档案专家内容： 文本和扫描公式保留了历史理论记录，但不是岩土工程研究、挡土墙项目、稳定性计算、现有墙评估、开挖计划或执行说明。土压力和水压力取决于具体的土壤、分层、压实、排水、地下水、几何形状、墙运动、附加载荷、霜冻和地震作用。对于每个真实案例，都需要调查工作、实验室数据、有效标准以及授权岩土和结构工程师的联合检查。
相关信息: 根据您的项目制作的木窗。 · 定制木铝窗。 · 用于家庭、项目和出口的定制窗户。 · 定制木门和木铝门。 · 发送报价请求。
挡土墙土压力
挡土墙支撑的土体对其施加压力，倾向于将其向前平移（图1a）或推动（图1b）。土压力_E_的大小取决于几个因素，其中最重要的是土壤的物理性质、墙的变形、土壤湿度和地下水状况、墙的高度、外部荷载和墙内表面的粗糙度。
Image 1 — 挡土墙的平移运动和旋转。
静止土压力
如果挡土墙是刚性且不可移动的，则作用在其上的压力称为_静止土压力_，用_E0_表示。这正是在土壤自重以及可能是先前侵蚀层的预加载的影响下，在观察深度的未受扰动土壤中普遍存在的压力。静止土压力很少见，仅在某些情况下出现，例如在坚固的岩石中建立的挡土墙，然后是封闭的隧道和管道轮廓，以及完全不动的大型码头（图2）。
图片 2 — 巨大码头上的静土压力。
主动土压力
如果支撑墙在压力 E 的作用下向前移动或围绕脚点 A 或某个较低点旋转，这在可压缩土壤中是常见情况，除了上述封闭和块状结构之外，那么墙后的土体就会膨胀。如果墙体的移动足够大，则墙体后面的一部分土壤（棱镜_ABCA_）会脱落并沿着滑动面_AC_滑动（图2）。滑动棱柱对挡土墙施加的压力称为主动土压力，用_Ea_表示。该压力明显低于静息压力，约为 0,5 至 0,7 E0。由于土棱柱_ABCA_的滑动，沿着形成的滑动面_AC_激活剪应力_τ_，其抵抗滑动并降低土压力。当棱柱_ABCA_开始滑动时，剪应力_τ_达到最高值，这意味着此时主动土压力_E_值最小。因此，_Ea_为土压力的下限值。
Terzaghi 对高度为 h=1,50 m 的墙体进行的沙质土压力试验表明，要达到主动土压力_Ea_ 的下限值，墙体的平均水平移动 Δl 为 5/10.000 墙体高度或墙体顶部的旋转 Δl 为1/5.000 足以在腿_A_周围_h_。
被动土压力
如果我们从外部向土壤内部对墙壁施加压力（图3），墙壁将向后移动，土壤将压实。当墙体的移动达到一定值_Δl_时，土棱柱_ABCA_将与地面分离，在外力的进一步作用下，土棱柱_ABCA_将被滑动面_AC_向上推。在棱柱_ABCA_分离时刻，土壤对外力作用所提供的阻力是_被动土压力_ Ep。土压力所能达到的最高上限值。
静止土压力通过实验确定，而主动和被动土压力可以通过计算确定，使用分析或图形方法，并基于土壤物理特性的知识，通常通过实验室手段确定。
图3 — 被动土压力和滑动棱镜.
**对应用很重要：**主动、被动和空闲状态不能仅通过结构名称来选择。必须证明允许的墙运动、有效应力、排水或不排水条件、地下水位和变化、附加载荷以及墙前土壤流失的可能性。压力状态选择错误会危及抗滑、抗倾覆稳定性、土体承载力和墙体强度。
静压系数 K0
当挡土墙受到静压力作用时，应采用大于主动土压力的静压力_E0_来确定挡土墙的尺寸。其大小介于主动土压力和被动土压力之间，具体取决于土壤类型及其压实度。
在地表以下深度_t_处，土壤自重产生的垂直压力为_σt_ = γ·t。如果土体不可能横向膨胀，则水平压力 σh = γ·t·K0, 其中 K0 = σh/σt.
K0 是静息压力。静压系数可以通过三轴试验按以下方式确定。
将从静压深度采集的原状土样放入三轴装置中，调整施加垂直荷载_σ1_时的侧向压力_σ3_，使侧向变形不发生，即样品的侧向变形为零。将有效电压_σ’1_和_σ’3_的值应用于图_σ’1_ – σ’3（图4），并获得与图的初始部分相切的直线，其斜率决定了该值_K0_ = σ’3/σ’1.
图4 — 通过三轴试验确定静息压力系数K__0.
根据Petermann，静息压力系数的近似值为
用于压实砂 K0 = 0,40 – 0,45
用于松散沙子 K0 = 0,45 – 0,50
粘土用_K0_ = 0,60 – 0,75
实验室值： 下面的近似范围仍然是原文的一部分，但不能替代测试代表性样品、地质模型和设计值。在进行任何计算之前，必须根据权威来源检查公式、下标和撇号的 OCR 表示法。
确定主动土压力的方法——库仑理论
库仑是第一个根据现场经验发表土压力理论的人（1770.年）。他看着支撑松散土壤的挡土墙。在某一时刻，他拆除了墙壁，使土体沿着滑动面 AC 滑动，与水平面成角度 a（图5）。以地形表面_BC_、滑动表面_AC_和挡土墙_AB_为界的滑动土棱柱_ABC_的重量_W_同时作用在挡土墙和滑动表面上。主动土压力 Ea 的大小由库仑在以下两个假设下确定：
-
滑动面为真实面；
-
三个作用力：滑动棱柱的重量_W_、支撑壁的阻力_Ea_和沿滑动面_AC_的摩擦阻力_Q_相交于一点，这意味着力的平面是闭合的。根据这一假设，在极限平衡状态下，重量_W_同时被支撑壁_Ea_的阻力和沿着滑动表面的摩擦阻力_Q_抵消。
图片5 — 根据库仑理论确定主动土压力。
之前的假设与现实不符。滑动面不是直线而是曲面。三种作用力的交集仅在一种情况下存在，即墙后地形表面水平、墙内表面垂直且力_Ea_方向水平时，而在其他情况下不存在。然而，尽管存在这些偏差，主动土压力的确定仍然基于库仑理论，因为它在许多情况下被证明是实用的。
为了确定主动土压力_Ea_库仑假设，由于土质量_W_重量的影响，支撑墙发生移动并形成主动土压力棱柱_ABC_。假设土壤的内阻力仅由摩擦力组成。库仑将重量_W_分解为两个分量，一个沿主动土压力_Ea_的方向，另一个沿滑动表面的合成摩擦阻力_Q_的方向（图5b）。在此过程中，库仑进一步假设该分量以与滑动表面_AC_法线成内摩擦角的方式作用，并且分量_Ea_以与壁内表面_AB_法线成偏离角_δ_的方式作用。力_W_由方向、大小和方向决定。
对于与水平面成 α 角的给定滑动表面，力 W 从地球棱柱 ABC 的表面获得，长度为 1,0 m 垂直于平面，并且土壤的体积重量为 γ，W=AΔABC x 1,00 x γ。力 Ea 和 Q 由方向可知。根据力的计划（图5b）和正弦定理，我们有：
图6 — 作用力交汇于一点的情况。
只有在地形水平（v=0）、墙内表面垂直（θ=0）且力方向_Ea_水平（δ=0）时，即当墙完全光滑时（图1），该形式才是正确的。 6).
对于这个特殊的所谓兰金案例，我们有：
在此情况下重量_W_为W = 0.5·γ·h_2/tg_α，其中_γ_是土壤的体积重量。
如果我们将之前的值代入_Ea_的方程中，我们得到：
上式是指任意滑动面_AC_。然而，有必要确定临界滑动表面（即最有可能发生滑动的表面）的力_Ea_。它将是给出最高主动土压力 max Ea 值的表面。
对于给定的墙高_H_和采用恒定的内摩擦角_φ_，主动土压力值随滑动面与水平面的倾斜角_α_变化。将_Ea_与_α_微分，并将微分设置为零，即可得到最大_Ea_值：
公式不是计算器： 扫描的方程可能包含难以辨认的指数、指数、角度和符号。如果没有与可靠的专家来源进行比较、检查单位、模型假设和对结果的独立控制，它们就不会被复制到项目中。计算必须包括水、排水、沿墙顶的荷载、地震作用和所有相关的极限情况。
角度 phi 和 δ 的确定
内摩擦角_φ_在实验室确定。其大小取决于土壤类型、湿度和压实度。对于某些类型的土壤，角度 _ _ 的值通常在表1.
表1 — 某些类型土壤的内摩擦角 phi 的近似值。
力_Ea_与墙内表面法线的偏离角度_δ_取决于墙及其后面土壤的变形以及墙内表面的粗糙度。如果地面的沉降大于墙壁的沉降（这是最常见的情况），则角度_δ_为正，墙壁与地面之间的摩擦力向上作用。如果墙体的沉降大于地面的沉降（这是一种例外情况），则角度_δ_为负值，墙体与地面之间的摩擦力向下作用。角度_δ_的极限值对于完全光滑的壁面_δ_=0，对于完全粗糙的壁面_δ_=phi。一般情况下，采用_δ_=2/3_phi_，从而永久保护墙体土壤免受强湿润。如果墙后土壤遭受强震，则采用_δ_=phi/2，如果非常潮湿则采用_δ_=0.
角度的设计值： 表格和描述值_φ_ 和_δ_ 并不直接适用于特定位置。参数的选择必须符合土壤的类型和条件、安装和压实方法、排水、墙的预期移动、接触的粗糙度和相关的项目方法。
墙后土压力分布及力 Ea 的作用点
图7——挡土墙绕脚点A旋转过程中的土压力分布.
土压力沿墙内表面的分布取决于支撑墙的变形、墙后土壤表面的形状以及墙内表面的形状。
主动土压力 Ea 的攻击点取决于沿墙内表面的压力分布及其形状。它始终位于压力图表面重心的高度。
库仑认为墙后的土压力随深度线性增加，就像所谓的水一样。土压力的静水分布（图7）。然而，静水压力分布仅存在于壁绕支腿_A_或某个较低点旋转的情况下，而在所有其他情况下它都偏离它。
如果挡土墙围绕脚点 A 或某个较低点旋转，则土壤向下移动（图7a），而不会向土壤内部推动。在这种情况下，土壤滑动沿着阻力最小的表面_M1C1_、M2C2…平行于滑动表面_AC_出现，当墙的旋转足够大以形成滑动棱柱_ABCA_时，就会发生这种情况。
因此，在这种情况下，压力随深度成比例增加，即土压力分布符合库仑静水力学。我们将根据力_Ea_和墙的高度_h_的知识获得主动土压力图，因为力_Ea_等于压力图_abc_的面积（图7b）：
Ea=x·h/2，因此_x_=2Ea/h,
即，由于 Ea = ½ γh2Ka，x = γhKa.
图8——墙绕顶部B或某个较高点L旋转时的土压力分布。
如果挡土墙围绕墙的顶部_B_或某个较高点_L_旋转（图8a），则上部会向土壤内部产生推力，因此沿着阻力最小的表面_M1C1_，将土壤向上推， M2C2…
当壁旋转足够大时，形成滑动表面_AC_，滑动棱镜在挤压过程中沿着该表面向下滑动。由于上部土体的推挤，出现被动土压力，该压力明显高于主动土压力，该部分的压力图_bd_对应于被动压力_Ep_（图8b）。由于总土压力 Ea 取决于地球棱镜 ABCA 的大小，并且等于压力图 abe 的三角形表面，因此该图将在其进一步的过程中减小，直到其表面等于三角形表面 abe。这种情况下的实际压力图是曲线_bc_，无法用数学方法确定。然而，图_ac_表面的重心_S_高于三角图表面的重心，这对于挡土墙的稳定性不太有利，因为力_Ea_的攻击点较高。根据 Terzaghi 的说法，它位于支撑墙高度的一半。
如果支撑墙向前平移（图9a），则运动前对应于静止状态土压力_E0_的压力会减小，因此不会出现较低阻力的表面，但当墙移动足够大时，会产生滑动表面_AC_，地球棱镜_ABC_沿着该滑动表面_ABC_向下滑动。由于总压力等于压力图_abe_的三角形面积（图9b），因此压力图将在进一步的过程中减小。实际压力图是曲线_ac_，无法用数学方法确定。根据太沙吉的说法，重心_S_位于高度0,40 – 0,45_h_。
图9——挡土墙向前平移运动过程中的土压力分布。
考虑到确定土压力的方法是一个极值，主动的最大，被动的最小，库仑理论被认为是确定土压力的极端方法。
**最终工程说明：**压力的分布和攻击点取决于结构变形的实际方式。除了土压力、排水和静水压力外，还必须检查整体和内部稳定性、滑动、位移、土壤承载和沉降、墙壁和地基强度、侵蚀、淋滤、开挖阶段和临时稳定性。现有墙壁出现移动、裂缝、膨胀或失控漏水的情况需要立即进行专业评估。