土力学土压力计算
土力学完整课件---6第6章土压力计算
2. △p ≈10△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：
1.通过侧限条 件下的试验测定
Eo
1 2
H
2Ko
K0z
静止土压力 系数
2.采用经验公
式K0 = 1-sinφ’ 计算
3.采用经验值
D
paC上 ( 1h1 2h2 )Ka2
C点下界面 paC下 ( 1h1 2h2 )Ka3
D点
paD ( 1h1 2h2 3h3 )Ka3
3.墙后填土存在地下水（以无黏性土为例,水上水下φ相同）
h1
A
水上水下按不同土层考虑。 水下部分墙背上的侧压力有
B
土压力和水压力两部分，计 算土压力时水下土层用浮重
度。
H
h2
C
(h1+ h2)Ka
主动土压力
A点
paA 0
B点 paB h1Ka
C点 paC (h1 h2 )Ka
wh
2
水压力强度
B点 C点
pwB 0
pwC wh2
六、例题分析 【例】挡土墙高5m，墙背竖直、光滑，墙后填土面水
平，共分两层。各层的物理力学性质指标如图所示，试
求主动土压力Ea，并绘出土压力分布图
＝
a
1 2
17.5
4.5
2
0.480 85.1kN / m
Eaδ
=20oε=10o
土压力作用点在距墙底
H/3=1.5m处
4.5
m H/3
B
§6.4 朗肯理论与库仑理论的比较
(完整版)土力学土压力计算
第六章 挡土结构物上的土压力第一节 概述第五章已经讨论了土体中由于外荷引起的应力，本章将介绍土体作用在挡土结构物上的土压力，讨论土压力性质及土压力计算，包括土压力的大小、方向、分布和合力作用点，而土压力的大小及分布规律主要与土的性质及结构物位移的方向、大小等有关，亦和结构物的刚度、高度及形状等有关。
一、挡土结构类型对土压力分布的影响定义：挡土结构是一种常见的岩土工程建筑物，它是为了防止边坡的坍塌失稳，保护边坡的稳定，人工完成的构筑物。
常用的支挡结构结构有重力式、悬臂式、扶臂式、锚杆式和加筋土式等类型。
挡土墙按其刚度和位移方式分为刚性挡土墙、柔性挡土墙和临时支撑三类。
1．刚性挡土墙指用砖、石或混凝土所筑成的断面较大的挡土墙。
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。
2．柔性挡土墙当墙身受土压力作用时发生挠曲变形。
3．临时支撑边施工边支撑的临时性。
二、墙体位移与土压力类型墙体位移是影响土压力诸多因素中最主要的。
墙体位移的方向和位移量决定着所产生的土压力性质和土压力大小。
1.静止土压力（0E ）墙受侧向土压力后，墙身变形或位移很小，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，墙上承受土压力称为静止土压力0E 。
2.主动土压力（a E ）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，直至土体达到主动平衡状态，形成滑动面，此时的土压力称为主动土压力。
3.被动土压力（p E ）挡土墙在外力作用下向着土体的方向移动或转动，土压力逐渐增大，直至土体达到被动极限平衡状态，形成滑动面。
此时的土压力称为被动土压力p E 。
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：p E >0E > a E在工程中需定量地确定这些土压力值。
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。
《土力学》教程 6 土压力计算
《土力学》教程 6 土压力计算
在土力学中，土压力是指土壤对结构或者潜孔壁的压力。
它的计算在工程设计和施工过程中非常重要。
下面是关于土压力计算的几个重要方面：
1. 土压力类型：
根据土体排列方向，土压力可分为垂直于墙面的压力（横向土压力）和平行于墙面的压力（竖向土压力）。
2. 土体受力情况：
土壤对墙面的压力主要是由于土壤重力和土壤内部摩擦力等因素引起的。
如果土壤是干燥的，那么对墙面的压力就主要受到土重力作用。
如果土壤是湿润的，则需要考虑土壤内部摩擦力对墙面的影响。
3. 土体参数的确定：
在计算土压力时需要先确定土壤的内部摩擦角和土壤的内摩擦系数。
这些参数通常可以通过计算土壤试验或者实验室试验来确定。
4. 土压力的计算公式：
在计算垂直于墙面的压力（横向土压力）时，可以使用库伦(Coulomb)公式：
P = KaγH^2/2
其中，“P”表示土压力，“Ka”表示土体活动系数，“γ”表示土体单位重量，“H”表示土体高度。
在计算平行于墙面的压力（竖向土压力）时，可以使用排土曲线法或者排土公式来计算。
排土公式中主要包括：卡苏戈(Katsugo)公式，里米曼(Remmingan)公式等。
以上就是土压力计算的一些重要方面，通过正确使用公式和参数可以实现更准确的土压力计算，在土木工程中确保结构和基础的稳定性和可靠性。
土力学第七章土压力计算
土力学第七章土压力计算土力学是研究土体在外力作用下的力学性质与变形规律的学科。
而土压力是指土体受到外界施加的压力作用时所产生的抗力。
在土力学中，土压力计算是一个非常重要的内容，它涉及到土体在各种条件下的力学行为与变形。
本文将介绍土压力计算的相关知识。
土压力的计算一般分为两种情况，分别是水平荷载下的土压力和垂直荷载下的土压力。
对于水平荷载下的土压力，可以根据库仑理论进行计算。
库仑理论认为，土体受到的水平荷载越大，土体的抗力越大。
根据库仑理论，可以计算出土体单位面积上的土体水平抗力Fh，公式如下：Fh=Ka*γ*H*H/2其中，Fh为土体单位面积上的土体水平抗力，Ka为估计参数，γ为土体的体积重力，H为土面到超载面的水平距离。
对于垂直荷载下的土压力，可以根据黑力塔法进行计算。
黑力塔法认为，土体受到的垂直荷载越大，土体的抗力越大。
根据黑力塔法，可以计算出土体单位面积上的土体垂直抗力Fv，公式如下：Fv=γ*H*Kp其中，Fv为土体单位面积上的土体垂直抗力，γ为土体的体积重力，H为土面到超载面的垂直距离，Kp为垂直荷载的系数。
在实际的土压力计算中，需要考虑到土体的压缩性、土体的内摩擦角、土体的孔隙水压力等因素。
通过考虑这些因素的影响，可以更准确地计算出土体的压力。
此外，还可以根据实际工程的情况，选择适当的数值方法进行土压力计算，如有限差分法、有限元法等。
总结起来，土压力计算是土力学中的一个重要内容，它涉及到土体在各种条件下的力学行为与变形。
通过库仑理论和黑力塔法等方法，可以计算出土体单位面积上的土体水平抗力和垂直抗力。
在实际的土压力计算中，需要考虑到土体的压缩性、内摩擦角、孔隙水压力等因素，选择适当的数值方法进行计算。
希望本文对土压力计算的理解有所帮助。
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。
静止土压力系数计算公式
静止土压力系数是土力学中一个重要的参数，它可以用来衡量土体内部的压力分布。
在设计和建造土结构时，静止土压力系数是非常重要的。
它可以帮助设计者更好地理解土体内部的压力分布，从而更好地设计出更加安全和结实的土结构。
静止土压力系数的计算公式主要有以下几种：
1. 基于力学模型的计算公式：该公式使用力学模型来计算土体内部的压力分布，公式为：P=Ks*(1-sinα)，其中Ks为静止土压力系数，α为土体内部的压力分布角度。
2. 基于塑性模型的计算公式：该公式使用塑性模型来计算土体内部的压力分布，公式为：P=Ks*(1-sinα)^m，其中Ks为静止土压力系数，α为土体内部的压力分布角度，m为塑性模型的系数。
3. 基于土体强度模型的计算公式：该公式使用土体强度模型来计算土体内部的压力分布，公式为：P=Ks*(1-sinα)^n，其中Ks为静止土压力系数，α为土体内部的压力分布角度，n 为土体强度模型的系数。
以上是关于静止土压力系数计算公式的介绍，它们可以帮助设计者更好地理解土体内部的压力分布，从而更好地设计出更加安全和结实的土结构。
土压力理论及计算
土压力理论及计算土压力是指土体受到外界荷载作用时产生的抵抗力。
研究土压力是地工工程、岩土工程和土力学等领域的基本问题之一、了解土压力的分布以及如何准确计算土压力对于土木工程的设计和分析非常重要。
本文将介绍土压力的理论及计算方法。
土压力的理论基础是库仑理论。
库仑理论是由法国科学家库仑在18世纪中期提出的，他认为土体颗粒与颗粒之间是通过间隙水分子构成的水桥相互连接的。
当外荷载作用于土体时，颗粒与间隙水分子之间的水桥被破坏，颗粒之间开始相互移动，随着移动，水桥逐渐破坏，最终形成土体的结构稳定。
库仑理论认为土体的内摩擦角决定了土体的内摩擦力，而内摩擦力是土压力产生的主要原因。
土压力的计算方法主要有两种：活动土压力和静止土压力。
活动土压力是指当土体受到外荷载作用时，土体内部颗粒会发生相对移动，从而产生土压力。
活动土压力的计算方法根据库仑理论以及土体内部颗粒间的摩擦力来进行。
静止土压力是指当土体受到外荷载作用时，土体内部颗粒不发生相对移动，从而产生土压力。
静止土压力的计算方法根据土体的重力和内摩擦力来进行。
对于活动土压力的计算，可以使用库仑公式。
库仑公式的表达式为：Pa=Ka*γ*H,其中Pa表示活动土压力，Ka表示活动土压力系数，γ表示土体的体积重量，H表示土体的高度。
活动土压力系数Ka是根据土体的内摩擦角来确定的。
活动土压力系数的大小取决于土体的类型和粒径分布等因素。
对于静止土压力的计算，可以使用库仑公式的变形公式。
静止土压力的计算需要考虑土体的内摩擦角以及土体与结构物之间的摩擦力。
静止土压力的计算公式为：Ps = γ * H + Σ(γi * Hi * tan αi), 其中Ps表示静止土压力，γi表示土体各层的体积重量，Hi表示土体各层的高度，αi表示土体与结构物之间的摩擦角。
静止土压力的计算中需要考虑土体的水平抗力和垂直抗力。
除了库仑公式，还有其他一些方法可以用于计算土压力。
例如，面积平衡法可以通过土体的重力平衡和水平面的摩擦力来计算土压力。
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、被动土压力是土力学中常用的概念。
土体主动土压力指土体对支撑结构施加的压力，而被动土压力指支撑结构对土体施加的压力。
在土木工程设计和施工过程中，准确计算土体主动、被动土压力是保证结构安全和经济的关键。
首先，我们来讨论土体主动土压力。
土体主动土压力是土体对支撑结构施加的水平压力，通常被描述为土体在一定深度下的水平压力或水平力矩。
主动土压力的大小取决于土体的性质、土体参数以及土体与支撑结构之间的摩擦力。
常用的主动土压力计算公式有以下几种：1.集中力法集中力法是最常用的计算土体主动土压力的方法之一、该方法假设土体的压力是一个合力作用在支撑结构上，在计算时通常使用Coulomb公式：F=Ka*γ*H^2/2其中，F是土体对支撑结构施加的水平力，Ka是活动土压力系数，γ是土体的重度，H是土体的深度。
Ka的数值通常根据土体的稳定性和内摩擦角确定，可以通过试验和经验公式得到。
2.力均衡法力均衡法是另一种常用的计算土体主动土压力的方法。
该方法利用支撑结构处的力均衡条件，将土体的压力视为一个三角形分布，计算土体压力的大小以及作用点的位置。
土体主动土压力的计算公式可以根据具体情况进行修正和优化，例如考虑土体的非饱和状态、土壤侧向变形等因素。
接下来，我们来讨论土体被动土压力。
土体被动土压力是支撑结构对土体施加的水平压力，主要由支撑结构的刚度和应变引起。
当土体受到施加压力时，土体会发生侧向变形，从而形成被动土压力。
被动土压力的大小取决于支撑结构的刚度和土体的性质。
常用的被动土压力计算公式有以下几种：1. Rankine公式Rankine公式是最常用的计算土体被动土压力的方法之一、该方法假设土体的压力是一个合力作用在土体底部，在计算时通常使用以下公式：F=KP*γ*H其中，F是支撑结构对土体施加的水平力，KP是被动土压力系数，γ是土体的重度，H是土体的深度。
KP的数值通常根据土体的稳定性和内摩擦角确定，可以通过试验和经验公式得到。
几种常见情况下的主动土压力计算
几种常见情况下的主动土压力计算在土力学中，主动土压力是指土体对于结构物或者地下工程施加的水平方向的力。
主动土压力的计算对于结构物的设计和地下工程的施工具有重要意义。
以下是几种常见情况下的主动土压力计算方法。
1. Rankine理论Rankine理论是最常用的土压力计算方法之一，适用于无摩擦或仅有较小摩擦角的土壤。
根据Rankine理论，主动土压力的计算公式如下：Ka = (1-sinφ) / (1+sinφ)P=Ka*γ*H^2其中，Ka为土壤的活动系数，φ为土壤的内摩擦角，γ为土壤的重度，H为土壤的高度。
这个理论假设土壤在主动状态下形成一个楔形，压力分布为一个三角形。
但是Rankine理论忽略了土壤内部的摩擦力和土壤的非饱和状态。
2. Coulomb理论Coulomb理论考虑了土壤内部的摩擦力，并将土壤看作是由粘聚力和摩擦力组成的。
主动土压力的计算公式如下：Ka = tan^2(45 - φ/2)P=Ka*γ*H^2其中，φ为土壤的内摩擦角。
Coulomb理论适用于存在较大摩擦角的土壤和土壤受较大应力影响的情况。
但是这个理论忽略了土壤的非饱和状态和应用于非粘聚土的情况。
3.基坑支护中的主动土压力在基坑支护中，土壤会对基坑的支护结构施加水平方向的压力。
主动土压力的计算需要考虑支护结构的刚度和支护结构与土壤之间的摩擦力。
主动土压力的计算可以根据斜坡平衡原理进行，即土壤的自重力、支护结构的阻力和土壤与支护结构之间的摩擦力之间需要达到平衡。
主动土压力的计算公式可以通过不同的支护结构类型和土壤性质进行简化和适应性修改。
4.土堤护坡中的主动土压力在土堤护坡工程中，土壤会对护坡结构施加水平方向的压力。
主动土压力的计算需要考虑土壤的摩擦力和土壤的内摩擦角。
与基坑支护不同的是，对于土堤护坡工程来说，土壤的摩擦力对主动土压力的贡献更为显著。
主动土压力的计算可以通过考虑土壤的侧向地层压缩系数和土壤的内摩擦角来进行。
土力学第六章土压力计算
第六章挡土结构物上的土压力第一节概述第五章已经讨论了土体中由于外荷引起的应力，本章将介绍土体作用在挡土结构物上的土压力，讨论土压力性质及土压力计算，包括土压力的大小、方向、分布和合力作用点，而土压力的大小及分布规律主要与土的性质及结构物位移的方向、大小等有关，亦和结构物的刚度、高度及形状等有关。
一、挡土结构类型对土压力分布的影响定义：挡土结构是一种常见的岩土工程建筑物，它是为了防止边坡的坍塌失稳，保护边坡的稳定，人工完成的构筑物。
常用的支挡结构结构有重力式、悬臂式、扶臂式、锚杆式和加筋土式等类型。
挡土墙按其刚度和位移方式分为刚性挡土墙、柔性挡土墙和临时支撑三类。
1．刚性挡土墙指用砖、石或混凝土所筑成的断面较大的挡土墙。
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。
2．柔性挡土墙当墙身受土压力作用时发生挠曲变形。
3．临时支撑边施工边支撑的临时性。
二、墙体位移与土压力类型墙体位移是影响土压力诸多因素中最主要的。
墙体位移的方向和位移量决定着所产生的土压力性质和土压力大小。
1.静止土压力（0E ）墙受侧向土压力后，墙身变形或位移很小，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，墙上承受土压力称为静止土压力0E 。
2.主动土压力（a E ）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，直至土体达到主动平衡状态，形成滑动面，此时的土压力称为主动土压力。
3.被动土压力（p E ）挡土墙在外力作用下向着土体的方向移动或转动，土压力逐渐增大，直至土体达到被动极限平衡状态，形成滑动面。
此时的土压力称为被动土压力p E 。
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：p E >0E > a E在工程中需定量地确定这些土压力值。
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。
土力学与基础工程第六章土压力计算
第一节 概述
• 土建工程中许多构筑物如挡土墙、隧道和基坑 围护结构等挡土结构起着支撑土体，保持土体 稳定，使之不致坍塌的作用；
• 而另一些构筑物如桥台等则受到土体的支撑， 土体起着提供反力的作用，如图6-1所示。
土力学与基础工程第六章土压力计 算
填土面
E
E
码头
隧道侧墙
挡土墙发生事故的例子
• 多瑙河码头岸墙滑动
土力学与基础工程第六章土压力计 算
• 英国伦敦铁路挡土墙滑动图
土力学与基础工程第六章土压力计 算
垮塌的重力式挡墙 土力学与基础工程第六章土压力计 算
垮塌的护坡挡墙
土力学与基础工程第六章土压力计 算
失稳的立交桥加筋土挡土墙
土力学与基础工程第六章土压力计 算
• E0与水平方向的夹角由下式求得：
• 再通过三角关系可求得E0与AB面法线之间的夹角δ为：
E0的作用点在距墙底 h/3 处。
土力学与基础工程第六章土压力计 算
第三节 朗肯土压力理论
土的极限平衡状态 半空间的应力状态
土压力 的计算
方法
• 基本假设 ：
(1) 作用在AB’面上的静止 土压力E0可按式(6-5)求得：
作用方向水平向左；
土力学与基础工程第六章土压力计 算
(2) 土体自重
• 作用方向垂直向下； • 式中ε——墙背倾角，°。
• (3)作用在墙背AB上的土反力E0。 • 根据土楔体ABB‘的静力平衡条件可得：
土力学与基础工程第六章土压力计 算
土力学与基础工程第六章土压力计 算
• 土的静止土压力系数K0值可在室内用K0三轴仪或应力路径三 轴仪测得；在原位则可用自钻式旁压仪测试得到。
45几种常见情况下的土压力计算
45几种常见情况下的土压力计算土压力计算是土力学中的一个重要内容，广泛应用于土木工程的设计和施工中。
不同情况下的土压力计算方法也不尽相同。
下面将介绍几种常见情况下的土压力计算方法。
1.平面土体的土压力计算：平面土体是指土体底面为一个平面的情况，常见于基础承台、挡墙等工程中。
在计算平面土体的土压力时，可以采用库培公式进行计算。
库培公式为：P=K×γ×H，其中P为土体的垂直土压力，K为土压力系数，γ为单位体积重量，H为土体高度。
土压力系数K的取值范围一般为0.5-1.2，具体取值需根据土壤类型、倾角等因素确定。
2.斜面土体的土压力计算：斜面土体是指土体底面倾斜的情况，常见于坡面、挡墙等工程中。
在计算斜面土体的土压力时，需要考虑坡度对土压力的影响。
一般情况下，可以采用库培公式配合附加应力公式进行计算。
附加应力公式为：δP = 0.5 × K × γ × H × (1 + cosα)，其中δP为附加应力，α为土体与水平面的夹角。
土压力计算结果为垂直土压力P加上附加应力δP。
3.受水压力影响的土压力计算：在水下工程中，土体受到水压力的影响，会导致土压力产生变化。
在计算受水压力影响的土压力时，需要考虑水面上下土体的平衡。
可以采用阿基米德原理进行计算，即水下土体所受土压力等于土体所受水压力的大小。
水压力的计算可以采用水压力公式P=γ_w×H，其中γ_w为水的单位体积重量，H为水深。
4.侧压作用下的土压力计算：在一些工程中，土体可能同时受到水压力和侧压力的作用，如桩基础、沉井等。
在计算受侧压作用下的土压力时，需要考虑土体的侧压力和垂直土压力之间的关系。
可以采用侧压力系数来表达侧压力和垂直土压力的比值。
侧压力系数的取值范围一般为0.2-0.5，具体取值需要根据土体性质、水平应力等因素确定。
5.土体长期变形后的土压力计算：土体长期变形会导致土压力的变化，如土体的沉降、固结等。
土力学土压力计算
土力学土压力计算土力学是土木工程和地质科学中的一个重要分支，研究土壤的力学性质和土体的变形规律。
土压力计算是土力学中的基础问题之一，它是通过计算土壤对结构物或地下设施所产生的压力来确定结构物或地下设施的稳定性和安全性。
本文将介绍土压力计算的基本原理和一些常用的计算方法。
从力学的角度来看，土壤的压力是由土壤自身的重力和外部应力共同作用产生的。
土压力的计算涉及到土壤的物理和力学性质，通常需要考虑土壤的强度、压缩性、黏聚力等参数。
根据实际情况和需要的精确程度，土压力的计算可以使用简化计算方法或复杂的数值计算方法。
简化计算方法常用于土力学初步设计和工程实践中，其中最常用的方法是“活动土压力”和“静止土压力”计算。
活动土压力是指土壤在结构物或地下设施周围处于活动状态时产生的压力，通常采用楔形活动土压力图或Coulomb静态地压力图进行计算。
静止土压力是指土壤在受到结构物或地下设施作用后达到静止状态时产生的压力，通常采用K0公式或Rankine公式进行计算。
活动土压力计算需要确定土壤的内摩擦角和重度，公式如下：Pa = Ka * γ * H^2 * [(tan^2(φ) - tan^2(α))/(tan^2(φ) + tan^2(α))] / [(1 - sin(φ)) * (1 + sin(φ + α))]其中，Pa为活动土压力，Ka为活动土压力系数，γ为土壤的单位重量，H为土体高度，φ为土壤的内摩擦角，α为土壤背面与斜面间的夹角。
静止土压力计算需要确定土壤的内摩擦角和内聚力，公式如下：Ps = Ks * γ * H^2 * [1 - sin(φ)] / [1 + sin(φ)]其中，Ps为静止土压力，Ks为静止土压力系数，γ为土壤的单位重量，H为土体高度，φ为土壤的内摩擦角。
除了上述的简化计算方法外，还有一些复杂的数值计算方法，如有限元分析方法和数值模拟方法等。
这些方法通常需要借助计算机软件进行计算，可以考虑更多的土壤参数和结构物的几何形状，得到更精确的土压力结果。
土压力—常见情况下土压力的计算(土力学课件)
1．填土面有连续均布荷载
h' h cos cos cos( )
墙顶土压力 墙底土压力
ea γhKa ea γ(h H )Ka
作用位置在梯形面积形心处， 法线上侧与墙背法线成 δ角
2．成层填土
第一层土顶面处 ea γhKa
第一层底面处 ea γ(h H )Ka
Ea
1 2
4 24
1 2
2 (24
30.7)
10（3 kN/m）
朗肯土压力理论的应用-作业2
作用在墙背上的水压力呈三角形分布，合力为该 分布图的面积
Ew
1 2
20
2
2（0 kN/m）
作用在墙上的总侧压力为土压力与水压力之和
E Ea Ew 103 20 12（3 kN/m）
24
临界深度
z0
2c Ka
q
210 19 0.528
15 19
0.6（6 m）
在墙底处土压力强度
a
(
H
q) tan2
45
2
2c
tan
45
2
=56.（3 kPa）
朗肯土压力理论的应用-作业4
主动土压力为土压力分布图面积，即
Ea
1 2
(7
0.66) 56.3
17（8 kN/m）
合力作用点距墙底距离为
解
在墙顶处 σa=0
在墙顶下4m处
a
z tan2
45
2
18 4
tan
45
30 2
24
在墙顶下6m处
a
(
h1
' h2 ) tan2
土压力计算方法范文
土压力计算方法范文土压力是指土体对其中一受力体的压力。
在土力学中，计算土压力是非常重要的，可以应用于土体力学、支护结构的设计等方面。
土压力的计算方法主要有以下几种：Coulomb土压力理论、Rankine土压力理论、扩展库仑土压力理论、排孔土压力理论等。
1. Coulomb土压力理论：Coulomb土压力理论是最早提出的土压力理论之一、该理论假设土体受力状态为塑性，土体内摩擦角为常数，无内聚力。
根据该理论，计算土压力的公式为：土压力 = (Ka - Kp) * γ * H * cos²α其中，Ka为土体内摩擦角的正切值，α为受力体与水平面的夹角，γ为土体的单位重量，H为土体的高度。
Coulomb土压力理论可以用于计算土体对静止的受力体的压力。
2. Rankine土压力理论：Rankine土压力理论是一种经验的土压力理论，也称为裂隙法。
该理论假设土体具有内聚力，根据土体的强度参数计算土压力。
根据该理论，计算土压力的公式为：土压力 = (K0 - Ke) * γ * H + 2 * Ke * γ * H * tanα其中，K0为土体侧压力系数，Ke为土体内聚力系数，γ为土体的单位重量，H为土体的高度，α为受力体与水平面的夹角。
Rankine土压力理论可以用于计算土体对正在运动中的受力体的压力。
3. 扩展库仑土压力理论：扩展库仑土压力理论是对Coulomb土压力理论的改进，考虑了土体的内聚力。
该理论主要是通过考虑土体的摩擦力和内聚力来计算土压力。
计算土压力的公式为：土压力= Ke * γ * H * cos²α其中，Ke为土体内聚力系数，γ为土体的单位重量，H为土体的高度，α为受力体与水平面的夹角。
扩展库仑土压力理论可以用于计算土体对静止和正在运动中的受力体的压力。
4.排孔土压力理论：排孔土压力理论是适用于开挖土方工程的土压力计算理论。
该理论假设开挖土方工程的土体受力状态为塑性，通过考虑排水孔的效应来计算土压力。
【土力学系列】第7章 土压力计算
p0b
h22 2
1 2
(
p0c
p0b )
h22 ] 3
3.79m
静水压力合力:
Pw
1
2
wh22
1 2
9.8 42
78.5kN
/
m
7.3 朗肯土压力理论
朗肯
（Rankine） (1820-1872)
英国工程师 英国皇家学会会员 朗肯理论的创立者（1857）
7.3.1 基本原理和假定
（1）静止状态： 应力圆O1，z和x为大、小 主应力。
公路挡土墙
码头挡土墙
地下室外墙
拱桥桥台
重力式挡土墙类型
L
T
重 力
式
悬 臂 式
扶 壁 式
给出几个柔性挡土结构物的例子：
内支撑基坑
板桩墙与土层锚杆
加筋挡土墙
加筋挡土墙（特殊）
几种加筋挡土墙
土压力的三种类型及形成条件：
（1）静止土压力。用E0(kN/m)表示，强度用p0(kPa)表示。 （2）主动土压力。用Ea(kN/m)和pa(kPa)表示。 （3）被动土压力。用Ep(kN/m)和pp(kPa)表示。
若值已知，则大小、方向及作用点位置均已知。
(b) 土体作用在滑动面BC上的反力R： 作用方向已知，大小未知。
(c) 挡土墙对土楔的作用力Q ： 作用方向已知，大小未知。
外摩擦角
内摩擦角
T2和N2的合力
T1和N1的合力
根据滑动土楔ABC静力平衡，由正弦定律得
G
Q
sin[π ( )] sin( )
2
0.333
各点主动土压力:
a点： b点： c点：
pal=1zKa=0 pa2=1h1Ka=1860.333=36 kPa pa3=(1h1+ h2)Ka =(186+94) 0.333=48 kPa
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?? ? ?
2c tan??45o ?
?
?
2
?? ?
? ?zKp ? 2c Kp
Rankine 被动土压力系 数
Rankine 被动土压力—计算方法
Rankine 被动土压力系数
Kp
?
tan2 ??45o ?
?
?
2
?? ?
Kp只与内摩擦角? 有关。
无粘性土的被动土压力计算
pp ? ?zKp
Ep
H
土压力的影响因素
土压力的大小及其分布规律的影响因素： ? 挡土墙的位移方向； ? 挡土墙和墙后土体相对位移的大小； ? 墙后土体的性质； ? 挡土墙的刚度和高度等。
土压力的三种类型
根据 挡土墙的位移方向 和墙后土体的应力状态 ， 可以将土压力分为如下三种类型： ?主动土压力 ?被动土压力 ?静止土压力
被动土压力
土压力与挡土墙位移的关系
E
Ep
挡土墙朝向土体移动
E0 Ea
挡土墙背离土体移动
静止土压力计算
土体处于侧限条件
sv
z 下的弹性平衡状态
sh
sh
sv
p0 ? K0s cz ? K0?z
静止土压力 系数
静止土压力计算
E0
H
H /3
E0
?
1 2
K0?H 2
K0?H
Rankine土压力理论
复习：莫尔—库仑强度理论
Rankine 土压力理论
基本原理
? 认为作用在挡土墙上的土压力就是墙后半无限 土体达到极限平衡状态时的应力。
? 根据土体处于极限平衡状态时的最大和最小主 应力的相互关系 来建立土压力的计算公式。
Rankine 土压力理论
基本假定
? 挡土墙墙背竖直、 光滑。
? 土体是具有水平表 面的半无限体。
sz
z
sx
土体中不存在剪应力
土单元体的水平和竖直 方向的应力为主应力
Ranki f ? c ? s tg ?
O s x=s 3=K0?z s z=s 1=?z
弹性平衡状态
s
Rankine 主动土压力—计算原理
τ
主动Rankine 状态
? f ? c ? s tg ?
O
s
H/3
Ep
?
1 2
?Kp
H
2
?HKp
粘性土的被动土压力计算
a 2c Kp
pp ? ?zKp ? 2c Kp
H
Ep
Ep
?
1 2
?H
2
Kp
?
2c
Kp H
h
h ? H ?2a ? b
b
3 a?b
γHKp ? 2c Kp
静止土压力（Earth pressure at rest）
墙体静止不动 静止土压力
主动土压力（Active earth pressure）
墙体背离填土方向移动 土压力逐渐减小 土体达到极限平衡状态， 土压力达到最小值
主动土压力
被动土压力（Passive earth pressure）
墙体朝向填土方向移动 土压力逐渐增大 土体达到极限平衡状态， 土压力达到最大值
Rankine被动土压力—计算原理
45 ? ? ?
2
Rankine 被动土压力—计算方法
基本计算公式
s z ? ?z ? s 3 s x ? s 1 ? pp
? sp1p
?
s
z3 tan
2
?? ?
45o
?
?
2
?? ? ?
2c
tan??45o ?
?
?
2
?? ?
pp
?
?z tan2??45o
?
?
?
2
s xmin =s 3=pa
s z=s 1=?z
Rankine主动土压力—计算原理 45 ? ? ?
2
Rankine 主动土压力—计算方法
基本计算公式
s z ? ?z ? s 1 s x ? s 3 ? pa
? sp3a
?
s
z1 tan
2
?? ?
45
o
?
?
2
?? ? ?
2c
tan??45o ?
?
无粘性土的主动土压力计算
pa ? ?zKa
Ea
H /3
H
Ea
?
1 2
?Ka
H
2
?HKa
粘性土的主动土压力计算
2c Ka
h0
pa ? ?zKa ? 2c Ka
土自重引起 的土压力
pa=0
H
h0
?
?
2c Ka
粘聚力引起 的负侧压力
临界深度
γHKa ? 2c Ka
粘性土的主动土压力计算
2c Ka
h0
挡土结构物
挡土结构物（挡土墙）是一种人工构筑物， 广泛应用于土木、水利和交通等工程领域。 其作用为： ? 支挡土体的侧向位移，保证土体或土工构筑 物的稳定性； ? 使部分侧向荷载分散传递到土体上。
挡土结构物
拱桥桥台
土压力
? 挡土结构物（挡土墙）所承受的来自墙后填土 的侧向压力总称为土压力。
? 产生土压力的主要原因包括： 土体自重引起的侧向压力，水压力， 构筑物荷载，施工荷载，地震荷载 等。
Ea
?
1 (H 2
?
h0 )(?HKa
?
2c
Ka )
?
1 ?(H
2
?
h0 )2 Ka
H
受拉区的
Ea
作用不考
（ H -h 0)/3
虑
γHKa ? 2c Ka
Rankine 被动土压力—计算原理
τ
主动Rankine 状态
? f ? c ? s tg ?
被动 Rankine 状态
O
s
s z=s 3=?z s xmax =s 1=pp
粘性土
s
1
?
s
3
tan
2 ??45o ?
?
?
2
?? ? ?
2c
tan ?? 45o ?
?
?
2
?? ?
s
3
?
s
1
tan
2 ??45o ?
?
?
2
?? ? ?
2c
tan ?? 45 o ?
?
?
2
?? ?
无粘性土
s
1
?
s
3
tan 2 ??45o ?
?
?
2
?? ?
s
3
?
s
1
tan 2 ??45o ?
?
?
2
?? ?
一些挡土墙的工程实例
E
清华园甲所背 面的挡土墙－
浆砌块石
一些挡土墙的工程实例
填 土
E
堤岸挡土墙
一些挡土墙的工程实例
隧道衬砌
一些挡土墙的工程实例
E
拱桥桥台
一些挡土墙的工程实例
填土 E
地下室侧墙
一些挡土墙的工程实例
护坡桩形成的挡土结构
本章讨论的中心问题
作用在挡土墙上的土压力的计算，包括： 土压力的大小、方向、分布规律、合力 的大小及作用点。
?
2
?? ?
pa
?
?z tan2 ??45o
?
?
?
2
??? ?
2c tan??45o ?
?
?
2
?? ?
? ?zKa ? 2c Ka
Rankine 主动土压力系 数
Rankine 主动土压力—计算方法
Rankine 主动土压力系数
Ka
?
tan 2 ??45o ?
?
?
2
?? ?
Ka只与内摩擦角? 有关。
第七章 土压力计算
内容提要
? 土压力的类型 ? 静止土压力计算 ?朗金（Rankine ）土压力理论
? 主动土压力计算 ? 被动土压力计算
?库仑（Coulomb ）土压力理论
? 主动土压力计算 ? 被动土压力计算
问题
什么是土压力 什么是挡土结构物
土 土压力
土压力
挡土墙 Retaining wall