被动区土压力计算及超固结效应简化方法

作用在支挡结构上的土反力ps可简化为两部分：初始土压力和由于支挡结构位移形成的土反力：

且必须满足嵌固段的被动区土反力ps的合力标准值psk小于被动区计算被动土压力Epk，即

可采用朗肯土压力理论计算被动土压力Epk。

式中：ks——水平反力系数；

vx——支挡结构土反力计算点的水平位移（m）；

ps0——初始土反力（kPa）。

上面计算公式中，需要确定的参数有水平反力系数ks及初始土反力ps0。一般假设被动区的土体弹簧系数随深度增加而线性增加，即

式中：m——地基土水平反力比例系数（kN/m4）。

上述设定一般称之为“m法”。水平反力比例系数m是上述计算中唯一一个与土体性质相关的参数，反映了土体的性质，因此确定一个合理的地基土水平反力比例系数至关重要。确定该参数应通过水平载荷试验、经验表格或通过土体强度参数拟合得到。

载荷试验计算水平反力比例系数m采用下面公式进行：

式中：Hcr——单桩水平临界荷载（kN），根据《建筑桩基技术规范》（JGJ 94—2008）确定；

xcr——单桩水平临界荷载对应的位移（m）；

m——地基水平抗力系数的比例系数（MN/m4），该数值为基坑开挖面以下2（d+1）m深度内各土层的综合值；(www.xing528.com)

νx——桩顶位移系数，按表5-13确定。

表5-13　桩顶位移系数νx

表中α按下式计算

利用上面方法计算m时，先假定α，然后试算m值，反复进行可求得m。

以试验为基础，各行业与地区规范均给出了m值的经验值，设计时可参考表5-14进行。

表5-14　地基水平抗力系数的比例系数经验值

在缺乏单桩水平载荷试验数据时，也可以根据土体的强度参数数值（不考虑数值单位）按以下经验公式进行估算：

式中：m——土的水平反力系数的比例系数（MN/m4）；

c、φ——土的黏聚力（kPa）与内摩擦角（°），对多层土，按不同土层分别取值；

vb——挡土构件在坑底处的水平位移量（mm），当水平位移不大于10mm时，可取vb=10mm。

另外需要考虑的是被动区初始土压力ps0，从理论上讲，在支挡结构没有位移的初始状态、基坑前有开挖的情况下，该值更接近于考虑超固结效应的静止土压力。为简化计算，可以直接用主动土压力系数将竖直土压力转换为水平土压力，主动土压力较静止土压力偏低，因此忽略黏聚力对土压力的影响，使计算结果更符合实际。对于水土合算或者地下水位以上的场地：

水土分算时：