试论述影响土压力的有关因素及其作用规律.docx

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试论述影响土压力的有关因素及其作用规律

试论述影响土压力的有关因素及其作用规律

试论述影响土压力的有关因素及其作用规律

要讨论影响土压力的有关因素及其作用规律就要先了解什么是土压力，土压力的种类有哪些，如何正确计算土压力的大小等。

在《岩土支挡与锚固工程》之前，我们已在《土力学》中学到了很多关于土压力的知识。

下面我们就简要讨论一下土压力的相关知识。

土压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙壁产生的侧压力。

根据墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可以分为静止土压力，主动土压力和被动土压力。

主动土压力最小，被动土压力最大。

当挡土墙静止不动，墙后土体处于弹性平衡状态时，土对墙的压力称为静止土压力。

当挡土墙受墙后填土作用离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力称为主动土压力。

当挡土墙受外力作用使墙身发生向土体方向的偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力称为被动土压力。

关于土压力的计算，我们常用到两种理论，分别为朗肯土压力理论和库伦土压力理论。

朗肯土压力理论是利用应力的极限平衡来求解的，它的基本假设是：

挡土墙墙背直立，墙后填土面水平，墙背光滑。

而库伦土压力理论是根据墙后所形成的滑动契体静力平衡条件建立的土压力计算方法。

它的基本假设是：

挡土墙和滑动土契体视为刚体，墙后填土为无粘性砂土，当墙身向前或向后偏移时，墙后滑动土契体是沿着墙背和一个通过墙踵的平面发生滑动。

了解了这些基础知识后，我们就来对影响土压力的有关因素及其作用规律进行讨论。

作用在挡土支护结构上的土压力会受到很多因素的制约，例如如挡墙的高度、墙背的形状、倾斜度以及填料大物理力学性质，填土面的坡度及荷载情况，挡土墙的位移大小和方向，支撑的位置，填土的施工方法等。

下面就结合《岩土支挡与锚固工程》,《土力学》以及一些其他相关资料来对影响土压力的因素做一个分类讨论：

1.不同土类中的侧向土压力差异很大。

采用同样的计算方法设计的挡土支护结构，对某些土类可能安全度很大，而对另一些土类则可能面临倒塌的危险。

因此在没有完全弄清挡土支护结构土压力的性能之前，对不同土类应区别对待。

　　2.土压力强度的计算及其计算指标的取值与基坑开挖方式和土类有关。

当剪应力超过土的抗剪强度时，背侧土体就会失去稳定，发生滑动。

渗透性弱的土，由于加荷快、来不及固结即可能剪损，此时宜采用不固结即进行剪切；反之，渗透性强的土，宜固结后剪切。

3.土压力是土与挡土支护结构之间相互作用的结果，它与结构的变位有着密切的关系，从而导致设计土压力值的不确定性。

如经典的库仑土压力和朗肯土压力理论仅考虑主动与被动状态；在挡土支护结构变形很小时，要采用静止土压力；对于作用于多支点挡土支护结构的土压力则按弹塑性理论进行计算。

　　4.土压力强度的大小与挡土支护结构刚度有关。

当基坑深度及地层土质等条件均相同的情况下，作用在重力式挡土支护结构和柔性挡土支护结构上的土压力显然不同，这是由于两者刚度相差太大所致。

　　5.对于多支点挡土支护结构，其土压力大小及分布又因支点（锚杆或支撑）的位置及反力大小而变化。

　　6.压力参数的选取因深基坑挡土支护结构及施工工艺而不同。

对于悬臂式挡土支护结构，取卸荷参数即可；而多层锚杆挡土支护结构则因其对土体的作用是一个不同深度上的多次卸载—加载—卸载的过程，故对土体来说，既要考虑卸载的又要考虑加载的土压力参数。

7.土压力的大小还和土体应力水平有关。

在正常压密状态的同一种土体，不同开挖深度会使得土压力的大小产生很大的差异。

8.考虑土压力计算参数时一定要考虑施工效应。

降水是深基坑开挖中经常采用的措施，由于排水，土体发生固结，使c、φ值有所提高。

当基础桩采用挤土式桩时，由于挤土效应也可使c、φ值有所提高。

当然还要避免挤土桩的负面效应。

9.地下水是影响土压力值的一个重大因素。

当上层滞水治理不妥，致使背侧土体的含水量增高，土的力学指标向不利方向变化，主动土压力随之增大，导致深基坑倒塌。

10.挡土支护结构上的土压力还和土体与墙（桩）背的摩擦角有关，而后者又与背侧土体性质、墙（桩）背粗糙程度、排水条件、背侧土体表面轮廓及有无地面荷载等有关。

通过学习和查阅相关文献，我们通过综合考虑可以得出这样一个结论：

土压力有显著的空间效应和时间效应且土压力计算参数带有一定的随机性，挡土支护结构上的土压力会因上、下端支点及结构变位情况而产生很大的差异。

试论述影响滑坡推力大小和分布的因素

近年来,随着经济建设的快速发展和环境地,我国滑坡地质灾害越来越严重,引起了人们的广泛重视。

在论述影响滑坡推力的大小和分布因素之前，我们有必要先了解一下滑坡的相关知识。

斜坡上的部分岩体和土体在自然或人为因素的影响下沿某个滑动面发生剪切破坏向下运动的现象称为滑坡。

滑坡可以分为五类：

崩塌、倾倒、滑动、侧向扩散拉裂。

滑动面可以是受剪应力最大的贯通性剪切破坏面或带，也可以是岩体中已有的软弱结构面。

规模大的滑坡一般是缓慢的、长期的往下滑动，有些滑坡滑动速度也很快，其过程分为蠕动变形和滑动破坏阶段，但也有一些滑坡表现为急剧的滑动，下滑速度从每秒几米到几十米不等。

滑坡多发生在山地的山坡、丘陵地区的斜坡、岸边、路堤或基坑等地带。

滑坡分布形式是决定滑坡治理设计方案选择及支挡结构受力特性的主要因素。

而滑坡的活动时间主要与诱发滑坡的各种外界因素有关，如地震、降温、冻融、海啸、风暴潮及人类活动等。

大致有如下规律：

同时性和滞后性。

有些滑坡受诱发因素的作用后，立即活动，有些滑坡发生时间稍晚于诱发作用因素的时间，如降雨、融雪、海啸、风暴潮及人类活动之后。

这种滞后性规律在降雨诱发型滑坡中表现最为明显，该类滑坡多发生在暴雨、大雨和长时间的连续降雨之后，滞后时间的长短与滑坡体的岩性、结构及降雨量的大小有关。

一般讲，滑坡体越松散、裂隙越发育、降雨量越大，则滞后时间越短。

除此之外，由人为活动因素诱发的滑坡的滞后时间的长短与人类活动的强度大小及滑坡的原先稳定程度有关。

人类活动强度越大、山体滑坡救援滑坡体的稳定程度越低，则滞后时间越短。

然而,由于岩土介质的多样性,滑动过程（略）的复杂性,加之其强度随外界因素变化而变化,很难准确估算滑坡实际推力大小及其分布变化规律。

下面我们就影响滑坡推力大小及其分布的因素进行分类讨论。

一.影响滑坡空间分布的因素

首先影响滑坡空间分布的因素主要与地质因素和气候等因素有关。

通常下列地带是滑坡的易发和多发地区：

（1）江、河、湖（水库）、海、沟的岸坡地带，地形高差大的峡谷地区，山区、铁路、公路、工程建筑物的边坡地段等。

这些地带为滑坡形成提供了有利的地形地貌条件；

（2）地质构造带之中，如断裂带、地震带等。

通常地震烈度大于7度的地区，坡度大于25度的坡体，在地震中极易发生滑坡；断裂带中的岩破碎、裂隙发育，则非常有利于滑坡的形成；

（3）易滑（坡）的岩、土分布区。

如松散覆盖层、黄土、泥岩、页岩、煤系地层、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩等岩、土的存在，为滑坡的形成提供了良好的物质基础；

（4）暴雨多发区或异常的强降雨地区。

在这些地区，异常的降雨为滑坡发生提供了有利的诱发因素。

其次，人类活动也是影响滑坡发生的因素之一。

违反自然规律、破坏斜坡稳定条件的人类活动都会诱发滑坡。

例如：

（1）开挖坡脚。

修建铁路、公路、依山建房、建厂等工程，常常因使坡体下部失去支撑而发生下滑。

例如我国西南、西北的一些铁路、公路、因修建时大力爆破、强行开挖，事后陆陆续续地在边坡上发生了滑坡，给道路施工、运营带来危害。

（2）蓄水、排水。

水渠和水池的漫溢和渗漏，工业生产用水和废水的排放、农业灌溉等，均易使水流渗入坡体，加大孔隙水压力，软化岩、土体，增大坡体容重，从而促使或诱发滑坡的发生。

水库的水位上下急剧变动，加大了坡体的动水压力，也可使斜坡和岸坡诱发滑坡发生。

支撑不了过大的重量，失去平衡而沿软弱面下滑。

尤其是厂矿废渣的不合理堆弃，常常触发滑坡的发生。

此外，劈山开矿的爆破作用，可使斜坡的岩、土体受振动而破碎产生滑坡；在山坡上乱砍滥伐，使坡体失去保护，便有利于雨水等水体的入渗从而诱发滑坡等等。

如果上述的人类作用与不利的自然作用互相结合，则就更容易促进滑坡的发生。

二.影响滑坡推力大小的主要因素

影响滑坡推力大小的主要因素有滑坡体尤其是滑带土强度指标的取值和所采用的推力计算方法，岩土体的本身特性以及人类工程活动。

1.滑坡推力的计算常采用极限平衡和有限元数值分析两种方法,研究滑带土体抗剪强度指标的反算问题。

采用极限平衡法反算时,主要提出了根据滑带通过不同岩土介质采用不同的强度指标,联合多个断面进行（略）有限元法进行反算时,采用强度折减技术,通过调整参数,不断进行试算,直到塑性区刚好（略）限元计算达到敛散的临界状态,此时的参数值通过转换就可得到反算出来的指标,并对二者的反算结果进行比较与分析。

在计算过程中我们需要以下三个基本假定：

（1）滑体的滑移剪出面为既有滑面和滑体中圆弧滑面的组和面。

（2）不考虑抗滑桩变形对滑坡推力分布形式的影响。

（3）抗滑桩指定点以上段桩上的滑坡推力由以该点为剪出口的滑体产生。

同时在计算滑坡推力时我们也应遵循一定的规定：

（1）当滑体有多层滑动面（带）时，应取推力最大的滑动面（带）确定滑坡推力；

（2）选择平行于滑动方向的几个具有代表性的断面进行计算。

计算断面一般不得少于2个，其中应有一个是滑动主轴断面。

根据不同断面的推力设计相应的抗滑结构；

（3）滑坡推力作用点，可取在滑体厚度的二分之一处；

（4）滑坡推力安全系数，应根据滑坡现状及其对工程的影响等因素确定，对地基基础设计等级为甲级的建筑物宜取1.25，设计等级为乙级的建筑物宜取1.15，设计等级为丙级的建筑物宜取1.05；

（5）根据土的性质和当地经验，可采用试验和滑坡反算相结合的方法，合理地确定滑动面上的抗剪强度。

2.而岩土体的本身特性是影响滑坡推力的主要因素,对岩质边坡来说主要包括软弱结构面存在与否及其强度、结构面特别是主要结构面的产状、结构面的组合关系、结构面的结合情况、渗透性、与面的相对关系；对土质边坡来说主要包括土体强度、软硬接触面的渗透性。

3.产生滑坡推力的另一因素就是人类工程活动。

人类工程活动破坏原有的地形地貌，使在自然条件下已经达到平衡状态的岩土体应力进行重新分布，斜坡产生变形，当岩土体中应力无法平衡时，边坡将发生失稳破坏。

现有工程计算中常常根据滑体的性质假定滑坡推力的分布形式为三角形、矩形或梯形等理想分布形式，这种分布形式显然没有考虑滑坡体几何形态对分布形式的影响，由此常常导致现场土压力测试结果和理想图形有较大的差异。

由于滑坡或边坡失稳破坏的多样性和复杂性，对滑坡或边坡的稳定性评价方法也是多种多样，就滑坡推力的计算而言也没有一种适用于所有情况的统一方法，应具体问题具体分析。

但原则上滑坡推力的计算应与其稳定性分析方法保持一致，以达到计算的滑坡推力和相应的稳定系数才能对应。

进行滑坡推力的数值计算，为整治工程设计计算提供定量的依据，这是滑坡推力计算的主要目的。

在现有抗滑桩工程的设计中，均将滑坡推力作为抗滑结构上的外荷载，因此滑坡推力的计算也是整治滑工程设计的前提条件。

参考文献：

《岩土支挡与锚固工程》作者：

赵其华彭社琴

出版社：

四川大学出版社

《土力学》作者：

张克恭刘松玉

出版社：

中国建筑工业出版社