库仑土压力理论 1776 年法国的库伦(C.A.Coulomb)根据极限平衡的概念,并假定滑动面为平面,分析了滑动楔体的力系平衡,从而求算出挡土墙上的土压力,成为著名的库伦土压力理论。 一、基本原理 库伦研究了回填砂土挡土墙的土压力,把挡土墙后的土体看成是夹在两个滑动面(一个面是墙背,另一个面在土中,如图 6-12 中的AB 和 BC 面)之间的土楔。根据土楔的静平衡条件,可以求解出挡土墙对滑动土楔的支撑反力,从而可求解出作用于墙背的总土压力。这种计算方法又称为滑动土楔平衡法。应该指出,应用库伦土压力理论时,要试算不同的滑动面,只有最危险滑动面AB 对应的土压力才是土楔作用于墙背的Pa 或 Pp 库伦理论的基本假设: 1.墙后填土为均匀的无粘性土(c=0),填土表面倾斜(β>0); 2.挡土墙是刚性的,墙背倾斜,倾角为ε; 3.墙面粗糙,墙背与土本之间存在摩擦力(δ>0); 4.滑动破裂面为通过墙踵的平面。 二、主动土压力计算 如图所示,墙背与垂直线的夹角为 ε,填土表面倾角为 β,墙高为 H,填土与墙背之间的摩擦角为 δ,土的内摩擦角为 φ,土的凝聚力 c=0,假定滑动面 BC 通过墙踵。滑裂面与水平面的夹角为 α,取滑动土楔 ABC 作为隔离体进行受力分析(图 6-11b)。土楔是作用有以下三个力: 1.土楔 ABC 自重 W,由几何关系可计算土楔自重,方向向下; 2.破裂滑动面 BC 上的反力 R,大小未知,作用方向与 BC 面的法线的夹角等于土的内摩擦角 φ,在法线的下侧; 3.墙背 AB 对土楔体的反力 P(挡土墙土压力的反力),该力大小未知,作用方向与墙面 AB 的法线的夹角 δ,在法线的下侧。 土楔体 ABC 在以上三个力的作用下处于极限平衡状态,则由该三力构成的力的矢量三角形必然闭合。已知 W 的大小和方向,以及 R、P 的方向,可给出如图所示的力三角形。按正弦定理可求得: 求其最大值(即取 dP/dα=0),可得主动土压力 式中 Ka 为库伦主动土压力系数,可按下式计算确定 沿墙高度分布的主动土压力强度pa 可通过对式(6-21)微分求得: 由此可知,主动土压力强度沿墙高呈三角形分布,主动土压力沿墙高的分布图形如图所示。主动土压力合力作用点在离墙底的H/3 高度处,作用方向与墙面的法线成δ 角,与水平面成δ+ε 角。 四、库尔曼图解法 上述库伦土压力计算公式只适用于 c=0 且填土表面为平面的情况。对于墙后填土为曲线斜面或不规则形状表面的...