土压力试验：探索土力学与地基基础

1929年，太沙基通过挡土墙模型试验研究了土压力与挡土墙位移的关系。试验表明，土压力的大小及分布除了与挡土墙的位移方向有关，还与挡土墙的位移大小有关。

如图6-10所示，在长方形的模型槽中部插上一块刚性挡板，在板的一侧安装压力盒后将土回填至设计高度，板的另一侧临空。当挡板静止不动时，测得板上的土压力为E0；将挡板向临空方向移动或转动时，土压力逐渐减小，最终测得填土下滑前的土压力最小值为Ea；将挡板推向填土方向，土压力逐渐增大，最终测得填土隆起前的土压力最大值Ep。土压力随挡土墙移动而变化的情况如图6-11所示。由试验可知，在墙背土压力作用下，墙体的位移方向决定了土压力的类型，而土压力的数值大小由墙体的位移量的大小决定。

图6-10　土压力大小与位移试验

(www.xing528.com)

图6-11　 土压力与墙身位移的关系

由图6-11可以看出：

（1）将墙体向前的位移量设为-Δ，墙体向后的位移量设为+Δ；当墙体发生向前的位移，但是没有达到极限平衡状态时，墙背上的实际土压力要比极限平衡时的主动土压力Ea大得多；当墙体发生向后的位移，但是没有达到极限平衡状态时，墙背上的实际土压力要比极限平衡状态时的被动土压力Ep小得多。通过人们进行过多次多种的挡土墙模型试验原型观测和理论研究，在相同的墙高和填土条件下，三种土压力的大小关系为：Ea＜E0＜Ep。

（2）产生被动土压力所需位移ΔδP远大于产生主动土压力所需位移Δδa。经验表明，一般Δδa为0.001H～0.005H（H为挡土墙高），ΔδP为0.01H～0.1H，而ΔδP这样大小的位移量实际上对工程常常是不容许的。因此，一般情况下只能利用被动土压力的一部分。

（3）挡土墙所受的土压力大小并不是一个常数，随着位移量的变化，墙上的土压力值也在变化，并非只存在三种特定的土压力值。一般在进行挡土墙设计时，需要按照三种特定状态下的土压力（静止土压力、主动土压力、被动土压力）进行计算，此时要弄清实际工程与哪种状态较为接近。