三种土压力及其大小和分布分析

作用在挡土墙上的侧向土推力称为土侧压力，简称土压力。土压力是由墙后填土与填土表面上的荷载引起的。根据挡土墙受力后的位移情况，土压力可分以下三类：

1.主动土压力

挡土墙在墙后土压力作用下向前移动或转动，土体随着下滑，当达到一定位移时，墙后土体达极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力就称为主动土压力（图6.2.1a）。

图6.2.1 三种土压力

a）主动土压力 b）静止土压力 c）被动土压力

2.静止土压力

挡土墙的刚度很大，在土压力作用下不产生移动或转动，墙后土体处于静止状态，此时作用在墙背上的土压力称为静止土压力（图6.2.1b）。例如地下室外墙受到的土压力即是。

3.被动土压力

挡土墙在外力作用下向后移动或转动，挤压填土，使土体向后位移，当挡土墙向后达到一定位移时，墙后土体达极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力称为被动土压力（图6.2.1c）。

上述三种土压力，在相同条件下，主动土压力最小，被动土压力最大，静止土压力介于两者之间。主动土压力E_a、被动土压力E_p和静止土压力E₀三者之间的关系有：E_p>E₀>E_a（图6.2.2）。

图6.2.2 土压力与位移的关系

【6.2.1】 （1999年二级样题）

对向外移动或转动的挡土墙设计，应按下列何项土压力计算？

（A）主动土压力 （B）被动土压力 （C）静止土压力 （D）滑动土压力

【答案】 （A）

【详解】 向外移动或转动的挡土墙应进行抗滑移和抗倾覆稳定性验算，根据《建筑地基基础设计规范》6.7.5条，在计算挡土墙的抗滑移和抗倾覆稳定性时，按主动土压力E_a计算。

故（A）正确。

【简解】 根据《地规》6.7.5条，可知（A）正确。

【6.2.2】 （1999年一级考题）

作用在挡土墙的土压力，按照挡土墙的位移方向、大小及墙后填土所处的状态，可分为静止土压力E₀、主动土压力E_a和被动土压力E_p三种。当在墙高、填土物理力学指标相同条件下，对于这三种土压力的大小关系，下列的何项表述是正确的？

（A）E_a=E₀=E_p （B）E_a>E₀>E_p （C）E_a<E₀<E_p （D）E_a=E₀<E_p

【答案】 （C）

【解答】 由三种土压力的定义，可知主动土压力最小，被动土压力最大，静止土压力居中，故选（C）。(www.xing528.com)

【6.2.3】 静止、主动和被动土压力的大小及分布

条件：某重力式挡土墙高H=5m，墙背垂直光滑，墙后填土为无黏性土，填土面水平，填土性质指标如图6.2.3所示。

图 6.2.3

a）静止土压力 b）主动土压力 c）被动土压力

要求：试分别求出作用于墙上的静止、主动及被动土压力的大小及分布。

提示：1.静止土压力系数k₀=1-sinφ

2.主动土压力系数

3.被动土压力系数

【解答】 （1）计算土压力系数

静止土压力系数：k₀=1-sinφ=1-sin40°=0.357

主动土压力系数：

被动土压力系数：

（2）计算墙底处土压力强度p

静止土压力p₀=k₀γH=18×5×0.357=32.13kPa

主动土压力p_a=γHk_a=18×5×0.217=19.53kPa

被动土压力p_p=γHk_p=18×5×4.6=414kPa

（3）计算单位墙长度上的总土压力E

静止土压力：

主动土压力：

被动土压力：

三者比较可以看出E_a<E₀<E_p。

（4）土压力强度分布见图6.2.3，总土压力作用点均在距墙底H/3=5/3=1.71m处。