综上所述,σ1是埋深z的载荷压力也就是 σ1=γz
在上面这种情况中的水平压力被定义为在土体自重作用下产生的主动压力(Pa)
如果Ka=
1?sinυ1+sinυ
认为ka为主动土压力系数,方程6.1可以写作 Pa=-kaγz-2c ka(6.2)
当土体水平压力等于主动土压力时,称为土体的朗肯主动土压力状态。由两个破坏方向,分别沿着水平向主应力方向倾斜45°+υ/2。如图6.3(b)所示
以上推论是抢远离土体的情况,另一种情况下,如果墙体抵抗土体,向土体方向移动,土体将会出现侧向的压缩且水平应力σx将会增大,直至达到塑性极限平衡出现破坏。这种情况水平应力σx达到最大值成为最大主应力σ1,σ2是竖向的土体载荷压力是较小的主应力。
σ3=γz
在σ3保持固定值不变,σ1不断增大到最大值达到莫尔圆的极限平衡的破坏边界。这
中情况的水平压力称为被动朗肯土压力(Pp)是由于土体压缩产生最大的抗力的情况。
关于公式6.1可以得到σ1=σ3(如果Kp=
1+sinυ1?sinυ
1+sinυ1?sinυ
)+2c
1+sinυ1?sinυ
(6.3)
认为kp为被动土压力系数,公式6.3可以写作 Pp=kpγz+2c kp(6.4)
当水平压力等于被动土压力这种状态叫朗肯被动土压力状态。将沿两个方向发生破坏,分别沿竖直方向向最大主应力倾斜45°+υ/2,如图6.3(C)
通过观察方程6.2和6.4我们知道主动和被动土压力的增加都是与深度线性相关的,如图6.4三角分布表示,当c=0时,不同状态下的应力分布。
当c值大于零时,主动土压力pa相比于零时有一个特殊的深度Z0,从公式6.2可以得到,当pa=0时
Z0=2???? ka(6.5)
它是指在主动土压力状态下,土体在深度Z0面上存在着拉力即粘聚力c,然而这种拉力在实际情况中不能直接作用于墙体上,直到拉力区出现开裂发育后才能作用,使深度Z0以上的压力分布忽略不计。
作用在高H的竖直墙面上的总的主动土压力(pa)是根据墙体的每个长度单元上受到的力相关的
主动土压力(pa)作用于竖直墙体的距离底部1 ? 3 (H - Z0)的位置处。
作用在高H的竖直墙面上的总的被动土压力(Pp)是根据墙体被动压力分布相关的:
组成被动土压力的两个作用力分别作用在从当墙底部距离1/3H和1/2H的地方。
如果有一个均布荷载作用在全部土体的每一个单元体上,竖直压
力σz在任意深度都增加变为γz+q,导致在主动土压力状态中加入一个附加应力Kaq,在被动土压力状态下加入一个附加应力Kpq,都是一个常量随着深度分布,如图6.5,相应的在高为H的竖直墙面上以KaqH和KpqH的推力分别作用在墙的中间位置。运用和在的概念可以获得分层土的土压力分布,两个不同土层有不同的抗剪强度参数,上土层的自重荷载可以当作一个均布荷载作用在下土层上,在压力分布图示中,上下土层边界有不连续,是由于两个土层的抗剪强度参数不一样。
如果土体水位线以下土体饱和的情况下,主动土压力和被动土压力必须使用有效应力来表示,且必须使用有效应力抗剪强度参数c’和υ’。例如,如果在水位线的面,没有渗流发生,在深度z的主动土压力应该为:
Pa=-kaγ’z-2c′ ka其中Ka=
1?sinυ‘1+sinυ’
相对于在被动土压力情况下的运用。水在土的空隙中产生静水压力γwZ,加在主动和被动土压力上来考虑
在不排水的饱和黏土中,主动土压力和被动土压力在计算是选用抗剪强度指标Cu(υu为0)和总的单元体重度γast来计算。(也就是吧图和水作为一个整体来进行考虑),这种情况要充分考虑拉力区的做用,在理论上一个(干燥的)裂缝深度(Z0)是等于2Cu/γast(就是方程6.5在υu为0是ka=1),;裂缝大都出现在黏土和墙的分界面上,并相比在黏土中抵抗开裂的程度低。如果一个裂口充满水(由于一个大雨或其他水流流入),静水压力作用在墙上,因此水在深度Z0w的裂缝中作用于黏土,主动土压力抵消了静水压力,假设没有其他附加荷载:
γast Z0w-2Cu=γwZ0w
在朗肯理论中假设墙面光滑竖直,然而在实际情况中要考虑挡墙于相邻土体的摩擦,这取决于墙的材料,重点是理论结果高估了主动