静止土压力系数是岩土工程领域中一个至关重要的参数,是确定水平场地的应力状态和计算静止土压力的基础。但对静止土压力系数的研究还不够。对自然堆积而成处于临界状态的砂堆内应力状态进行分析,推导出自然固结土的静止土压力系数的理论表达式,并与砂性土静止土压力系数表达式 k0 =0.95-sinψ和黏性土静止土压力系数表达式 k0=1-sinψ进行对比结果表明,静止土压力公式砂性土公式十分吻合,粘性土公式存在一定偏差。文中给出的静止土压力系数公式和推导,较为科学合理地阐述了常用静止土压力系数的由来,有效弥补了当前这块研究的空白,为静止土压力系数的室内、现场试验和经验公式的推导提供了理论支撑,起到了一定的推进作用。
设斜墙墙背倾斜角为α,其后是重度为γ的半无限土体,土体表面倾斜角为 β,在距土体表面深度 z 处紧靠墙背取三角形单元体 abc,顶面 ab 与土体表面平行,侧面 bc 为竖直面,斜截面 ac 平行于墙背。沿 ab 水平投影方向上取单位长度则ab=1。设单元体顶面 ab 沿斜向上单位1/cosβ。长度的荷载为p,正应力为σβ及剪应力为τβ,其值分别为:
p = γzcosβ
σβ =γzcos2β
τ =γzsinβcosβ
并交圆C于点V的直线PV,则OV为竖直面的应力,因OV线(亦即下β线)与β线对称,所以 ,bc面上的应力倾斜角β0=β。过点P作与PV成墙背倾斜角α并交圆C于点U,则OU为△abc 斜截面bc(亦即墙背方向)的应力。连接OU线成βq 线,βq线与σ轴的夹角βq即为斜截面上的应力倾斜角,也即作用于墙背上的土压力倾斜角。由上可知,点U是βq线与线PU的交点,同时又是与应力圆的C的交点。OV、OU及βq均与应力圆的参数( 圆心位置及半径)有关,圆心Oc是任意设定的,对于准静土压力,要求圆心位置应满足墙背后土体不产生线应变的要求。