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岩土的主动状态与被动状态

 王国义 2023-04-14 发布于河北
       主动土压力与被动土压力是支挡结构后土的两种极限平衡状态。土单元土体主动土压力(Pa)是指挡土墙在墙后土体作用下向前发生移动,致使墙后填土的应力达到极限平衡状态(土水平向达到极限平衡,水平向土垮塌)时,墙后土体施于墙背上的土压力。土单元土体,被动土压力(Pp)是指挡土墙在某种外力作用下向后发生移动而推挤填土,致使墙后土体的应力达到极限平衡状态(土竖直向向上达到极限平衡,竖直向土向上隆起)时,填土施于墙背上的土压力。土单元土体,静止土压力(P0)是指挡土墙不发生任何方向的位移,墙后土体施于墙背上的土压力。
土单元应力示意图
       岩土的平衡与不平衡是如下产生的:挡土墙等于静止土压力(P0)时,挡土墙不动,所受外力小于静止土压力(P0)时,挡土墙在墙后土体作用下向前开始发生移动,当土压力达到主动土压力(Pa)时达到极限平衡状态。因此,主动状态,水平向发生移动,最大主应力()为P0,最小主应力()为Pa。当挡土墙所受外力大于静止土压力(P0)并逐渐增大时,挡土墙在外力作用下向后发生移动而推挤填土,填土水平向发生变形,当水平向作用力产生的侧压力大于自重应力(土单元土体Ⅲ)时土体开始竖直向上产生变形。当土压力值达到被动土压力(Pp)时竖直向上变形达到极限平衡状态。由于假设土在各个方向都呈相同各向异性,那么水平向作用压力产生的侧压力等于自重应力时水平向作用压力为,此作用压力是填土竖直向不发生向上移动的最小平衡压力。因此,被动状态,最大主应力()为Pp,最小主应力()为。因此,可将挡土墙水平向不发生向前移动的最大水平向作用压力定义为主动静止土压力P0a(),填土竖直向不发生向上移动的最小水平向作用压力定义为被动静止土压力P0p()。
        依据莫尔应力圆和莫尔—库仑破坏准则可画出不同应力状态下的应力圆(见下图),其中应力圆O1为主动状态,应力圆O2为静止状态,应力圆O3为被动状态。
                    主动状态、被动状态与静止状态应力圆
        通过大小主应力就可计算出主动土压力与被动土压力。

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