6.2 侧向土压力

6.2.1 静止土压力可按下式计算：

式中：e_0i——计算点处的静止土压力(kN/m²)；
      γ_j——计算点以上第j层土的重度(kN/m³)；
      h_j——计算点以上第j层土的厚度(m)；
      q——坡顶附加均布荷载(kN/m²)；
      K_0i——计算点处的静止土压力系数。

6.2.2 静止土压力系数宜由试验确定。当无试验条件时，对砂土可取0.34～0.45，对黏性土可取0.5～0.7。
6.2.3 根据平面滑裂面假定(图6.2.3)，主动土压力合力可按下列公式计算：

式中：E_a——相应于荷载标准组合的主动土压力合力(kN/m)；
      K_a——主动土压力系数；
      H——挡土墙高度(m)；
      γ——土体重度(kN/m³)；
      c——土的黏聚力(kPa)；
      φ——土的内摩擦角(°)；
      q——地表均布荷载标准值(kN/m²)；
      δ——土对挡土墙墙背的摩擦角(°)，可按表6.2.3取值；
      β——填土表面与水平面的夹角(°)；
      α——支挡结构墙背与水平面的夹角(°)。

表6.2.3 土对挡土墙墙背的摩擦角δ

图6.2.3 土压力计算

6.2.4 当墙背直立光滑、土体表面水平时，主动土压力可按下式计算：

式中：e_ai——计算点处的主动土压力(kN/m²)；当e_ai＜0时取e_ai＝0；
      K_ai——计算点处的主动土压力系数，取K_ai＝tan²(45°－φ_i/2)；
      c_i——计算点处土的黏聚力(kPa)；
      φ_i——计算点处土的内摩擦角(°)。
6.2.5 当墙背直立光滑、土体表面水平时，被动土压力可按下式计算：

式中：e_pi——计算点处的被动土压力(kN/m²)；
      K_pi——计算点处的被动土压力系数，取K_pi＝tan²(45°＋φ_i/2)。
6.2.6 边坡坡体中有地下水但未形成渗流时，作用于支护结构上的侧压力可按下列规定计算：
    1 对砂土和粉土应按水土分算原则计算；
    2 对黏性土宜根据工程经验按水土分算或水土合算原则计算；
    3 按水土分算原则计算时，作用在支护结构上的侧压力等于土压力和静止水压力之和，地下水位以下的土压力采用浮重度(γ′)和有效应力抗剪强度指标(c′、φ′)计算；
    4 按水土合算原则计算时，地下水位以下的土压力采用饱和重度(γ_sat)和总应力抗剪强度指标(c、φ)计算。
6.2.7 边坡坡体中有地下水形成渗流时，作用于支护结构上的侧压力，除按本规范第6.2.6条计算外，尚应按国家现行有关标准的规定计算渗透力。
6.2.8 当挡墙后土体破裂面以内有较陡的稳定岩石坡面时，应视为有限范围填土情况计算主动土压力(图6.2.8)。有限范围填土时，主动土压力合力可按下列公式计算：

图6.2.8 有限范围填土时土压力计算

式中：θ——稳定岩石坡面的倾角(°)；
      δ_r——稳定且无软弱层的岩石坡面与填土间的内摩擦角(°)，宜根据试验确定。当无试验资料时，可取δ_r＝(0.40～0.70)φ。φ为填土的内摩擦角。
6.2.9 当坡顶作用有线性分布荷载、均布荷载和坡顶填土表面不规则时或岩土边坡为二阶竖直时，在支护结构上产生的侧压力可按本规范附录B简化计算。
6.2.10 当边坡的坡面为倾斜、坡顶水平、无超载时(图6.2.10)，土压力的合力可按下列公式计算，边坡破坏时的平面破裂角可按公式(6.2.10-3)计算：

式中：E_a——水平土压力合力(kN/m)；
      K_a——水平土压力系数；
      h——边坡的垂直高度(m)；
      γ——支护结构后的土体重度，地下水位以下用有效重度(kN/m³)；
      α′——边坡坡面与水平面的夹角(°)；
      c——土的黏聚力(kPa)；
      φ——土的内摩擦角(°)；
      θ——土体的临界滑动面与水平面的夹角(°)。

图6.2.10 边坡的坡面为倾斜时计算简图

6.2.11 考虑地震作用时，作用于支护结构上的地震主动土压力可按本规范公式(6.2.3-1)计算，主动土压力系数应按下式计算：

式中：ρ——地震角，可按表6.2.11取值。

表6.2.11 地震角ρ

6.2.1～6.2.5 按经典土压力理论计算静止土压力、主动与被动土压力。本条规定主动土压力可用库仑公式与朗金公式，被动土压力采用朗金公式。一般认为，库仑公式计算主动土压力比较接近实际，但计算被动土压力误差较大；朗金公式计算主动土压力偏于保守，但算被动土压力反而偏小。建议实际应用中，用库仑公式计算主动土压力，用朗金公式计算被动土压力。
    静止土压力系数可以用K₀试验测试，测定K₀的仪器有静止侧压力系数测定仪或三轴仪，在现行行业标准《土工试验规程》SL 237，静止侧压力系数试验(SL237-028-1999)中规定了具体试验的要求。但由于该项试验方法还未列入国家标准《土工试验方法标准》GB/T 50123中，所以实际工程中，多数采用经验公式或经验参数，这二者得到的数值差不多，原规范推荐采用经验参数，本次修订时仍然采用经验参数。一般说来，在实际工程应用时，对正常固结的黏性土或砂土，颗粒越粗或土越密实，K₀取本规范推荐的低值，反之取高值。但对超固结土，有时存在土的水平应力大于竖直应力，会出现K₀大于1的情况，使用时应注意超固结土的情况。
6.2.6、6.2.7 采用水土分算还是水土合算，是当前有争议的问题。一般认为，对砂土与粉土采用水土分算，黏性土采用水土合算。水土分算时采用有效应力抗剪强度；水土合算时采用总应力抗剪强度。对正常固结土，一般以室内自重固结下不排水指标求主动土压力；以不固结不排水指标求被动土压力。
6.2.8 本条主动土压力是按挡墙后有较陡的稳定岩石边坡情况下导出的。
    本次规范修订时，对于稳定且无软弱层岩石坡面与填土间的摩擦角δ_r的取值及其影响，以及对于稳定岩石角度θ的影响，课题组进行了专门的研究，研究结论认为，稳定岩石与土之间的摩擦角δ_r对主动土压力计算值影响很大。随稳定岩石坡面与土之间的摩擦角δ_r的增加，主动土压力值会明显减小。当δ_r＝φ时，应用公式(6.2.8)计算得到的值比公式(6.2.3)得到的值略小，它们间的结果相近；当δ_r＝0.5φ时，应用公式(6.2.8)计算得到的值比公式(6.2.3)得到的值大1.541倍～2.549倍，同时随c值的增大而增加。另外随稳定岩石角度θ的增加，主动土压力的值会有所减小，但影响值明显比稳定岩石与土之间的摩擦角δ_r影响小。稳定岩石坡面与填土间的摩擦角取值宜根据试验确定。当无试验资料时，可按本条中提出的建议值δ_r＝(0.40～0.70)φ。一般说来对黏性土与粉土取低值，对砂性土与碎石土取高值。
6.2.9 本条提出的一些特殊情况下的土压力计算公式，是依据土压力理论结合经验而确定的半经验公式。
    本条在原规范的基础上，增加了边坡为二阶时，岩土边坡土压力的计算公式。二阶的直立岩土质边坡是常见的边坡，根据平面滑裂面导出了在二阶的边坡上总岩土压力计算式与滑裂面的倾角。二阶直立岩石边坡上总岩石压力计算式与滑裂面的倾角计算的计算公式与二阶直立土质边坡的计算基本相同，但如岩体中存在外倾结构面时，滑裂面的倾角取外倾结构面的倾角。对于单阶边坡，此式可退化到朗肯公式。
6.2.10 当土质边坡的坡面为倾斜时，根据平面滑裂面，得到了土压力计算公式与滑裂面的计算公式(6.2.10)。
    本条规定的关于边坡坡面为倾斜时的土压力计算公式，可以确定边坡破坏时平面破裂角。用公式(6.2.10)计算主动土压力值与公式(6.2.3)的值一致，但对一般的斜边坡公式(6.2.10)比公式(6.2.3)更为简洁，当α＝90°或倾斜边坡坡高为临界高度时，θ＝(α＋φ)/2。
6.2.11 在地震作用下，考虑地震作用时的土压力计算，应考虑地震角的影响，地震角的大小与地震设计烈度有关，并采用库仑理论公式计算。本规范中的关于地震情况下的土压力计算公式，是参照国内建筑、铁路、公路、交通等行业的抗震规范提出的，计算时，土的重度除以地震角的余弦，墙背填土的内摩擦角和墙背摩擦角分别减去地震角和增加地震角。地震角的取值是采用现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》GB 50023中的值。