的数值比较，可用图6-2来表示。
由图可知P p ＞P o ＞P a 。
朗肯基本理论朗肯土压力理论是英国学者朗肯（Rankin ）1857年根据均质的半无限土体的应力状态和土处于极限平衡状态的应力条件提出的。
在其理论推导中,首先作出以下基本假定。
(1)挡土墙是刚性的墙背垂直； (2)挡土墙的墙后填土表面水平；(3)挡土墙的墙背光滑，不考虑墙背与填土之间的摩擦力。
把土体当作半无限空间的弹性体，而墙背可假想为半无限土体内部的铅直平面，根据土体处于极限平衡状态的条件，求出挡土墙上的土压力。
如果挡土墙向填土方向移动压缩土体，σz 仍保持不变，但σx 将不断增大并超过σz 值，当土墙挤压土体使σx 增大到使土体达到被动极限平衡状态时，如图6-4的应力园O 3，σz 变为小主应力，σx 变为大主应力，即为朗肯被动土压力(p p )。
土体中产生的两组破裂面与水平面的夹角为245ϕ-︒。
朗肯主动土压力的计算根据土的极限平衡条件方程式当z=H 时p a =γHK a -2cK a在图中，压力为零的深度z 0，可由p a =0的条件代入式(6-3)求得a0K c 2z γ=(6-4)在z 0深度范围内p a 为负值，但土与墙之间不可能产生拉应力，说明在z 0深度范围内，填土对挡土墙不产生土压力。
墙背所受总主动土压力为P a ，其值为土压力分布图中的阴影部分面积，即γ+-γ=--γ=22c 2K cH 2K H 21)z H )(K c 2HK (21P a a 0a a a (6-5)2)填土为无粘性土(砂土)时根据极限平衡条件关系方程式，主动土压力为a a zK )245(ztg p 2γ=ϕ-︒γ= (6-6)上式说明主动土压力P a 沿墙高呈直线分布，即土压力为三角形分布，如图6-6所示。
土主动、被动土压力概念及计算公式.
基本原理
库伦于1776年根据研究挡土墙墙后滑动土楔体的静力平衡条件,提出了计算土压力的理论。他假定挡土墙是刚性的,墙后填土是无粘性土。当墙背移离或移向填土,墙后土体达到极限平衡状态时,填后填土是以一个三角形滑动土楔体的形式,沿墙背和填土土体中某一滑裂平面通过墙踵同时向下发生滑动。根据三角形土楔的力系平衡条件,求出挡土墙对滑动土楔的支承反力,从而解出挡土墙墙背所受的总土压力。
墙背所受总主动土压力为P a ,其值为土压力分布图中的阴影部分面积,即
γ+-γ=--γ=
22c 2K cH 2K H 21z H (K c 2HK (2
1
P a a 0a a a (6-5
2填土为无粘性土(砂土时
根据极限平衡条件关系方程式,主动土压力为
a a zK 2
45(ztg p 2γ=ϕ
-︒γ= (6-6
p p p K c zK tg c ztg p 22
45(2245(2+=+︒⋅++︒=γϕ
ϕγ (6-8
填土为无粘性土时
p p zK ztg p γϕ
γ=+
︒=2
45(2 (6-9
式中: P p ——沿墙高分布的土压力强度,kPa ;
K p ——被动土压力系数,2
45(2
ϕ
+
=tg Kp ;
其余符号同前。
取土楔ABC为脱离体,作用于滑动土楔体上的力有:①是墙对土楔的反力P ,其作用方向与墙背面的法线成δ角(δ角为墙与土之间的外摩擦角,称墙摩擦角;②是滑动面PC上的反力R ,其方向与BC面的法线φ角(φ为土的内摩擦角;③是土楔ABC的重力W。根据静力平衡条件W、P、R三力可构成力的平衡三角形。利用正弦定理,得:
几种常见情况下的土压力计算
边坡稳定性分析
在边坡稳定性分析中，被动土压 力的大小和分布对边坡的稳定性 有重要影响。通过计算被动土压 力，可以评估边坡的稳定性，采
取相应的加固措施。
PART 05
特殊情况下的土压力计算
REPORTING
填土情况下的土压力计算
填土情况下的土压力计算需要考虑填土的密度、内摩擦角、粘聚力等参数 ，以及填土的方式和压实程度等因素。
土压力的影响因素
挡墙高度
挡墙高度越大，土压力 越大。
墙体位移
墙体位移越大，土压力 越大。
墙体刚度
墙体刚度越大，土压力 越小。
土壤性质
土壤性质不同，其承载 力和压缩性也不同，从 而影响土压力的大小。
PART 02
静止土压力计算
REPORTING
静止土压力定义
01
静止土压力是指挡土墙不发生任 何方向的位移，墙后填土处于静 止平衡状态，作用在挡墙上的土 压力。
REபைடு நூலகம்ORTING
被动土压力定义
被动土压力定义
在土压力作用过程中，墙后土体处于 受剪切破坏的极限平衡状态，此时作 用在墙背上的土压力即为被动土压力 。
被动土压力的特点
被动土压力的大小等于滑裂面上的剪 切力乘以滑裂面的面积，其作用方向 与墙背垂直。
被动土压力计算公式
公式一：根据库仑土压力理论，被动土 压力可由下式计算
几种常见情况下的土 压力计算
REPORTING
• 土压力计算概述 • 静止土压力计算 • 主动土压力计算 • 被动土压力计算 • 特殊情况下的土压力计算
目录
PART 01
土压力计算概述
REPORTING
土压力定义
土压力计算方法
第五章土压力计算本章主要介绍土压力的形成过程，土压力的影响因素；朗肯土压力理论、库仑土压力理论、土压力计算的规范方法及常见情况的土压力计算；简要介绍重力式挡土墙的设计计算方法。
学习本章的目的：能根据实际工程中支挡结构的形式，土层分布特点，土层上的荷载分布情况，地下水情况等计算出作用在支挡结构上的土压力、水压力及总压力。
第一节土压力的类型土体作用在挡土墙上的压力称为土压力。
一、土压力的分类作用在挡土结构上的土压力，按挡土结构的位移方向、大小及土体所处的三种平衡状态，可分为静止土压力E o，主动土压力E a和被动土压力E p三种。
1．静止土压力挡土墙静止不动时，土体由于墙的侧限作用而处于弹性平衡状态，此时墙后土体作用在墙背上的土压力称为静止土压力。
2．主动土压力挡土墙在墙后土体的推力作用下，向前移动，墙后土体随之向前移动。
土体内阻止移动的强度发挥作用，使作用在墙背上的土压力减小。
当墙向前位移达主动极限平衡状态时，墙背上作用的土压力减至最小。
此时作用在墙背上的最小土压力称为主动土压力。
3．被动土压力挡土墙在较大的外力作用下，向后移动推向填土，则填土受墙的挤压，使作用在墙背上的土压力增大，当墙向后移动达到被动极限平衡状态时，墙背上作用的土压力增至最大。
此时作用在墙背上的最大土压力称为被动土压力。
大部分情况下作用在挡土墙上的土压力值均介于上述三种状态下的土压力值之间。
二、影响土压力的因素1．挡土墙的位移挡土墙的位移（或转动）方向和位移量的大小，是影响土压力大小的最主要的因素，产生被动土压力的位移量大于产生主动土压力的位移量。
2．挡土墙的形状挡土墙剖面形状，包括墙背为竖直或是倾斜，墙背为光滑或粗糙，不同的情况，土压力的计算公式不同，计算结果也不一样。
3．填土的性质挡土墙后填土的性质，包括填土的松密程度，即重度、干湿程度等；土的强度指标内摩擦角和粘聚力的大小；以及填土的形状（水平、上斜或下斜）等，都将影响土压力的大小。
土压力计算
-△ +△
E
Ep
Eo
Ea
o
-△ △a
△p
+△
对同一挡土墙，在填土 的物理力学性质相同的
1. Ea ＜Eo ＜＜Ep
条件下有以下规律： 2. △p ＞＞△a
二、静止土压力计算
作用在挡土结构背面的静止土压力可视为天然土层自重应 力的水平分量 静止土压力强度
z
po Koz
z
h h/3
静止土压力系数 测定方法：
体处于朗肯被动状态时，
45o－/2
墙后土体出现一组滑裂
面，它与小主应力面夹
极限平衡条件
1
3
tan 2
45
o＋
2
＋2c
tan
45 o＋
2
角45o－/2，水平应力 增大到最大极限值
朗肯被动土 压力强度
朗肯被动土压 力系数
pp zK p 2c K p
讨论： 朗肯被动土
压力强度
pp zK p 2c K p
破坏面与竖直面夹角为45o-/2
被动朗 肯状态
处于被动朗肯状态，σ3方向竖直，剪切
破坏面与竖直面夹角为45o＋/2
二、主动土压力
挡土墙在土压力作用下，产
生离开土体的位移，竖向应
h
z
力保持不变，水平应力逐渐
z(σ1)
减小，位移增大到△a，墙后
土体处于朗肯主动状态时，
pa(σ3) 墙后土体出现一组滑裂面，
h
h/3
Ea (1/ 2)h2Ka
hKa
1.无粘性土主动土压力强度与z成正比，沿墙高呈三角形分布
2.合力大小为分布图形的面积，即三角形面积 3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h/3处
土体主动被动土压力概念及计算公式
土体主动被动土压力概念及计算公式土体主动被动土压力是土体在受到外界荷载作用时所产生的压力，主动土压力是土体对结构体施加的压力，被动土压力是结构体对土体施加的压力。
在土体与结构体的相互作用中，主动土压力会导致结构的变形，而被动土压力则会导致土体内部的应力分布。
土体主动土压力的计算公式可以使用库尔曼公式（Coulomb's equation）来进行估算。
库尔曼公式是一个经验公式，它描述了土体内部应力状态与土体属性之间的关系。
其公式如下：Pa=Ka*γ*H*H/2其中，Pa为主动土压力，Ka为活动土压力系数，γ为土体的单位体积重量，H为土体的高度。
活动土压力系数Ka是一个和土体性质有关的参数，它表示了土体的内摩擦角度和地面倾斜角度之间的关系。
常见的计算Ka的方法有查表法、试验法和根据土壤层理进行推测等。
土体被动土压力的计算公式可以使用考虑摩擦角的库尔曼公式（Coulomb's equation considering friction angle）来进行估算。
该公式如下：Pp=Kp*γ*H*H/2其中，Pp为被动土压力，Kp为被动土压力系数，γ为土体的单位体积重量，H为土体的高度。
被动土压力系数Kp是一个和土体性质有关的参数，它表示了土体与结构体之间的摩擦阻力和结构体摩擦角度之间的关系。
常见的计算Kp的方法有查表法、试验法和根据结构体材料进行推测等。
需要注意的是，土体主动和被动土压力都是一种估算值，实际情况可能会有一定的偏差。
在工程设计中，还需要考虑土体颗粒间的相互摩擦力、土体自重、结构体的变形等因素，综合考虑后确定土体主动和被动土压力的具体数值。
总之，土体主动被动土压力的概念是描述土体在受到外界荷载作用时所产生的压力，计算公式可以使用库尔曼公式来进行估算。
活动土压力系数和被动土压力系数是与土体属性有关的参数，需要根据实际情况进行计算。
主动土压力和被动土压力计算公式
主动土压力和被动土压力计算公式土压力是指土体在土体表面上对物体施加的压力。
主动土压力和被动土压力是描述土体与物体之间相互作用的力。
1. Coulomb公式：Coulomb公式是最常用的主动土压力计算公式之一，适用于块状土体或粉状土体与物体之间的相互作用。
其计算公式为：F=0.5×γ×H^2×Ka其中，F为主动土压力，γ为土体的重度（单位体积土体的重量），H为土体的高度，Ka为活动土压系数，与土壤的粒度和摩擦角有关。
在Coulomb公式中，Ka的取值范围一般为0.3~0.45，具体数值根据土壤类型的不同而有所差异。
2. Rankine公式：Rankine公式是另一种常用于计算主动土压力的公式，适用于土体与物体之间的相互作用式塑性土体的情况。
其计算公式为：F=0.5×γ×H^2×(Kp+Ko)其中，F为主动土压力，γ为土体的重度，H为土体的高度，Kp为主动土压系数，Ko为修正系数。
在Rankine公式中，Kp的取值一般为0.33~0.5，与土壤的摩擦角有关；Ko的取值则根据土壤的守恒角决定。
被动土压力是指土体对物体施加的被动力，也即土体对物体的拖力。
被动土压力的计算公式有两种常见的方法，分别为：1.考虑局部角钢抵抗被动土压力：对于一些特殊情况，如果局部设置了角钢或其他抵挡构件用以抵抗被动土压力，可以使用以下公式进行计算：F=A×γ×H×Kp其中，F为被动土压力，A为受力面积，γ为土体的重度，H为土体的高度，Kp为被动土压系数，与角钢的摩擦角有关。
在使用这种计算方法时，需要特别注意局部抵抗构件的设计和施工要求，以确保其能够有效地抵抗土体的被动推力。
2.忽略局部角钢抵抗被动土压力：即假设没有任何局部抵抗力的情况，只考虑土体对物体施加的被动力。
这种情况下，可以使用以下公式进行计算：F=0.5×γ×H×Kp其中，F为被动土压力，γ为土体的重度，H为土体的高度，Kp为被动土压系数，与土壤的摩擦角有关。
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主动土压力和被动土压力计算公式(一)
主动土压力和被动土压力计算公式
1. 主动土压力计算公式
•主动土压力表示土体对结构物外表面施加的压力，一般为土体的推力。
•主动土压力计算公式通常根据不同的土体力学模型选择不同的计算方法。
Coulomb法则
•Coulomb法则是主动土压力计算的一种常用方法，适用于强砂土和礁岩土质。
•Coulomb法则的计算公式为：P a=K a⋅γ⋅H⋅(1+sinδ)
(1−sinδ)
–P a表示主动土压力
–K a表示活动土压力系数
–γ表示土体的体积重度
–H表示土体高度
–δ表示土体的内摩擦角
示例
•假设一段高度为10米的砂土墙，砂土的重度为18kN/m³，内摩擦角为30°，求主动土压力。
•已知数据：
–H=10m
–γ=18kN/m³
–δ=30°
将•根据Coulomb法则的计算公式可得：P a=K a⋅γ⋅H⋅(1+sinδ)
(1−sinδ)
已知数据代入计算可得：P a=K a⋅18kN/m³⋅10m⋅(1+sin30°)
(1−sin30°)
偏应力曲线法
•偏应力曲线法也是常用的主动土压力计算方法，适用于软黏土和弱砂土质。
•偏应力曲线法的计算公式为：P a=K a⋅γ⋅H⋅c⋅tan(ϕ′+ϕ)–P a表示主动土压力
–K a表示活动土压力系数
–γ表示土体的体积重度
–H表示土体高度
–c表示土体的凝聚力
–ϕ′表示土体的内摩擦角
–ϕ表示土体的地下水位倾角
示例
•假设一段高度为8米的软黏土墙，土体的重度为19kN/m³，凝聚力为35kPa，内摩擦角为20°，地下水位倾角为5°，求主动土压力。
•已知数据：
–H=8m
–γ=19kN/m³
–c=35kPa
–ϕ′=20°
–ϕ=5°
•根据偏应力曲线法的计算公式可得：P a=K a⋅γ⋅H⋅c⋅tan(ϕ′+ϕ)将已知数据代入计算可得：P a=K a⋅19kN/m³⋅
8m⋅35kPa⋅tan(20°+5°)
2. 被动土压力计算公式
•被动土压力表示土体对结构物内表面施加的压力，一般为土体的抗力。
•被动土压力计算公式通常根据不同的土体力学模型选择不同的计算方法。
梁式法则
•梁式法则是被动土压力计算的一种常用方法，适用于坚硬土和岩石土质。
•梁式法则的计算公式为：P p=K p⋅γ⋅H⋅(1+sinδ)
(1−sinδ)
–P p表示被动土压力
–K p表示被动土压力系数
–γ表示土体的体积重度
–H表示土体高度
–δ表示土体的内摩擦角
示例
•假设一段高度为12米的坚硬土墙，土体的重度为20kN/m³，内摩擦角为25°，求被动土压力。
•已知数据：
–H=12m
–γ=20kN/m³
–δ=25°
•根据梁式法则的计算公式可得：P p=K p⋅γ⋅H⋅(1+sinδ)
将已知
(1−sinδ)
数据代入计算可得：P p=K p⋅20kN/m³⋅12m⋅(1+sin25°)
(1−sin25°)
基底反力法
•基底反力法也是常用的被动土压力计算方法，适用于软黏土和弱砂土质。
•基底反力法的计算公式为：P p=K p⋅γ⋅H⋅c⋅tan(ϕ′+ϕ)–P p表示被动土压力
–K p表示被动土压力系数
–γ表示土体的体积重度
–H表示土体高度
–c表示土体的凝聚力
–ϕ′表示土体的内摩擦角
–ϕ表示土体的地下水位倾角
示例
•假设一段高度为6米的软黏土墙，土体的重度为18kN/m³，凝聚力为25kPa，内摩擦角为18°，地下水位倾角为7°，求被动土压力。
•已知数据：
–H=6m
–γ=18kN/m³
–c=25kPa
–ϕ′=18°
–ϕ=7°
•根据基底反力法的计算公式可得：P p=K p⋅γ⋅H⋅c⋅tan(ϕ′+ϕ)将已知数据代入计算可得：P p=K p⋅18kN/m³⋅
6m⋅25kPa⋅tan(18°+7°)
通过以上列举的主动土压力和被动土压力计算公式，可以根据不同的土质条件和结构物参数进行土压力的计算和分析，为土木工程设计提供重要的参考依据。