影響土壓力的因素
作用在擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力受以下因素制約：
1不同土類中的側(cè)向土壓力差異很大。采用同樣的計(jì)算方法設(shè)計(jì)的擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)，對(duì)某些土類可能安全度很大，而對(duì)另一些土類則可能面臨倒塌的危險(xiǎn)。因此在沒(méi)有完全弄清擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力的性能之前，對(duì)不同土類應(yīng)區(qū)別對(duì)待。
2 土壓力強(qiáng)度的計(jì)算及其計(jì)算指標(biāo)的取值與基坑開(kāi)挖方式和土類有關(guān)。當(dāng)剪應(yīng)力超過(guò)土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，背側(cè)土體就會(huì)失去穩(wěn)定，發(fā)生滑動(dòng)。由于基坑用機(jī)械開(kāi)挖，一般進(jìn)度均較快，開(kāi)挖卸荷后，土壓力很快形成，為與其相適應(yīng)采用直剪快剪或三軸不排水剪是合理的。但剪切前是否要固結(jié)，則根據(jù)土的滲透性而定。滲透性弱的土，由于加荷快、來(lái)不及固結(jié)即可能剪損，此時(shí)宜采用不固結(jié)即進(jìn)行剪切；反之，滲透性強(qiáng)的土，宜固結(jié)后剪切。
【例題18】對(duì)于側(cè)壁為飽和粘土的基坑，宜采用（）三軸試驗(yàn)確定其抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。
A、固結(jié)排水剪；
B、固結(jié)不排水剪；
C、不固結(jié)不排水剪；
D、不固結(jié)排水剪；
答案：C
3土壓力是土與擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)之間相互作用的結(jié)果，它與結(jié)構(gòu)的變位有著密切的關(guān)系，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)土壓力值的不確定性。如經(jīng)典的庫(kù)侖土壓力和朗肯土壓力理論僅考慮主動(dòng)與被動(dòng)狀態(tài)；在擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)變形很小時(shí)，要采用靜止土壓力（其值無(wú)統(tǒng)一求法）；對(duì)于作用于多支點(diǎn)擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)的土壓力則按彈塑性理論進(jìn)行計(jì)算。
4 土壓力強(qiáng)度的大小與擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度有關(guān)。當(dāng)基坑深度及地層土質(zhì)等條件均相同的情況下，作用在重力式擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)和柔性擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力顯然不同，這是由于兩者剛度相差太大所致。
5 對(duì)于多支點(diǎn)擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)，其土壓力大小及分布又因支點(diǎn)（錨桿或支撐）的位置及反力大小而變化。
6 壓力參數(shù)的選取因深基坑擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)及施工工藝而不同。對(duì)于懸臂式擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)，取卸荷參數(shù)即可；而多層錨桿擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)則因其對(duì)土體的作用是一個(gè)不同深度上的多次卸載—加載—卸載的過(guò)程，故對(duì)土體來(lái)說(shuō)，既要考慮卸載的又要考慮加載的土壓力參數(shù)。
7 土支護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力有顯著的空間效應(yīng)。不少的深基坑開(kāi)挖實(shí)測(cè)資料表明，基坑周邊向坑內(nèi)發(fā)生的水平位移呈現(xiàn)出中間大、兩邊小的規(guī)律；而且深基坑邊坡失穩(wěn)坍塌，多數(shù)實(shí)例也是從長(zhǎng)邊的居中位置開(kāi)始發(fā)生的。上述現(xiàn)象說(shuō)明深基坑開(kāi)挖的一個(gè)空間問(wèn)題。
8 土支護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力有顯著的時(shí)間效應(yīng)。按經(jīng)典的極限平衡原理（庫(kù)侖—朗肯土壓力理論）進(jìn)行的深基坑擋土支護(hù)設(shè)計(jì)屬于靜態(tài)設(shè)計(jì)，而開(kāi)挖后的土體是處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。一是開(kāi)挖后的土體處于一種松弛過(guò)程，隨時(shí)間增長(zhǎng)，土體強(qiáng)度逐漸下降；二是開(kāi)挖后長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)基坑境也會(huì)有所變化，例如由于多種原因造成土體含水量增加，也促使土體強(qiáng)度下降。以上的時(shí)間效應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以考慮。
9 定土壓力計(jì)算參數(shù)時(shí)要考慮施工效應(yīng)。降水是深基坑開(kāi)挖中經(jīng)常采用的措施，由于
排水，土體發(fā)生固結(jié)，使c、φ值有所提高。當(dāng)基礎(chǔ)樁采用擠土式樁時(shí)，由于擠土效應(yīng)也可使c、φ值有所提高。當(dāng)然還要避免擠土樁的負(fù)面效應(yīng)。
10 土支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力是隨著開(kāi)挖過(guò)程逐步形成的。特別是多支點(diǎn)擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)
上的土壓力又隨著支撐或錨桿的設(shè)置及每步開(kāi)挖施工參數(shù)的差異而產(chǎn)生受力狀態(tài)的改變，因
此其土壓力的分布與一般擋土墻存在著差異?！?1 擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力因上、下端支點(diǎn)及結(jié)構(gòu)變位情況而差異甚大。
12 土壓力計(jì)算參數(shù)（γ、c、φ等）帶有一定的隨機(jī)性。土層物理力學(xué)參數(shù)選擇正確與否是
擋土支護(hù)設(shè)計(jì)能否符合實(shí)際的重要環(huán)節(jié)。但是實(shí)踐中，不少的建設(shè)單位在深基坑工程招標(biāo)時(shí)
往往是僅提供主體建筑物的初步勘察報(bào)告，未能提供適應(yīng)于深基坑工程的專門(mén)勘察報(bào)告，而投標(biāo)單位為了急于中標(biāo)，就在初勘資料的基礎(chǔ)上，選擇計(jì)算參數(shù)，未經(jīng)深思熟慮，草率地進(jìn)行土壓力計(jì)算，這就帶來(lái)較大的隨機(jī)性和危險(xiǎn)性。正確的做法應(yīng)是，根據(jù)深基坑的等級(jí)，進(jìn)行補(bǔ)充的巖土工程勘察，在深基坑擋土支護(hù)設(shè)計(jì)人員的配合下，按設(shè)計(jì)要求，確定勘察范圍、基坑周邊勘探點(diǎn)間距以及勘探點(diǎn)間距，并選擇合適的試驗(yàn)方法，這樣的勘察資料就具有針對(duì)性，設(shè)計(jì)人員也能做到心中有數(shù)。
13 地下水是影響土壓力值的一個(gè)重大因素。當(dāng)上層滯水治理不妥（例如，上下水設(shè)施破
損而漏水，基坑頂及坡體未作防水處理致使雨水及地表水等滲入背側(cè)土體，坑周排水系統(tǒng)堵塞或暴雨后坑周水位急劇上升等），致使背側(cè)土體的含水量增高，土的力學(xué)指標(biāo)向不利方向變化（c、φ值降低），主動(dòng)土壓力隨之增大，導(dǎo)致深基坑倒塌。類似事故在全國(guó)各地區(qū)已屢見(jiàn)不鮮。
14 擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力還和土體與墻（樁）背的摩擦角有關(guān)，而后者又與背側(cè)土體性
質(zhì)、墻（樁）背粗糙程度、排水條件、背側(cè)土體表面輪廓及有無(wú)地面荷載等有關(guān)。
15 土壓力的大小和分布是超靜定問(wèn)題。一是因?yàn)槲灰坪妥冃蔚淖饔?，二是由于各單個(gè)顆
粒產(chǎn)生的壓力以及顆粒間作用力的絕對(duì)值仍然不清楚。
16 土壓力的大小還和土體應(yīng)力水平有關(guān)。在正常壓密狀態(tài)的同一種土體，不同開(kāi)挖深度
的土體應(yīng)力水平是不同的，它的c、φ不是同一值。
綜上所述，土壓力的計(jì)算具有以下特點(diǎn)：復(fù)雜性（影響因素太多），不確定性，多樣性（計(jì)算和試驗(yàn)方法多樣），隨機(jī)性，變異性（施工效應(yīng)、結(jié)構(gòu)型式效應(yīng)、時(shí)間效應(yīng)、空間效應(yīng)及地下水影響等）以及超靜定性等。
目前工程中應(yīng)用的土壓力計(jì)算理論，由于理論的假設(shè)與實(shí)際情況有一定的出入，加以在
理論中也不可能對(duì)影響土壓力大小和其分布規(guī)律的各種因素及其相互作用加以全面考慮和概括，所以只能看作是近似的方法，與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)也有一定的距離，有時(shí)甚至差得很大?？梢哉f(shuō)，深基坑擋土支護(hù)與開(kāi)挖問(wèn)題對(duì)經(jīng)典土力學(xué)理論提出了新的挑戰(zhàn)，需建立以釋放變形為核
心的土壓力理論。深基坑開(kāi)挖與支護(hù)的應(yīng)力、變形分析將把不可忽視的卸載問(wèn)題、應(yīng)力路徑問(wèn)題及其引發(fā)出的土體應(yīng)力、強(qiáng)度、變形性質(zhì)和變化及其影響因素提上巖土工程師的議事日程、提出需要深人研究的課題。總之，土壓力理論還有待于進(jìn)一步研究，在實(shí)踐中不斷予以完善。
作用在擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力受以下因素制約：
1不同土類中的側(cè)向土壓力差異很大。采用同樣的計(jì)算方法設(shè)計(jì)的擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)，對(duì)某些土類可能安全度很大，而對(duì)另一些土類則可能面臨倒塌的危險(xiǎn)。因此在沒(méi)有完全弄清擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力的性能之前，對(duì)不同土類應(yīng)區(qū)別對(duì)待。
2 土壓力強(qiáng)度的計(jì)算及其計(jì)算指標(biāo)的取值與基坑開(kāi)挖方式和土類有關(guān)。當(dāng)剪應(yīng)力超過(guò)土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，背側(cè)土體就會(huì)失去穩(wěn)定，發(fā)生滑動(dòng)。由于基坑用機(jī)械開(kāi)挖，一般進(jìn)度均較快，開(kāi)挖卸荷后，土壓力很快形成，為與其相適應(yīng)采用直剪快剪或三軸不排水剪是合理的。但剪切前是否要固結(jié)，則根據(jù)土的滲透性而定。滲透性弱的土，由于加荷快、來(lái)不及固結(jié)即可能剪損，此時(shí)宜采用不固結(jié)即進(jìn)行剪切；反之，滲透性強(qiáng)的土，宜固結(jié)后剪切。
【例題18】對(duì)于側(cè)壁為飽和粘土的基坑，宜采用（）三軸試驗(yàn)確定其抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。
A、固結(jié)排水剪；
B、固結(jié)不排水剪；
C、不固結(jié)不排水剪；
D、不固結(jié)排水剪；
答案：C
3土壓力是土與擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)之間相互作用的結(jié)果，它與結(jié)構(gòu)的變位有著密切的關(guān)系，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)土壓力值的不確定性。如經(jīng)典的庫(kù)侖土壓力和朗肯土壓力理論僅考慮主動(dòng)與被動(dòng)狀態(tài)；在擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)變形很小時(shí)，要采用靜止土壓力（其值無(wú)統(tǒng)一求法）；對(duì)于作用于多支點(diǎn)擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)的土壓力則按彈塑性理論進(jìn)行計(jì)算。
4 土壓力強(qiáng)度的大小與擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度有關(guān)。當(dāng)基坑深度及地層土質(zhì)等條件均相同的情況下，作用在重力式擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)和柔性擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力顯然不同，這是由于兩者剛度相差太大所致。
5 對(duì)于多支點(diǎn)擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)，其土壓力大小及分布又因支點(diǎn)（錨桿或支撐）的位置及反力大小而變化。
6 壓力參數(shù)的選取因深基坑擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)及施工工藝而不同。對(duì)于懸臂式擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)，取卸荷參數(shù)即可；而多層錨桿擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)則因其對(duì)土體的作用是一個(gè)不同深度上的多次卸載—加載—卸載的過(guò)程，故對(duì)土體來(lái)說(shuō)，既要考慮卸載的又要考慮加載的土壓力參數(shù)。
7 土支護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力有顯著的空間效應(yīng)。不少的深基坑開(kāi)挖實(shí)測(cè)資料表明，基坑周邊向坑內(nèi)發(fā)生的水平位移呈現(xiàn)出中間大、兩邊小的規(guī)律；而且深基坑邊坡失穩(wěn)坍塌，多數(shù)實(shí)例也是從長(zhǎng)邊的居中位置開(kāi)始發(fā)生的。上述現(xiàn)象說(shuō)明深基坑開(kāi)挖的一個(gè)空間問(wèn)題。
8 土支護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力有顯著的時(shí)間效應(yīng)。按經(jīng)典的極限平衡原理（庫(kù)侖—朗肯土壓力理論）進(jìn)行的深基坑擋土支護(hù)設(shè)計(jì)屬于靜態(tài)設(shè)計(jì)，而開(kāi)挖后的土體是處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。一是開(kāi)挖后的土體處于一種松弛過(guò)程，隨時(shí)間增長(zhǎng)，土體強(qiáng)度逐漸下降；二是開(kāi)挖后長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)基坑境也會(huì)有所變化，例如由于多種原因造成土體含水量增加，也促使土體強(qiáng)度下降。以上的時(shí)間效應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以考慮。
9 定土壓力計(jì)算參數(shù)時(shí)要考慮施工效應(yīng)。降水是深基坑開(kāi)挖中經(jīng)常采用的措施，由于
排水，土體發(fā)生固結(jié)，使c、φ值有所提高。當(dāng)基礎(chǔ)樁采用擠土式樁時(shí)，由于擠土效應(yīng)也可使c、φ值有所提高。當(dāng)然還要避免擠土樁的負(fù)面效應(yīng)。
10 土支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力是隨著開(kāi)挖過(guò)程逐步形成的。特別是多支點(diǎn)擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)
上的土壓力又隨著支撐或錨桿的設(shè)置及每步開(kāi)挖施工參數(shù)的差異而產(chǎn)生受力狀態(tài)的改變，因
此其土壓力的分布與一般擋土墻存在著差異?！?1 擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力因上、下端支點(diǎn)及結(jié)構(gòu)變位情況而差異甚大。
12 土壓力計(jì)算參數(shù)（γ、c、φ等）帶有一定的隨機(jī)性。土層物理力學(xué)參數(shù)選擇正確與否是
擋土支護(hù)設(shè)計(jì)能否符合實(shí)際的重要環(huán)節(jié)。但是實(shí)踐中，不少的建設(shè)單位在深基坑工程招標(biāo)時(shí)
往往是僅提供主體建筑物的初步勘察報(bào)告，未能提供適應(yīng)于深基坑工程的專門(mén)勘察報(bào)告，而投標(biāo)單位為了急于中標(biāo)，就在初勘資料的基礎(chǔ)上，選擇計(jì)算參數(shù)，未經(jīng)深思熟慮，草率地進(jìn)行土壓力計(jì)算，這就帶來(lái)較大的隨機(jī)性和危險(xiǎn)性。正確的做法應(yīng)是，根據(jù)深基坑的等級(jí)，進(jìn)行補(bǔ)充的巖土工程勘察，在深基坑擋土支護(hù)設(shè)計(jì)人員的配合下，按設(shè)計(jì)要求，確定勘察范圍、基坑周邊勘探點(diǎn)間距以及勘探點(diǎn)間距，并選擇合適的試驗(yàn)方法，這樣的勘察資料就具有針對(duì)性，設(shè)計(jì)人員也能做到心中有數(shù)。
13 地下水是影響土壓力值的一個(gè)重大因素。當(dāng)上層滯水治理不妥（例如，上下水設(shè)施破
損而漏水，基坑頂及坡體未作防水處理致使雨水及地表水等滲入背側(cè)土體，坑周排水系統(tǒng)堵塞或暴雨后坑周水位急劇上升等），致使背側(cè)土體的含水量增高，土的力學(xué)指標(biāo)向不利方向變化（c、φ值降低），主動(dòng)土壓力隨之增大，導(dǎo)致深基坑倒塌。類似事故在全國(guó)各地區(qū)已屢見(jiàn)不鮮。
14 擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力還和土體與墻（樁）背的摩擦角有關(guān)，而后者又與背側(cè)土體性
質(zhì)、墻（樁）背粗糙程度、排水條件、背側(cè)土體表面輪廓及有無(wú)地面荷載等有關(guān)。
15 土壓力的大小和分布是超靜定問(wèn)題。一是因?yàn)槲灰坪妥冃蔚淖饔?，二是由于各單個(gè)顆
粒產(chǎn)生的壓力以及顆粒間作用力的絕對(duì)值仍然不清楚。
16 土壓力的大小還和土體應(yīng)力水平有關(guān)。在正常壓密狀態(tài)的同一種土體，不同開(kāi)挖深度
的土體應(yīng)力水平是不同的，它的c、φ不是同一值。
綜上所述，土壓力的計(jì)算具有以下特點(diǎn)：復(fù)雜性（影響因素太多），不確定性，多樣性（計(jì)算和試驗(yàn)方法多樣），隨機(jī)性，變異性（施工效應(yīng)、結(jié)構(gòu)型式效應(yīng)、時(shí)間效應(yīng)、空間效應(yīng)及地下水影響等）以及超靜定性等。
目前工程中應(yīng)用的土壓力計(jì)算理論，由于理論的假設(shè)與實(shí)際情況有一定的出入，加以在
理論中也不可能對(duì)影響土壓力大小和其分布規(guī)律的各種因素及其相互作用加以全面考慮和概括，所以只能看作是近似的方法，與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)也有一定的距離，有時(shí)甚至差得很大?？梢哉f(shuō)，深基坑擋土支護(hù)與開(kāi)挖問(wèn)題對(duì)經(jīng)典土力學(xué)理論提出了新的挑戰(zhàn)，需建立以釋放變形為核
心的土壓力理論。深基坑開(kāi)挖與支護(hù)的應(yīng)力、變形分析將把不可忽視的卸載問(wèn)題、應(yīng)力路徑問(wèn)題及其引發(fā)出的土體應(yīng)力、強(qiáng)度、變形性質(zhì)和變化及其影響因素提上巖土工程師的議事日程、提出需要深人研究的課題。總之，土壓力理論還有待于進(jìn)一步研究，在實(shí)踐中不斷予以完善。