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  • 1 # 科學薈萃

    土的力學特徵實際比較複雜。

    回答這個問題之前,先簡單的介紹下庫侖土壓力理論的基本假定以及基本原理。

    1773年,法國的C.A.庫倫(Coulomb)根據試驗創立了著名的砂土抗剪強度公式。提出了計算擋土牆土壓力的滑楔理論。

    Charles Augustin de Coulomb (1736 – 1806)

    公式推導:

    出發點:

    牆背傾斜,具有傾角α

    牆背粗糙,與填土摩擦角為δ填土表面有傾角β

    假設條件:

    平面滑裂面假設:滑裂面為平面;

    剛體滑動假設:破壞土楔為剛體,滑動楔體整體處於極限平衡狀態。無粘性土的主動土壓力

    Ka-庫侖主動土壓力系數。

    特例:α=δ=β=0,即牆背垂直光滑,填土表面水平時,與朗肯土壓力理論等價。

    土壓力分佈:三角形分佈。

    無粘性土的被動土壓力

    Kp-庫侖被動土壓力系數

    土壓力分佈:三角形分佈

    計算誤差——庫侖土壓力理論

    綜上所述:

    庫倫土壓力理論的基本假設:

    ①擋土牆後的填土是理想的散粒材料(黏聚力c=0);

    ②滑動破壞面為一透過牆踵的平面;

    優點:

    ①對於無黏性土可以直接用理論公式進行計算;

    ②庫倫土壓力理論考慮了牆背與土之間的摩擦力(相較於朗肯土壓力理論),並可用於牆背傾斜,填土面傾斜的情況;

    缺點:

    ①對於黏性土則不能用理論公式直接計算黏性土的土壓力;

    ②庫倫理論假設牆後填土破壞時,破裂面是一平面,但實際情況卻是一曲面,採用庫倫理論的計算結果與按滑動面為曲面的計算結果有出入。

  • 2 # 神經科技局

    1776年法國學者庫倫根據牆后土楔體處於極限平衡狀態時的力系平衡條件提出了庫倫土壓力理論。

    中文名: 庫倫土壓力理論

    外文名: Coulomb"s earth pressure theory

    類別: 理論

    物件: 土壓力

    提出人: 庫倫

    基本原理

    庫倫於1776年根據研究擋土牆牆後滑動土楔體的靜力平衡條件,提出了計算土壓力的理論。他假定擋土牆是剛性的,牆後填土是無粘性土。當牆背移離或移向填土,牆后土體達到極限平衡狀態時,牆後填土是以一個三角形滑動土楔體的形式,沿牆背和填土土體中某一滑裂平面透過牆踵同時向下發生滑動。根據三角形土楔的力系平衡條件,求出擋土牆對滑動土楔的支承反力,從而解出擋土牆牆背所受的總土壓力。

    計算

    已知牆背AB傾斜,與豎直線的夾角為ε,填土表面AC是一平面,與水平面的夾角為β,若牆背受土推向前移動,當牆后土體達到主動極限平衡狀態時,整個土體沿著牆背AB和滑動面BC同時下滑,形成一個滑動的楔體△ABC。假設滑動面BC與水平面的夾角為α,不考慮楔體本身的壓縮變形。

    取土楔ABC為脫離體,作用於滑動土楔體上的力有:①是牆對土楔的反力P,其作用方向與牆背面的法線成δ角(δ角為牆與土之間的外摩擦角,稱牆摩擦角);②是滑動面BC上的反力R,其方向與BC面的法線φ角(φ為土的內摩擦角);③是土楔ABC的重力W。根據靜力平衡條件W、P、R三力可構成力的平衡三角形。利用正弦定理,得:P/[sin(α-φ)]=W/sin[180°-(ψ+α-φ)]

    所以 P=[Wsin(α-φ)]/[sin(ψ+α-φ)] (1)

    其中 ψ=90°-(δ+ε)

    假定不同的α角可畫出不同的滑動面,就可得出不同的P值,但是,只有產生最大的P值的滑動面才是最危險的假設滑動面,與P大小相等、方向相反的力,即為作用於牆背的主動土壓力,以Pa表之。

    對於已確定的擋土牆和填土來說,φ、δ、ε和β均為已知,只有α角是任意假定的,當α發生變化,則W也隨之變化,P與R亦隨之變化。P是α的函式,按 dP/dα=0的條件,用數解法可求出P最大值時的α角,然後代入式(1)求得主動土壓力

  • 3 # 華鴿娛樂

    庫侖土壓力理論是極限平衡狀態下作用在擋土牆是的土壓力,屬於極限平衡理論。

    庫倫考慮整個滑動楔體靜力平衡,直接求出總土壓力,需要時在求解土壓力強度,屬於滑動楔體法。牆後有滑動楔體,採用庫倫理論計算比較合適點。而朗肯是從一點的應力狀態出發,先求出土壓力強度,再求總土壓力,屬於極限應力法;

    優缺點說不上,才疏學淺,只是看你應用在哪裡,就用哪個。

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