擋土墻土壓力分布的畫法與意義

胡幼常

摘要：根據多年的教學經驗，就如何正確理解黏性土作用于擋土墻上的土壓力分布，以及擋土墻土壓力分布圖的作用與意義提出了自己的觀點。實踐證明，本文對上述問題的分析切中了問題的實質，學生更易理解和接受。

關鍵詞：擋土墻；土壓力；分布圖

中圖分類號：O39 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）35-0104-02

在“土力學”和“路基工程”的教學實踐中，筆者發(fā)現現行大多數專業(yè)的土力學教材以及路橋專業(yè)的路基工程教材中，關于擋土墻土壓力分布圖的問題各存在一處值得商榷的地方，現分述如下。

一、黏性土作用于擋土墻上土壓力分布圖的合理解釋

圖1中的擋土墻墻背豎直光滑，墻后填土表面水平，填土為黏性土，粘聚力為c，內摩擦角為φ，重度為γ。根據朗肯理論，墻背上任一點M的主動土壓力強度可按下式計算：pa=？酌Zkatan2（45°-？漬/2）-2ctan（45°-？漬/2）=？酌Zka-2cka （1），式中，ka=tan2（45°-？漬/2），設Z=h0時，pa=0，由（1）式得h0=（2），按（1）式計算的主動土壓力分布圖如圖1所示，其中在h0的深度范圍內土壓力為負，即這段墻背受到填土的拉力作用，這顯然與實際不符。事實上這一范圍內的土壓力只能按零計算?，F行許多土力學教材中對這個問題的解釋是，由于墻背和填土之間不能承受拉力，故應按零計算。這種解釋顯然不妥。筆者認為作如下解釋才是正確的：h0深度范圍內的土體由于粘聚力c的作用本身就能保持穩(wěn)定，無須擋土墻來支撐，故該范圍內土壓力為零。不妨假想在黏性土地基表面豎直向下開挖，當開挖深度小于或等于h0時，理論上坑壁不會坍塌，此時如建造一與坑壁同高的擋土墻支護坑壁，坑壁土體既不會產生推力推開擋土墻，也不會產生吸力吸引擋土墻，因此墻背不會受到墻后土體的任何作用力。

二、擋土墻土壓力分布圖的意義和正確繪制

對于圖2（a）所示的擋土墻，現行路基工程教材中給出的主動土壓力分布圖如圖2（b）所示，并且教材中還指出主動土壓力Ea為分布圖的面積，給出的Ea計算公式為Ea=H2ka（3），式中，ka和γ意義同前。作為計算總主動土壓力的公式，式（2）無疑是正確的，但圖2（b）的三角形面積并不等于H2ka，所以土壓力分布圖與公式（2）的對應關系不明確。筆者認為墻背上的土壓力分布圖應繪成如圖2（c）所示的形式，其中任意深度Z處的橫線長度表示該深度處墻背所受到的土壓力強度大小，橫線所指示的方向不表示土壓力的方向，土壓力的方向與水平方向呈a+δ的夾角。這里a為墻背傾角見[圖2（a）]，δ為外摩擦角。這樣總主動土壓力的大小即為分布圖的面積，其方向與水平方向的夾角為a+δ，計算起來直觀方便。特別是在確定路堤擋土墻土壓力分布圖形時，當通過計算確定了破裂角大小以后，只要掌握了上述原則，則不管破裂面交于內、外邊坡，還是交于路基頂面的任何位置就可將復雜的主動土壓力分布圖繪制出來，按圖即可對擋土墻的斷面尺寸進行設計和計算。這樣學生就會更容易理解和掌握復雜的擋土墻土壓力計算問題。

在道路、工民建、水利、港口等工程中，擋土墻是常見的支擋結構。擋土墻的設計和計算關鍵在于正確計算它所受到的土壓力大小和土壓力分布，準確解釋擋土墻上土壓力的分布規(guī)律對于初學者來說是非常重要的。本文提出的觀點可供參考。

參考文獻：

[1]洪毓康.土質學與土力學[M].第2版.北京：人民交通出版社，1995：160.

[2]陳國興.土質學與土力學[M].第2版.北京：水利水電出版社，2006：178.

[3]鄧學鈞.路基路面工程[M].第2版.北京：人民交通出版社，2005：126-139.endprint

摘要：根據多年的教學經驗，就如何正確理解黏性土作用于擋土墻上的土壓力分布，以及擋土墻土壓力分布圖的作用與意義提出了自己的觀點。實踐證明，本文對上述問題的分析切中了問題的實質，學生更易理解和接受。

關鍵詞：擋土墻；土壓力；分布圖

中圖分類號：O39 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）35-0104-02

在“土力學”和“路基工程”的教學實踐中，筆者發(fā)現現行大多數專業(yè)的土力學教材以及路橋專業(yè)的路基工程教材中，關于擋土墻土壓力分布圖的問題各存在一處值得商榷的地方，現分述如下。

一、黏性土作用于擋土墻上土壓力分布圖的合理解釋

圖1中的擋土墻墻背豎直光滑，墻后填土表面水平，填土為黏性土，粘聚力為c，內摩擦角為φ，重度為γ。根據朗肯理論，墻背上任一點M的主動土壓力強度可按下式計算：pa=？酌Zkatan2（45°-？漬/2）-2ctan（45°-？漬/2）=？酌Zka-2cka （1），式中，ka=tan2（45°-？漬/2），設Z=h0時，pa=0，由（1）式得h0=（2），按（1）式計算的主動土壓力分布圖如圖1所示，其中在h0的深度范圍內土壓力為負，即這段墻背受到填土的拉力作用，這顯然與實際不符。事實上這一范圍內的土壓力只能按零計算。現行許多土力學教材中對這個問題的解釋是，由于墻背和填土之間不能承受拉力，故應按零計算。這種解釋顯然不妥。筆者認為作如下解釋才是正確的：h0深度范圍內的土體由于粘聚力c的作用本身就能保持穩(wěn)定，無須擋土墻來支撐，故該范圍內土壓力為零。不妨假想在黏性土地基表面豎直向下開挖，當開挖深度小于或等于h0時，理論上坑壁不會坍塌，此時如建造一與坑壁同高的擋土墻支護坑壁，坑壁土體既不會產生推力推開擋土墻，也不會產生吸力吸引擋土墻，因此墻背不會受到墻后土體的任何作用力。

二、擋土墻土壓力分布圖的意義和正確繪制

對于圖2（a）所示的擋土墻，現行路基工程教材中給出的主動土壓力分布圖如圖2（b）所示，并且教材中還指出主動土壓力Ea為分布圖的面積，給出的Ea計算公式為Ea=H2ka（3），式中，ka和γ意義同前。作為計算總主動土壓力的公式，式（2）無疑是正確的，但圖2（b）的三角形面積并不等于H2ka，所以土壓力分布圖與公式（2）的對應關系不明確。筆者認為墻背上的土壓力分布圖應繪成如圖2（c）所示的形式，其中任意深度Z處的橫線長度表示該深度處墻背所受到的土壓力強度大小，橫線所指示的方向不表示土壓力的方向，土壓力的方向與水平方向呈a+δ的夾角。這里a為墻背傾角見[圖2（a）]，δ為外摩擦角。這樣總主動土壓力的大小即為分布圖的面積，其方向與水平方向的夾角為a+δ，計算起來直觀方便。特別是在確定路堤擋土墻土壓力分布圖形時，當通過計算確定了破裂角大小以后，只要掌握了上述原則，則不管破裂面交于內、外邊坡，還是交于路基頂面的任何位置就可將復雜的主動土壓力分布圖繪制出來，按圖即可對擋土墻的斷面尺寸進行設計和計算。這樣學生就會更容易理解和掌握復雜的擋土墻土壓力計算問題。

在道路、工民建、水利、港口等工程中，擋土墻是常見的支擋結構。擋土墻的設計和計算關鍵在于正確計算它所受到的土壓力大小和土壓力分布，準確解釋擋土墻上土壓力的分布規(guī)律對于初學者來說是非常重要的。本文提出的觀點可供參考。

參考文獻：

[1]洪毓康.土質學與土力學[M].第2版.北京：人民交通出版社，1995：160.

[2]陳國興.土質學與土力學[M].第2版.北京：水利水電出版社，2006：178.

[3]鄧學鈞.路基路面工程[M].第2版.北京：人民交通出版社，2005：126-139.endprint

摘要：根據多年的教學經驗，就如何正確理解黏性土作用于擋土墻上的土壓力分布，以及擋土墻土壓力分布圖的作用與意義提出了自己的觀點。實踐證明，本文對上述問題的分析切中了問題的實質，學生更易理解和接受。

關鍵詞：擋土墻；土壓力；分布圖

中圖分類號：O39 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）35-0104-02

在“土力學”和“路基工程”的教學實踐中，筆者發(fā)現現行大多數專業(yè)的土力學教材以及路橋專業(yè)的路基工程教材中，關于擋土墻土壓力分布圖的問題各存在一處值得商榷的地方，現分述如下。

一、黏性土作用于擋土墻上土壓力分布圖的合理解釋

圖1中的擋土墻墻背豎直光滑，墻后填土表面水平，填土為黏性土，粘聚力為c，內摩擦角為φ，重度為γ。根據朗肯理論，墻背上任一點M的主動土壓力強度可按下式計算：pa=？酌Zkatan2（45°-？漬/2）-2ctan（45°-？漬/2）=？酌Zka-2cka （1），式中，ka=tan2（45°-？漬/2），設Z=h0時，pa=0，由（1）式得h0=（2），按（1）式計算的主動土壓力分布圖如圖1所示，其中在h0的深度范圍內土壓力為負，即這段墻背受到填土的拉力作用，這顯然與實際不符。事實上這一范圍內的土壓力只能按零計算?，F行許多土力學教材中對這個問題的解釋是，由于墻背和填土之間不能承受拉力，故應按零計算。這種解釋顯然不妥。筆者認為作如下解釋才是正確的：h0深度范圍內的土體由于粘聚力c的作用本身就能保持穩(wěn)定，無須擋土墻來支撐，故該范圍內土壓力為零。不妨假想在黏性土地基表面豎直向下開挖，當開挖深度小于或等于h0時，理論上坑壁不會坍塌，此時如建造一與坑壁同高的擋土墻支護坑壁，坑壁土體既不會產生推力推開擋土墻，也不會產生吸力吸引擋土墻，因此墻背不會受到墻后土體的任何作用力。

二、擋土墻土壓力分布圖的意義和正確繪制

對于圖2（a）所示的擋土墻，現行路基工程教材中給出的主動土壓力分布圖如圖2（b）所示，并且教材中還指出主動土壓力Ea為分布圖的面積，給出的Ea計算公式為Ea=H2ka（3），式中，ka和γ意義同前。作為計算總主動土壓力的公式，式（2）無疑是正確的，但圖2（b）的三角形面積并不等于H2ka，所以土壓力分布圖與公式（2）的對應關系不明確。筆者認為墻背上的土壓力分布圖應繪成如圖2（c）所示的形式，其中任意深度Z處的橫線長度表示該深度處墻背所受到的土壓力強度大小，橫線所指示的方向不表示土壓力的方向，土壓力的方向與水平方向呈a+δ的夾角。這里a為墻背傾角見[圖2（a）]，δ為外摩擦角。這樣總主動土壓力的大小即為分布圖的面積，其方向與水平方向的夾角為a+δ，計算起來直觀方便。特別是在確定路堤擋土墻土壓力分布圖形時，當通過計算確定了破裂角大小以后，只要掌握了上述原則，則不管破裂面交于內、外邊坡，還是交于路基頂面的任何位置就可將復雜的主動土壓力分布圖繪制出來，按圖即可對擋土墻的斷面尺寸進行設計和計算。這樣學生就會更容易理解和掌握復雜的擋土墻土壓力計算問題。

在道路、工民建、水利、港口等工程中，擋土墻是常見的支擋結構。擋土墻的設計和計算關鍵在于正確計算它所受到的土壓力大小和土壓力分布，準確解釋擋土墻上土壓力的分布規(guī)律對于初學者來說是非常重要的。本文提出的觀點可供參考。

參考文獻：

[1]洪毓康.土質學與土力學[M].第2版.北京：人民交通出版社，1995：160.

[2]陳國興.土質學與土力學[M].第2版.北京：水利水電出版社，2006：178.

[3]鄧學鈞.路基路面工程[M].第2版.北京：人民交通出版社，2005：126-139.endprint