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库仑土压力理论

/Coulomb's earth pressure theory/
条目作者杨仲轩

杨仲轩

最后更新 2022-12-23
浏览 301
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法国科学家C.A.库仑于1776年根据挡土墙后滑动楔体处于极限平衡状态时,应用静力平衡条件求解得到的土压力计算方法。又称滑动楔体理论。由于其计算原理简明,可适用于挡土墙墙背倾斜、粗糙、墙后土体表面倾斜等情况。

英文名称
Coulomb's earth pressure theory
又称
滑动楔体理论
所属学科
土木工程

库仑理论基本假定为:①挡土墙为刚性,墙后填土为无黏性土。②形成滑动楔体的墙背面及土中滑动面均为极限平衡面。③滑动楔体为刚体,不考虑楔体内部的应力及变形。

若挡土墙向背离墙后土体的方向移动(图a),墙后土体将沿着墙背及滑动面向下滑动,当墙后土体处于主动极限平衡状态时,取滑动楔体为隔离体进行静力平衡分析。此时作用在滑动楔体上的作用力包括:滑动楔体的自重(),滑动面处的作用反力(),挡土墙墙背对滑动楔体的主动作用力(),从而可得库仑主动土压力计算公式:

…(1)

…(2)

式中为主动的总土压力;为主动土压力系数;为土体容重;为墙高;为土体内摩擦角;为墙背倾角;为墙土摩擦角;为填土顶面坡角。库仑主动土压力理论假定土压力沿墙高呈三角形分布,合力作用点在墙背三分之一高度处,作用方向与墙背法线成角。

库伦土压力理论图库伦土压力理论图

当挡土墙在外力作用下向后移动(图b),墙后土体受到挤压沿着墙背及滑动面向上滑动,当墙后土体处于被动极限平衡状态时,取滑动楔体为隔离体进行静力平衡分析。与主动土压力类似,可得到库仑被动土压力计算公式:

…(3)

…(4)

式中为被动的总土压力;为被动土压力系数。

由于被动状态实际滑动面应为曲面,当土体内摩擦角及墙土摩擦角较大时,采用库仑理论计算被动土压力时常会带来较大误差,实际选用时应特别慎重。

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