第六章土压力讨论

6）土被压实时，形成类似的楔体，于是由于内摩擦角的影响，当上部压力卸掉后，水平向应力形成了“自锁效应”，历史产生的最大应力条件下的“侧压力”随着最大主应力较小，不完全消散，之后就是在小应力下解锁了。
第九题【88A-闽-借我一生】
关于静止土压力计算中，静止土压力系数K0的取值疑惑：
从上述公式和表格分析，静止土压力系数K0随着无黏性土的密实度增加及黏性土越来越硬，K0取值反而越来越小，到底是什么原理？
极限平衡理论是研究土体处于理想塑性状态时的应力分布和滑动面轨迹的理论。在经典土力学中，假定土体为弹性-理想塑性体，屈服准则采用莫尔库伦准则，根据静力平衡条件和极限平衡条件建立的理论，只考虑处于极限平衡条件下或土体处于破坏时的终极条件下的情况，而不计土体的变形和应力变形过程。对于土体，滑移线理论、极限分析理论与力的极限平衡理论都属于极限状态理论范畴。郎肯、库伦土压力理论都属于极限平衡理论，郎肯，库伦都是达到破坏时的极限平衡状态的应力或静力分析得到的，不同的是郎肯是一点应力状态，而库仑是楔形土体整体极限破坏。为简化计算，郎肯、库伦土压力理论采取了种种假设，因此也导致了其与严格的极限平衡理论之间的误差。
严格的挡土墙土压力解，土体内的滑面是由一段平面和一段对数螺线曲面组成的复合滑动面。
《土压力》（第二版）：郎肯理论假设墙背竖直、完全光滑（ ）（具体适用条件见第十一题），库伦理论假设滑动面为过墙踵的平面。
对于郎肯理论，假设墙背竖直、完全光滑（ ），实际上墙背不可能是完全光滑的，由于墙背摩擦力的存在，相当于破坏包络线更向上倾斜。达到破坏切线对应的最小主应力更小，因此导致郎肯主动土压力偏大；同样，郎肯被动土压力偏小。见下图示意。
要注意的是，基坑规范中的水土分算公式中的前半部分 中的抗剪强度指标要按基坑规范3.1.14执行。
这里有一个地方要注意：对于砂质粉土，当缺乏有效应力强度指标时，采用CU试验或直剪固结快剪指标时，这属于总应力指标，但是仍然是水土分算，但是有c值，要注意Z0。
第十五题【80B-甘-小明】
高大钊《疑难笔记二》计算土压力时，什么时候用水土合算，什么时候用水土分算，二者区别到底是什么？
【解答】：
请阅读土力学相关教材，
1）、2）应选择具有较高的长期强度和较大的透水性的良好回填料，理想的填料是卵石、砾石、粗砂、中砂，因为产生的主动土压力小，尽量不要采用黏性土、膨胀土等，因为会差生额外的土压力，且黏性土蠕变，会造成主动土压力向静止土压力发展，侧压力变大，显然安全性降低。
3）如果只能选择黏性土作为填料的话，矮墙更适用，黏性土的蠕变使侧压力增大，高墙的土压力作用位置较高，抗倾覆显得更加重要，高位置的侧压力增大会导致抗倾覆安全系数降低，与矮墙相比，更加不利。
但是从地表均布荷载作用方向来看，应该是竖直向下的，即此题应该有个cosβ。
第十一题【68B-鲁-铁蛋】
除了下面的情况1,情况2、情况3、情况4、这些都是朗肯理论的特殊情况吧？有无普遍性？
【解答】：教材上的适用，是具有普遍性的，只要是这四种情况，可以用郎肯土压力公式计算，图c、d是坦墙，土压力在计算面是水平的。
建筑基坑规范中，水土分算时，给出了下面的公式，请问公式中最后一项ua和up是不是可以理解为作用于支档结构的水压力？也就是说，这个公式计算出的对支护结构的压力已经包括了水压？计算结果如果再加上三角形分布的水压就重复计算了?
【解答】
水土分算时，公式括号中的 就是有效自重应力，在算完有效应力指标的土压力之后，再加上水压力，按此规范图上的公式，已经包含了水压力，无需再重复加了。
第六题【80B-甘-小明，83B-冀-怀公】
请问，如果对于同一种黏土，采用CU试验或固结快剪试验、UU试验的抗剪强度指标，即采用有效应力指标与总应力指标，主动土压力、被动土压力区别是1、使用有效应力强度参数 、 时，
与有效应力表示的破坏包线 相切的应力圆就是有效应力圆，
是有效应力，在地下水位以下按 计算， ，不要忘了最后还要加上水压力 ，因为在地下水位以下总垂直应力 ，该公式包含了 项。
请阅读土力学相关教材12应选择具有较高的长期强度和较大的透水性的良好回填料理想的填料是卵石砾石粗砂中砂因为产生的主动土压力小尽量不要采用黏性土膨胀土等因为会差生额外的土压力且黏性土蠕变会造成主动土压力向静止土压力发展侧压力变大显然安全性降低
土力学讨论
（第六章土压力）
鱼儿群
2015年3月14、15日
感谢群里的各位战友提问、解答，大家积极的提问、认真的探讨，加深了对问题的理解，对基本概念提高了认识，提醒了一些需要注意的陷阱......现将本次讨论整理在此，具体解答人不再一一罗列，这是集体智慧的结晶，希望大家认真学习。限于认识不够深刻，整理不当地方请不吝赐教。
库伦理论考虑了墙背摩擦，但是把土体中的滑动面假定为平面，此假定使得滑动楔形体平衡所必须满足的力学对任一点力矩之和等于零（ ）的条件不一定能满足，这是造成被动土压力存在很大误差的重要原因。对主动土压力而言，最容易滑动的面是产生土压力最大的面，它不一定是平面，而平面滑动比复合滑动面困难，因此库伦主动土压力比实际的要小，相应的，被动土压力是能产生推力最小的面，不一定是平面，而平面滑动需要更大的推力，因此库伦被动土压力比实际值大。
第一题【90B-鲁-秘书长】
什么是极限平衡理论解？它和郎肯，库伦有什么区别？
【解答】：
关于这题，秘书长的意思是想问郎肯、库伦土压力计算结果与严格的极限平衡理论解的区别，即郎肯、库伦土压力公式计算结果与实际情况存在什么误差，为什么存在这些误差。
请大家详细阅读李广信老师的《土力学》第二版6.5.3计算误差，另外，附录Ⅶ也有一点点极限平衡理论介绍。
第十三题【67A-豫-盛】
是不是只要挡土墙背粗糙，和填土的摩擦角不等于零，就必须用库仑土压力求解？
【解答】：这种情况不适用郎肯土压力，但不是必须用库伦土压力，还可以用力矢量和三角形解答，尤其是墙后有限土体的情况，有时候不能出现库伦土压力公式所需要的破裂角，库伦土压力就不适用了。
第十四题【93B-云-杰】
82B提到的高大钊老师的解答， 是竖直向的等效厚度（图中的蓝色线），因此就会出现：
分子上有一个
等效重量
而如果等效厚度是垂直线（图中的红色线），则 ,
分子上就没有 ，等效重量 ，均布荷载大小是 ，图上画的是竖直的，那应该是它的大小，其实它是垂直于地表的。
就类似图(b)显示的是土压力的大小分布，但并不是土压力的方向，因为墙背是斜的，土压力并不是水平作用，而是有一个墙背摩擦角，例如图(c)。我认为李广信老师的书上是这么想的。
【解答】：
索科洛夫斯理论是严格的极限平衡理论，肯定是一套理论解，那么它的系数就肯定不止这些，任意角度的情况应该是公式计算或查图，表格形式一般不能查任意值。索科洛夫斯解的系数不能直接就当成库伦土压力系数，库伦土压力系数是有其假设条件的，即假设滑动面为通过墙踵的平面，而索科洛夫斯解的滑动面由一段平面和一段对数螺线曲面组成的复合滑动面。
第十二题【67A-豫-盛】
求挡土墙抗倾覆稳定安全系数，计算倾覆力矩和抗倾覆力矩时，是按绕墙趾转动还是绕墙踵转动计算？
【解答】：挡土墙抗倾覆，是指抵抗背后被土推倒的趋势，墙趾是转动点，类似于人要往前倒的时候，是以脚趾头为支点的，即使你面前用一根棍子撑住，棍子的力矩是抵抗力矩，它的力臂也是通过脚趾头，而不是脚后跟。那要是脚后跟，就是向后倒了。墙底面与地基之间属于接触关系，是抗压而不是抗拉，在背后推力下，墙踵是受拉的，力大于一定程度，就脱离了。
【解答】：
库伦土压力系数是由公式计算的，公式里面角度种类多，易混淆，可以做一些常用角度的表格，但是对于任意角度还是公式或查图才行。
第五题【68B-鲁-铁蛋、80B-甘-小明】
1）从有利于挡土墙稳定的角度出发，应选择什么样的土料作为墙后填土？
2）如果只从减小土压力的角度考虑，应如何选用挡土墙的填料？
3）如果采用粘性土作为墙后填料，对于高的挡土墙与矮挡土墙，哪一种更适合粘土填料？
【解答】：
对于无粘性土， ，e增加，Dr减小，因此 减小，即 随e增大而增大。
对于粘性土，含水量越高，颗粒间越润滑， 减小，则 增大，即粘性土越硬， 越小。
也可以这样感性理解：土流动性越强，K0越大，如果后面是刚体，那K0=0，如果是水，K0=1，即土越松软，K0越大，越紧密，K0越小。
第十题【82B-京-岩土必过】
【解答】：
破裂面与大主应力作用面的夹角是 这是从土的一点应力状态分析得到的。对于竖向作用力为大主应力时（主动土压力状态），破裂面与水平面的夹角为 ，当水平向作用为大主应力时（被动土压力状态），破裂面与水平面的夹角为 ，这里需要注意的是，如果墙背后土体中能够形成郎肯或库伦公式的破裂角时，才能用相应公式，不然是不能用的，这时候的破裂角就不是 或 ，需要根据具体情况分析，用力矢量和来计算。
2、总应力强度指标， ，
是总应力，是按照 计算的，这里不需要最后再加上 了。
第七题【93B-云-杰】
支挡结构的破裂角一直是个难点，墙背直立光滑，土顶面水平的时候，破裂角是45+φ/2，那么，下图所示的墙背不直立，土顶面不水平时候呢？如果土顶面还有均布荷载作用呢？粘性土和无粘性土的破裂角是一样的计算方法吗？
实际上是最危险的滑裂面。如果画一条很平缓的滑裂面，过墙脚，那么抗滑力会很大，不会下滑；如果画一个很陡的滑裂线，下滑力很小，也不会下滑。最危险的最可能下滑，最危险的下滑力又大，抗滑力又小，作用在墙上的压力最大。是主动土压力（库伦）
第二题【90B-鲁-秘书长】
索科洛夫斯解的系数就书上这些吗？有没有更全的？比如给定任意角度都能查表得出kp和ka，索科洛夫斯解的系数能不能直接就当成库伦土压力系数？
【解答】：
可以从以下几点加以领会：
1）埋深越大，其受到的上部荷载越大，把土样取出来做试验的时候，土样其实都是超固结土，只有试验时加载恢复到先期固结压力时，才能变成正常固结土。
2）超固结土是历史上受到的压力大于现在的压力的土，在这个时候施加竖向压力，由于土本身以及被压得很密实了，由于孔隙引起的变形已经影响不明显了，土体就会向着横向发展，所以K0>1。
清华土力学二版第244-245页上的连续均布荷载下主动土压力的库伦图解法中，公式缺少一项指标（图片中公式用橘色添加的符号），此问题是和高大钊的土质学与土力学三版中相关公式对比发现的，错误的原因是总荷载G计算中出现错误导致的。具体比较分析的过程见下图：到底哪个公式是对的，请大神们确定一下。
【解答】（82B的照片，可能有人看不清楚，我示意的画了一个）
在选择材料时，要保持主动土压力状态并能透水是关键。
需要注意的是，108-闲云说“因为砂土φ大，ka小，所以Ea就小，所以高墙用砂土，而矮墙φ值小，Ea大，但粘土c值，对于矮墙c值减小的幅度大于φ值增大的，矮的用砂土肯定不好了，矮的有c值，可能不存在Ea，因为是矮墙，c值可能使得e＝0”。我认为，即使是矮墙，同样排水顺畅条件下，能用砂土还是不用粘土。即使是矮墙，黏性土的C有可能导致Z0大于墙高，这样墙后都开裂，不要以为开裂了就安全，从实际来讲，墙后都开裂了，容易渗水，产生一系列病害，反而不安全。
第三题【90B-鲁-秘书长】
土力学上库伦土压力系数和边坡规范上土压力系数表达式不一样，考试时必须用规范上的吗？
【解答】：
根据试题信息判断是采用哪本规范，如果考题指定哪本规范，那么就要采用规范上的表达方式。
第四题【90B-鲁-秘书长】
有没有这样一个表格：知道任意角度，就能查到库伦的kp、ka的值（考试会节省很多时间）
采用库伦数解法时，E是θ的函数，求dE/dθ=0对应的θ值，就是土压力极值，此时应对应一个θ,该θ就是破裂面与基底面的夹角。
破裂角是与墙后土性质有关，与墙后地形限制有关，当墙后条件满足郎肯与库伦土压力假设时，土性不同，破裂角不同；土质不变，其他条件改变不改变破坏角。
第八题【82B-京-岩土必过】
清华土力学二版第222页上：“可以看出，对于OCR较大的超固结土，Ko值可大于1.0”，从图6-8上也可以看出，OCR越大Ko值越大，那为什么超固结土更容易向水平向变形（或施压）呢？
3）土体在自然固结或荷载作用下固结时，土体中水分逐渐渗出，土体颗粒间更为密实，进而提高了土体强度，k0系数就会增大。
4）是不是在压力小于前期固结压力时，发生的是剪胀，所以水平向的应变就大，所以静止土压力系数就很大。
5）因为超固结土的密实度相对于此时的应力来说是非常大的，结果在承受小的应力下反而把拉紧的弹簧给搞蹦来了，密度变小，体积就要变大，也就是剪胀。