被動土壓力

1、無粘性土的被動土壓力

Kp——被動土壓力系數(shù)，

2、粘性土的被動土壓力

Kp——被動土壓力系數(shù)，

鑒于水利水電工程中很少遇到擋土建筑物向填土方向位移的情形，且被動土壓力一般對建筑物有利，加之不易準(zhǔn)確計算，因此，水工建筑物設(shè)計一般不予考慮，而將它作為安全儲備。

施工中擋土墻在外力作用下向后移動或轉(zhuǎn)動，擠壓填土，使土體向后位移，當(dāng)擋土墻向后達(dá)到一定位移時（一般為墻高的0.1%~0.5%），墻后土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)，此時作用在墻背上的土壓力叫被動土壓力。

靜止土壓力產(chǎn)生的于擋土墻靜止不動時，填土作用于墻背的土壓力。但主動土壓力和被動土壓力的產(chǎn)生原因，是工程界至今尚未能完全解決的問題。（被動土壓力的典例：拱橋）一般認(rèn)為，極限土壓力的發(fā)生條件與墻體位移、墻體結(jié)構(gòu)形式、地基條件、填土種類、填土密實度等因素有關(guān)。

（詳見DL5077《水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范》條文說明11.1。）

地基施工中，樁基(地基處理)施工后，應(yīng)有一定的休止期，擠土?xí)r砂土、粘性土、飽和軟土分別不少于14d,21d,28d，以保證樁身強度和周邊土體的超孔隙水壓力的消散和被擾動土體強度的恢復(fù)。被動土壓力在最大到恢復(fù)成穩(wěn)定體系之間的時間里動作時間越久，動作幅度越??！當(dāng)在"0"動作下，理論上認(rèn)為被動土系穩(wěn)定。

被動土壓力系數(shù)(k_p)是計算被動土壓力強度和總土壓力的必備參數(shù)，其數(shù)值的大小和正確性是基坑支護(hù)設(shè)計的成敗和是否經(jīng)濟(jì)可靠的重要因素。

用朗金理論或庫侖理論計算被動土壓力公式中的系數(shù)K_p。 它是墻后填土的內(nèi)摩擦角φ、墻背傾角α、地面坡角β以及墻背與填土間的摩擦角δ的函數(shù)。

用等值內(nèi)摩擦角(φ_D)等代粘性土的c和φ值,即等值內(nèi)摩擦角法。

式中：h_i計算土層厚度(m)；γ土體重度(KN/m³)。

利用上式求出φ_D，再利用庫侖、朗肯被動土壓力系數(shù)公式計算k_p，即所謂同時考慮c、φ值法。

從目前教材、文章、專著和巖土工程實錄中常用的是朗肯土壓力法和庫倫土壓力法，很少見到等效內(nèi)摩擦角法計算k_p的方法，應(yīng)該說以上三種計算被動土壓力系數(shù)的方法都是針對粘性土的抗剪強度特征進(jìn)行了全面的探討?？梢娬_求算粘性土的被動土壓力系數(shù)是人們更多關(guān)注的問題，也說明求算粘性土被動土壓力系數(shù)的難度和重要性。

由W. J. M. 朗肯于1857年根據(jù)土的極限平衡理論提出的經(jīng)典土壓力理論。該理論假設(shè)，當(dāng)彈性半無限體由于在水平方向伸長或壓縮并達(dá)到極限平衡狀態(tài)時，設(shè)想用一垂直光滑的擋土墻面代替彈性半無限體一側(cè)的土體而不改變原來的應(yīng)力狀態(tài)， 根據(jù)土的極限平衡理論，得出無粘性土的主動和被動土壓力強度分別為：

σ_a=γzK_a

σ_p=γzK_p

主動和被動土壓力分別為：

E_a=1/2γH²K_a

E_p=1/2γH²K_p

上列各式中K_a=tg(45°-φ/2)為主動土壓力系數(shù)；K_p為被動土壓力系數(shù)，K_p=tg(45° φ/2)，φ為土的內(nèi)摩擦角。γ為土的重度；z為計算點離地面的深度；H為擋土墻的高度。

朗肯土壓力理論的適用條件為： ① 擋土墻墻背垂直；②墻后填土表面水平；③擋土墻墻背光滑，沒有摩擦，因而無剪力，即墻背為主應(yīng)力。