第一章概 述 第一节挡土墙的形式及土压力 一、挡土墙的形式 挡土墙是土木建筑、水利水电、铁道交通等工程建设中广泛应用的一种结构物，例如房 基侧面的挡墙，路基两旁的护墙，水工建筑物进出口处的翼墙和两侧的边墙，桥梁的桥台，河 道两岸的护岸墙，港池的护墙，地下建筑物的边墙，边坡的挡墙等，均为挡土墙.
挡土墙的类型很多，根据其结构特点可分为： （1）重力式挡土墙[图1-1（a）]； (2）悬臂式挡土墙[图1-1（b）]； (3）扶臀式挡土墙[图1-]（c)]； （4）支撑墙[图1-1（d）]； (5）板桩墙挡土墙和锚定板挡土墙[图1-1（e)]； （6）加筋土挡土墙[图1-1（f）]. 减压平台 (x) (b) 庭板 (c) 立板 可 (d) (e) (f) 图1-1挡土墙的类型 在上述挡土墙中，重力式挡土墙应用最广，是历史最长久的种挡土墙.
锚定板挡土墙 和加筋土挡土墙，则是近几十年发展起来的一种新型挡土墙，也是一种比较节省材料的挡土 结构.
根据墙体刚度的不同，挡土墙又可分为刚性挡土墙和柔性挡土墙两类.
刚性挡土墙是指 墙体本身刚度较大，在土压力作用下墙体基本不变形或变形很小的挡土墙，如用砖、石、混 凝土、钢筋混凝土等材料建筑的重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶臂式挡土墙等，在计算这 I
种挡土墙上的土压力时，可以不考虑墙体变形对土压力及其分布的影响.
柔性挡土墙是指墙 体的刚度不大，在土压力作用下墙体本身会产生变形的挡土墙，如支撑墙、板桩墙、锚定板 挡土墙等，在计算这类挡土墙上的土压力时，应考虑墙体变形的影响.
二、作用在挡土墙上的土压力 土压力是土力学中的一个重要课题，从18世纪开始就有许多学者对此进行了研究，提出 了土压力的计算理论和计算方法，其中最著名的是1773年库仑（C.A.Coulomb）提出的土 压理论和1857年朗背（W.J.M.Rankine）提出的土压理论，这两个土压力理论得到了广泛的 应用，至今也是工程建设中进行土压力计算的基础.
作用在挡土墙上的土压力，其大小和分布与许多因素有关，例如： （1）挡土墙的形式和墙体的刚度； （2）挡土墙表面的倾斜度及其粗糙程度； （3）挡土墙的变形和位移； （4）填土的性质（如土的均匀性，土的物理力学性质等）； （5）填土表面荷载的情况； （6）地下水的情况.
挡土墙形式不同，作用在其上的土压力的大小和分布也不相同，库仑土压力理论和朗肯 土压力理论主要适用于刚性挡土墙.
柔性挡土境由于受到墙体本身变形的影响，土压力及其 分布与刚性挡土墙有很大区别.
挡土墙表面的粗糙度和倾斜度将直接影响到作用在墙面上的土压力的大小和作用方向， 10 土压 90 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.10.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9tamp 主动土压力系数K. 510152025305 (b) 内摩擦角'） 挡土墙面与土的擦角 (s) 20 10° 10 15 02 23 被动土压力系数K (c) 图1-2填土的内摩擦角g和填土与墙面章擦角8与土压力（主动土压力和被动土压力）的关系 2
作用在光滑墙面上的土压力要比作用在粗糙墙面上的土压力小，前者土压力的作用方向与墙 面的法线一致，而后者则与墙面法线成某一角度（等于塘面与填土的摩擦角），此外，墙面的 俯仰角愈大，则作用在墙面上的土压力也愈大.
契波塔塞夫（Tschebotarioff）对填土为砂土， 填土表面水平，墙面竖直的挡土墙进行了研究，结果表明[图1-2（a）]、填土与墙面的摩擦 角对主动土压力系数K，的影响比较小，但对被动土压力系数K，的影响就比较大.
当填土 的内摩擦角g≤5°时，8对K，值的影响比较小，面6=g的K，值约为8=0°时的K，值的1.26 倍；当g增大到15°时，=g时的K，值约为8=0°时的K，值的1.46倍：当g=20°时、8=g 时的K，值约为=0°时的K，值的1.8倍；当9超过20以后，两种情况下K，值的差别迅速 增大，例如当9=25°时，8=9时的K，值约为6=0°时K，值的2.4倍，而当g=30°时，6= 时的K，值约为8=0°时K，值的3.3倍.
图1-2（b）、（c）中表示出填土内摩擦角g和填土与 墙面摩擦角与主动土压力系数K，和被动土压力系数K，的关系.
填土的不均匀性不仅影响到增面上土压力的大小，而且也影响到土压力沿墙面的分布.
砂 土的土压力较粘性土大，面填土的抗剪强度指标愈大，土压力则愈小， 填土表面作用荷载时，将在挡土墙墙面上产生一个附加的土压力.
附加七压力的大小及 其沿墙面的分布，与荷载的大小及其在填土表面的分布有直接关系.
荷载大，附加土压力也 大，荷载在填土表面分布不同，附加土压力在墙面上的分布也不同.
地下水将改变填土的物理力学性质，因而也影响到土压力的大小.
通常，地下水位以下 土的容重Y、内摩擦角和凝聚力c将比地下水位以上的土小，因而对于同--种土，无地下水 时的土压力将比有地下水时的土压力大，但有地下水时挡土墙墙面上将增加一个孔隙水压力， 这种孔隙水压力，对于砂性填土，大致等于静水压力.
挡土墙的位移和变形与土压力的大小有直接关系.
挡土墙的位移方式与墙的类型和用途 有关，通常有以下四种方式： （1）墙体下端固定，上端向外（内）侧转动，图1-3（c）、（d）.
（2）墙体上端固定，下端向外（内）侧转动，图1-3（e）、（f）.
（3）墙体向外侧平移，图1-3（a）、（b）.
（4）墙体上端向内（外）侧移动，下端向外（内）侧移动，图1-3（g）.
通常，当挡土墙墙体产生足够的位移，面使墙背面填土处于极限平衡状态时，上压力的 分布为三角形；当墙体位移并未达到使墙背面填土处于极限平衡状态时，土压力的分布为曲 线形.
杜勃洛娃（ily6powma）曾对高度为68cm的模型墙和墙背面填土为砂土和碎石土的情况进 行了试验，实测得墙体在不同位移时作用在墙面上的土压力，其结果是当墙的上端向外侧移 动，下端固定时，土压力的分布为三角形；面当墙体向外平移或墙的上端固定、下端向外侧 位移时，作用在境上的土压力均量曲线形分布.
三、土压力的种类 如前所述，作用在挡土墙上的土压力与墙体的位移和变形有关，当墙体静止不动，既不 产生位移，也不产生变形时，挡土墙墙背面的填土处于弹性平衡状态，此时填土对挡土墙所 产生的土压力称为静止土压力.
若墙体向背离填土方向产生水平位移，或者墙体围绕靠近填 土方向的墙顶旋转，或者墙体围绕靠近填土方向的墙题转、使墙体产生背离（远离）填土 方向的变形时，土压力由原来的静止土压力逐渐减小，墙后填土逐渐失去原来的弹性平衡状 态，当填土达到主动极限平衡状态时，此时作用在挡土墙上的土压力称为主动土压力.
若墙 体向着填土方向平移和转动，产生向着填土方向的位移或变形，使增背面填土逐渐压密而失 3
主端土压力 (9) (e) (d) (e) (f) 图1-3挡土墙的位移方式 去原来的弹性平衡状态，当位移达到一定数量，即土体压密到一定程度，而使墙背面填土处 于被动极限平衡状态时，此时填土作用在挡土墙上的土压力，称为被动土压力.
因此，挡土墙上的土压力可分为三类，即静止土压力P.
，主动土压力P，和被动土压力P.
三者与墙体位移的关系如图1-4所示.
在上述三类土压力中，主动土压力最小，静止土压力居中，被动土压力最大，即 P.<P
-0. 1 主动土压力 填体子行移动 0.05 粘 土 主动土压力 0.004 烧增理转动 0.004 5