何为"主动土压力"与"被动土压力"?如何计算?朗肯土压力理论与库伦土压力理论是怎样的?
发布日期:2020-04-11
试题解析
被动土压力
施工中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(一般为墙高的0.1%~0.5%),墙后土体达到极限平衡状态,此时作用在墙背上的土压力叫被动土压力。
- 中文名
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被动土压力
- 计算公式
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无粘性土的被动土压力
- 概述
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施工中挡土墙挡土墙在
- 成因及特性
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静止土压力产生的于挡土
主动土压力
挡土墙向外(或向前移动),使墙后土体的应力状态达到主动极限平衡状态时,填土作用在墙背的土压力。挡土墙向背离填土方向移动的适当距离,使墙后土中的应力状态达到主动极限平衡状态时,墙背所受到的土压力,称为主动土压力。求解主动土压力时,通过与土的抗剪强度,剪切角和极限平衡条件相联系,最常用的是朗肯和库伦两个古典土压力理论。
- 中文名
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主动土压力
- 定义
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挡土墙向背离填土方向移动的适当距离,使墙后土中的应力状态达到主动极限平衡状态时,墙背所受到的土压力
朗肯
朗肯(W.J.M. Rankine,1820~1872年),英国科学家。被后人誉为那个时代的天才,他在热力学、流体力学 及土力学等领域均有杰出的贡献。他建立的土压力理论,仍在广泛应用。朗肯计算出的热力学循环(后称为朗肯循环)的热效率,被作为是蒸汽动力发电厂性能的对比标准。另外朗肯(Rankine)还是土力学早期奠基者。
- 中文名
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朗肯
- 国籍
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苏格兰
- 逝世日期
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1872年12月24日
- 出生地
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苏格兰的爱丁堡
- 外文名
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W.J.M. Rankine
- 出生日期
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1820年6月5日
- 职业
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科学研究,物理研究
- 代表作品
-
应用力学手册
正确答案:
土压力可分为以下三种情况:
(1)静止土压力。如图2-4-3(α)所示,挡土墙静止不动时,墙后土体作用在墙背上的土压力称为静止土压力。作用在单位长度挡土墙上静止土压力的合力以E(kN/m)表示,静止土压力强度以p(kPA.表示。
(2)主动土压力。挡土墙在土体的推力下前移(图2-4-3B.,这时作用在墙后的土压力将由静止土压力逐渐减小,当墙后土体达到极限平衡状态,并出现连续滑动面而使土体下滑时,土压力减至最小值,此时的土压力称作主动土压力。作用在单位长度挡土墙上主动土压力的合力以E(kN/m)表示,主动土压力强度以e(或者σ、p,单位kPA.表示。
(3)被动土压力
若挡土墙在外荷载作用下向填土方向移动(图2-4-3C.,这时作用在墙后的土压力将由静止土压力逐渐增大,直至墙后土体达到极限平衡状态,并出现连续滑动面,墙后土体将向上挤出隆起,土压力增至最大值,此时的土压力称作被动土压力。作用在单位长度挡土墙上主动土压力的合力以E(kN/m)表示,被动土压力强度以e(或者σ、p,单位kPA.表示。
实验研究表明,在挡土墙高度和填土条件相同的条件下,三种土压力有如下关系:E<E<E
(4)朗肯土压力理论与库伦土压力理论
朗肯土压力理论是根据半空间的应力状态和土的极限平衡条件而得出的。朗肯土压力理论适用于挡土墙的墙背竖直、光滑,墙后填土表面水平的情况(图2-4-4α)。
朗肯主动土压力强度计算公式中,K为主动土压力系数,,φ为填土的内摩擦角;c为黏性土的黏聚力,kPa。无黏性土、黏性土的主动土压力强度分布分别如图2-4-4B.、2-4-4C.所示。
朗肯土压力理论多用于挡土桩、板桩、锚桩,以及沉井或刚性桩的土压力计算。
库伦土压力理论是根据滑动土楔体的静力平衡条件来求解土压力的。其研究的对象为:墙背具有倾角;墙背粗糙,墙与土间的摩擦角为δ;填土为理想散粒体,黏聚力c=0;填土表面倾斜。
库伦主动土压力强度的计算公式仍写成:p=γzK
公式中的角度符号以及土压力分布可参见图2-4-5。
朗肯土压力理论与库伦土压力理论的比较:
(1)两者在β=0、ε=0、δ=0且c=0时,具有相同的结果。
(2)朗肯土压力理论未考虑墙背与填土间的摩擦作用,故主动土压力计算结果偏大。
(3)库伦土压力理论假定填土为砂土,不能直接应用于黏性土。改进的方法,如等效摩擦角法可应用于黏性土。
(4)库伦土压力理论假设破坏面为一平面,但对于黏性土,实际破坏面却是曲面,从而导致计算偏差,但精度可以满足工程需要。但在计算被动土压力时,偏差可达2~3倍。
解析:
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