土仓压力计算
土仓压力计算
施工中，如果管片顶部的注浆不太密实，地下水可能会沿隧道衬砌外部的空隙形成
过水通道。当盾构长时间停机时，必将形成一定的压力水头。此时的地下水压：σw盾尾后 =q砂浆 ×γhW 式中，q砂浆－根据砂浆的渗透系数和注浆的饱满程度确定的经验数值，一般取q＝0.5～ 1.0；γ－水的容重；hW－补强注浆处与刀盘顶部的高差。 在掘进过程中，一般按刀盘前方的地层水压力进行计算，在盾构停机过程中，按盾尾后
的土体不向下滑移所需的最小土压力，即土体的主动土压力：
σa =σz tan2（45°-φ/2）-2ctan（45°-φ/2） 式中，σz－深度z处的地层自重应力； c－土的粘着力； z－地层深度；
φ－地层内部摩擦角。
2018-01-06
浅埋隧道地层压力计算方法
被动土压力计算：
盾构的推力偏大时，土体处于向上滑动的极限平衡状态。此时，刀盘前方的土
=2.20×6×tan2（45°-30°/2）-2×0.35×tan（45°-30°/2） =0.42 kg/cm2=0.042Mpa σ静止=ｋ０γｚ=0.35×2.2×6=0.424kg/cm2=0.0462Mpa 在中密实卵石土中，计算地层水压力时q 取0.1，
8634mm，采用装配式钢筋砼管片衬砌，衬砌环外径8300mm，内径7500mm，管片宽 度1500mm，管片厚度400mm；管片与地层间的空隙采用同步注浆回填。隧道上覆土 厚度最大约18.5m，最小约5.8m。区间隧道主要穿行于<8-3-2>中密实卵石层、<83-3>密实卵石层。地层地下水主要为第四系孔隙水与基岩裂隙水。 根据地勘报告，区间隧道围岩等级为V级，出场线始发段隧道埋深约5.8米，地下 水位为地下2米。计算施工土压力时，确定隧道埋深以6.0m考虑，围岩以<8-3-2>
一般土压力计算公式
一般土压力计算公式
土压力是指悬土体与支承面之间的向下的力称为土压力。
悬土体的稳定性与土压力之间有着密切的关系，在建筑物的设计中，土压力的计算是非常重要的。
本文将重点介绍一般土压力计算公式及其计算过程，以及其中存在的一些适用性问题。
一、一般土压力计算公式
一般土压力计算的一般公式为：P=(rho g h)*(D-d)/D，其中，P 为土压力，ρ为土的比重，g为重力加速度，h为悬土体的厚度，D 为支承面的厚度，d为悬土体的厚度。
二、计算过程
1.首先，需要确定土的比重、重力加速度和支承面和悬土体的厚度；
2.然后，将参数代入到计算公式中，进行计算；
3.最后，可得出土压力。
三、适用性问题
由于一般土压力计算公式只适用于简单的悬土体，因此，在复杂的悬土体结构中，一般土压力计算的精确性较低，不能准确反映土压力的情况。
为了解决这一问题，在设计悬土体时，可以采用计算机辅助方法，比如利用有限元计算技术，更准确地确定土压力状态。
综上所述，一般土压力计算公式可以有效地计算悬土体与支承面之间的土压力，但是该计算公式的适用范围有限，只能用来计算简单的悬土体结构，而且只能粗略确定土压力的大小，不能完全反映真实
的土压力状况，所以在计算复杂的悬土体结构时，应该利用计算机辅助技术，加强精确性，以达到准确计算悬土体结构的支承面与悬土体之间的土压力并及时发现问题。
土压力计算原理
库伦理论仅适用于直线型墙背，当墙背为折线形时不能直接采用 库 伦理论计算 全墙土压力， 这时应将上墙和下墙分别看做独立的墙背，分 别按库伦理论计算主动土压力，然后取两者的矢量和作为全墙的土压力。 计算上墙土压力时，不考虑下墙的影响，采用一般的库伦土压力公式 计算；若上墙背（或假想墙背）倾角较大，出现第二破裂面，则采用第二 破裂面法计算。 下墙土压力的计算方法比较复杂，目前普遍采用简化的计算方法，常 用的有延长墙背法和力的多边形法两种。
W
q
E B
R
1 E a h 2 2
滑裂面是任意给定的，不同滑裂面得到 一系列土压力E，E是q的函数，E的最大 值Emax，即为墙背的主动土压力Ea，所 对应的滑动面即是最危险滑动面。 根据高等数学中通过导数求极值的方 法，计算可得：
cos2 ( ) sin( ) sin( ) 2 cos cos( ) 1 cos( ) cos( )
-
H
E0
Ea
=
H
图2-3 静止土压力示意图
1~5%
1~5%o
静止土压力：挡墙位置不变，土内应力小于抗剪强度，此时土 体处于弹性应力平衡状态，墙后土压力介于主动、被动两者之 间。
路基支挡结构所承受的土压力类型要根据具体受力情况作出 判断，大多数情况下的支挡结构都具有向外移动或倾覆的趋势， 所以承受的土压力多是主动土压力。在设计中要根据“规范”取 一定的安全系数以保证墙背土体的稳定。 对于墙趾前土体的被动土压力，在支挡结构基础一般埋深的 情况下（埋深较大的抗滑挡墙除外），考虑到各种自然力和人畜 活动的影响，一般不计，作为安全储备。
已知地震力与破裂棱体自重的合力Wδ的大小和方向，并且假定地震条件下土体 的内摩擦角φ 与墙背摩擦角δ不变，则墙后破裂棱体上的平衡力系如下图a所示。 若保持挡土墙和墙后棱体位置不变，将整个平衡力系转动θδ角使Wδ处于竖直方向， 如下图b所示。由于没有改变平衡力系中三力之间的相互关系，即力三角形abc转动 前后没有发生改变（如下图c所示），所以这种改变不会影响Ea的计算。 由下图b可以看出，只要用 右侧各值取代γ、δ、φ时，地震 力作用下的力三角形Abc与一般 情况下的力三角形abc完全相似 ，可以直接采用一般库伦土压力 公式进行地震土压力的计算。
隧道盾构法施工土压力的计算与选择
２ 土仓压力计算方法
在设定土 仓 压 力 时 主 要 考 虑 地 层 土 压 、 地 下 水 压 （孔 隙 水 压 ）及预先考虑的预备压力。
２．１ 地层土压力
目前 ， 盾构施工中土压力计算尚无固定的方法 ， 不同国家和 地区盾构机型不同 ， 一般计算和参数取值方法也不尽相同。
２．１．１ 静止土压力
静止土压力为处于静止的弹性平衡状态下的原状天然土体
ｔｈｉｓ ｐａｐｅ ｒ ａｎａｌｙｚｅ ｓ ｔｈｅ ｅ ａｒｔｈ ｐｒｅ ｓ ｓ ｕｒｅ ａｎｄ ｅ ｍ ｐｈａｓ ｉｚｅ ｓ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｗ ａｙｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓ ｔａｔｉｃ ｐｒｅ ｓ ｓ ｕｒｅ ， ａｃｔｉｖｅ ｐｒｅ ｓ ｓ ｕｒｅ ， ｐｌｅ ， ｔｈｅ ｐａｐｅ ｒ ｅ ｘｐｌａｉｎｓ ｈｏｗ ｔｏ ｃｈｏｏｓ ｅ ｔｈｅ ｅ ａｒｔｈ ｐｒｅ ｓ ｓ ｕｒｅ ．
隧道盾构法施工土压力的计算与选择
Ｓ ｅ ｌｅ ｃ ｔ ｉｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｃａ ｌｃ ｕ ｌａ ｔ ｉｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｅａ ｒｔ ｈ Ｐ ｒｅ ｓ ｓ ｕ ｒｅ ｆｏ ｒ Ｓ ｈ ｉｅ ｌｄ Ｔｕ ｎ ｎ ｅ ｌｉｎ ｇ
宫秀滨１， 徐永杰１， 韩静玉２
ＧＯＮＧ Ｘｉｕ－ｂｉｎ １， ＸＵ Ｙｏｎｇ－ｊｉｅ １， ＨＡＮ Ｊ ｉｎｇ－ｙｕ ２ １． 鲁东大学 土木工程学院 ， 山东 烟台 ２６４０００ ２． 中铁隧道股份有限公司 ， 河南 新乡 ４５３０００ １．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅ ｅ ｒｉｎｇ， Ｌｕｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅ ｒｓ ｉｔｙ， Ｙａｎｔａｉ ２６４０００， Ｓｈａｎｄｏｎｇ， Ｃｈｉｎａ ２．Ｔｕｎｎｅ ｌ Ｅｎｇｉｎｅ ｅ ｒｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ． Ｌｔｄ． ｏｆ Ｃｈｉｎｅ ｓ ｅ Ｒａｉｌｗ ａｙ， Ｘｉｎｘｉａｎｇ ４５３０００， Ｈｅ ｎａｎ， Ｃｈｉｎａ
土压力计算公式范文
土压力计算公式范文
土压力是指由于土体外力作用，并且通过土体颗粒间的相互作用而产生的土体对结构物或者其他土体的反作用力。
土压力分为土侧土压力和土负土压力两部分，根据土体的力学性质和应变状态的不同，可以使用不同的公式进行计算。
1.土侧土压力计算公式：
在考虑土壤的重力和弹性变形的情况下，土侧土压力的计算公式为：P=K*H*γ
其中，P为土侧土压力，K为土体的活动系数，H为土体深度，γ为土体的单位重量。
土体的活动系数K由土体的内摩擦角或者侧限移动比来确定，常用的土体的活动系数值表如下：
土体类型K取值范围
粉砂土0.45-0.60
中粉土0.35-0.45
软黏土0.30-0.35
中黏土0.25-0.30
略黏土0.20-0.25
砾土0.20-0.25
砂砾土0.15-0.20
2.土负土压力计算公式：
当考虑土体的可靠抗剪强度和土体侧限变形时，土负土压力的计算公
式为：
Pn = K * H * γ + c' * lf
其中，Pn为土负土压力，K为土体的活动系数，H为土体深度，γ为
土体的单位重量，c'为土体的有效抗剪强度，lf为土体侧限移动的长度。
土体的有效抗剪强度c'可以通过现场采样和实验室试验来确定，lf
可以根据土体侧限的边坡坡度来确定。
以上是土压力的计算公式范文，对于不同的土体和工程环境，公式中
的参数值可能有所不同，需要结合具体情况进行计算。
同时，在进行土压
力计算时，还需要考虑土体的破坏状态、工程结构的稳定性以及其他因素，以确保计算结果的准确性和可靠性。
希望本文对您有帮助。
第三章-土压力计算
Pp ( q ri hi )K p 2C K p
注意：式中 i 为天然密度，即使是地下水位以下也不 采用浮密度
2）、经验公式法
四、工程应用总结(jgj120-99) 建筑基坑支护技术规程
1）、地下水位线以下土压力与水压力
按有效应力原理分析时，水土压力分 算，概念明确，但对粘性土，由于指标不 易确定，往往合算，积累经验，但是低估 了水压力，需要分析。
z j —基坑外侧计算点深度。基坑外侧天
B、计算点位于开挖面以下
rk
r
ji 1
n
0
h
h—开挖深度 C、存在超载时
0 k q0
2）、水平荷载标准值（被动土 压力法）
A、碎石土和砂土 当计算点位于地下水位以上时
ajk ajk K ai 2Cik K ai
m j —计算参数，当 z wa —计算系数，当 z
j
h取
z j h 取h ； zj ，
wa
wa
h取
z 1，
h 取0
；
B、粉土及粘性土(总强度指标)
ajk ajk K ai 2Cik
K ai
3）、基坑内侧水平抗力标准值
如图所示： (被动)
hup
Z
A、碎石土、砂土
当计算点位于地下水位以下时
Z j hwa
ajk ajk Kai 2C Kai [( z j hwa ) (mj hwa )wa Kai ] w
式中：
K ai —主动土压力系数； ik、cik —三轴试验有效强度指标； ajk —竖向应力标准值； Z j —基坑外侧计算点深度； h —开挖深度； hwa —外侧水位深度； —水的重度； w
土压平衡盾构土仓压力设定与控制
土压平衡盾构土仓压力设定与控制土压平衡盾构是一种用于地下隧道开挖的先进施工技术。
在盾构机挖进土体的过程中，为了保证人员和设备的安全，需要通过设定和控制土仓压力来保持平衡。
本文将介绍土压平衡盾构土仓压力的设定与控制的方法。
一、土压平衡盾构土仓压力设定的目标土压平衡盾构土仓压力设定的目标是在盾构机挖进土体的过程中，保持土压平衡，即土压力与地下水压力之间的差值不超过一定范围。
这样可以有效控制土体的变形和沉降，保证隧道的稳定施工。
二、土压平衡盾构土仓压力设定的方法1. 理论计算法：根据盾构机的挖进速度、土体性质和地下水压力等参数，通过理论计算得出合理的土仓压力设定值。
这种方法相对简单，但需要精确的参数输入和土质性质的准确评估。
2. 经验法：根据历次相似工程经验，结合地质勘察结果，设定合适的土仓压力。
这种方法适用于类似地质条件下的盾构施工，但需要经验丰富的专业人员进行判断。
3. 反馈控制法：利用传感器测量土仓压力和地下水压力，通过实时反馈控制系统对土仓压力进行调整。
这种方法可以根据实际情况灵活调整土仓压力，但需要高精度的传感器和快速响应的控制系统。
三、土压平衡盾构土仓压力控制的方法1. 主动控制：根据土仓压力设定值，通过改变土仓内部的工作压力来控制土仓压力的变化。
这种方法可以实现对土仓内部的土体压力进行主动调节，但需要有稳定的供土系统和准确的土压力控制装置。
2. 被动控制：在土仓内设置排土管，通过调节排土管的开闭程度来控制土仓压力的变化。
这种方法相对简单，但需要准确把握土仓内外土体的平衡关系，以防止排土管过度开启引起土层失稳。
3. 水封控制：在土仓与盾尾之间设置水封装置，通过调节水封压力来控制土仓压力的变化。
这种方法可以实现对盾尾处土仓压力的有效控制，但需要稳定的供水系统和精确的水封装置。
四、土压平衡盾构土仓压力设定与控制的注意事项1. 土仓压力设定值应根据实际地质条件和施工需求进行合理确定，避免过大或过小造成隧道沉降或土体塌陷。
45几种常见情况下的土压力计算
4.5.2 填土面有均布荷载 1)、连续均布荷载 (1)、墙背竖直、填土表面水平：
当量土层厚度：
h q r
h' q
a
a
q
d
h
b qKa hKa c
z处的垂直应力为：
q
z
z
q
主动土压力强度为：
p ( z q )tg（2 45 ）
σz
a
z
2
总的土压力为：
Ka2 1h1Ka2 2c2
Ka2
a3
2
(
1h1 2
h2 )K a2
2c2
Ka2
( 1h1 2h2 )Ka2 2c2 Ka2
可见，土层分界面处，a有突变
(a)
(b)
(c)
11 h1
22 h2
1h1 K a1
1h1 K a1 1h1 Ka2
应为H+h’。为清楚起见，将A点附近的图形放大，根据图中
h h' h
A的几E 何关系，有：AE=h，AA’cos(-)=AEcos，
h’=AA’q cos，于是得到：
A
p aA
A' E
h h cos cos cos( )
A
然后以A'B为墙背，按土体表面无荷载时的情况计算土压
荷载按第二层土的重度换算为当量土层高度h1，即
h1
1(H1
2
h)
相应的墙高计算值应为：
h1
h1
cos cos(
cos )
故在第二层土的顶面处： paC下 2h1Ka2 第二层土的底面处： paB 2 (H2 h1 )Ka2
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围岩级别 Ⅰ～Ⅱ
Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
水平侧压力系数 0
＜0.15 0.15～0.3 0.3～0.5 0.5～1.0
i—以B=5m为基准，当B<5m时，取i=0.2，当B>5m，取i=0.1；
k—根据围岩级别确定的水平侧压力系数，具体见表1：
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浅埋隧道地层压力计算方法
2.1.3浅埋隧道地层压力 1、静止土压力
仓内的土压力应尽可能得低，以使掘进成本最低。
2018-1
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土仓压力设定原则
开挖面平衡原理见图１。
土压平衡盾构正面推进力可表示为 Ｎ＝Ｐｉ －（Ｐｚ＋Ｐｗ）
式中：Ｐｉ———密封舱土压力，ｋＰａ；
Ｐｚ——— 开挖面侧向静止土压力，ｋＰａ；
Ｐｗ——— 开挖面水压力，ｋＰａ。
为使开挖面保持稳定，应尽量满足Ｎ＝０。
k。=υ/1-υ υ为岩体的泊松比。 ｋ０也可按经验确定：砂ｋ０＝0.34～0.45；硬粘土、压密砂性土ｋ０＝0.5～0.7；极 软粘2018土-01-0、6 松散砂性土ｋ０＝0.5～0.7。 --精品--
浅埋隧道地层压力计算方法
2、主动土压力与被动土压力
盾构隧道施工过程中，刀盘扰动改变了原状天然土
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土仓压力计算方法
在选择掘进土压力时主要考虑地层土压，地下水压（孔隙水压），预先考虑的预 备压力。 2.1地层土压
在我国铁路隧道设计规范中，根据大量的施工经验，在太沙基土压力理论的基础 上，提出以岩体综合物性指标为基础的岩体综合分类法，根据隧道的埋资深度不同， 将隧道分为深埋隧道和浅埋隧道。再根据隧道的具体情况采用不同的计算方式进行施 工土压计算。
土2 仓0压力1 计4 算
李嘉骏 2018-01-06
2018-1
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目录
2018-01-06
1 土仓压力设定原则 2 土仓压力计算方法 3 土仓压力选择
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土仓压力设定原则
土压平衡盾构是通过密闭土舱内切削泥土的压力与开挖面水土压力的平衡
来减小对土体的扰动的。设置合理的施工土压力，对于控制地表沉降、提高掘
Hp=（2～2.5）hq 式中：Hp--深、浅埋隧道分界的深度
hq--施工坍方平均高度，hq=0.45×2S-1ω S—围岩类别，如Ⅲ类围岩，则S=3
ω—宽度影响系数，且ω=1+i（B-5）； B—隧道净宽度，单位以m计； i—以B=5m为基准，当B<5m时，取i=0.2，当B>5m，取i=0.1；
体的静止弹性平衡状态，从而使刀盘附近的土体产生
主动土压力或被动土压力。
盾构推进时，如果土仓内土压力设置偏低，工作面前
方的土体向盾构刀盘方向产生微小的移动或滑动，土
体出现向下滑动趋势，为了抵抗土体的向下滑动趋势，
土体的抗剪力逐渐增大。当土体的侧向应力减小到一 定程度，土体的抗剪强度充分发挥时，土体的侧向土
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深埋隧道地层压力计算方法
对于深埋隧道，一般根据隧道围岩分类和隧道结构参数，按照《铁路隧道设计规范》
的计算公式计算围岩竖直分布松动压力和水平松动压力。
地层的水平侧向力为：σ水平侧向力= k×γ×h
h= 0.45×2S-1ω 式中，S—围岩级别，如Ⅲ级围岩，则S=3；
h—围岩压力计算高度； γ—围岩重度； ω—宽度影响系数，且ω=1+i（B-5）； B—隧道净宽度，单位以m计；
图2 主动极限平衡状态下的土体位移趋势
压力减小到最小值，土体处于极限平衡状态，即主动
极限平衡状态，与此相应的土压力称为主动土压力Ea，
如图2所示。 2018-01-06
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浅埋隧道地层压力计算方法
主动土压力与被动土压力 盾构推进时，如果土仓内土压力
设置偏高，刀盘对土体的侧向应力逐 渐增大，刀盘前部的土体出现向上滑 动趋势，为了抵抗土体的向上滑动趋 势，土体的抗剪力逐渐增大，土体处 于另一极限平衡状态，即被动极限平 衡状态，与此相应的土压力称为被动 土压力Ep，如图3所示。
图3 被动极限平衡状态下的土体位移趋势
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浅埋隧道地层压力计算方法
主动土压力计算：
根据盾构的特点及盾构施工原理，结合我国铁路隧道设计、施工的具体经验，采用
朗金理论计算主动土压力与被动土压力。
盾构推力偏小时，土体处于向下滑动的极限平衡状态。此时，土体内的竖直应力
σz相当于大主应力σ1，水平应力σa相当于小主应力σ3。水平应力σa为维持刀盘前方 的土体不向下滑移所需的最小土压力，即土体的主动土压力：
σa =σz tan2（45°-φ/2）-2ctan（45°-φ/2） 式中，σz－深度z处的地层自重应力；
Байду номын сангаасc－土的粘着力；
z－地层深度；
φ－地层内部摩擦角。
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浅埋隧道地层压力计算方法
被动土压力计算： 盾构的推力偏大时，土体处于向上滑动的极限平衡状态。此时，刀盘前方的土
进速度、降低掘进成本有着非常重要的意义。在盾构施工过程中，掘进时土压
力的设定遵循以下原则：
1、在选择掘进土压力时主要考虑地层土压力、地下水压力（孔隙水压力），
并考虑预备压力；
2、土仓内的土压力可以维持刀盘前方的围岩稳定，不致于因土压偏低造成
土体坍塌、地下水流失；
3、为了降低掘进扭矩、推力，提高掘进速度，减少土体对刀具的磨损，土
压力σp相当于大主应力σ1，而竖向应力σz相当于小主应力σa： σp=σ1 =σz tan2（45°+φ/2）+2ctan（45°+φ/2）
2.1.1深埋隧道与浅埋隧道的确定 深、浅埋隧道的判定原则一般以隧道顶部覆盖层能否形成“自然拱”为原则。
（成拱作用使隧道在多裂隙围岩（包括一般土层）中埋置较深时，作用在支护结构上 的围2岩018-压01-06力远远小于其上覆层自重所造成的--精品压-- 力。）
深、浅埋隧道的划分
深埋隧道围岩松动压力值是根据施工坍方平均高度（等效荷载高度）确定的。根 据经验，深、浅埋隧道分界深度通常为2～2.5倍的施工坍方平均高度，即
静止土压力为处于静止的弹性平衡状态下的原状天然土体的土压力，也就是没有 受到盾构施工扰动时的土压力。在深度ｚ处，在竖直面的主应力，即静止土压力为
σｚ＝ｋ０γｚ 式中：ｋ０——土的静止侧压力系数;γ——土的容重，ｋＮ／ｍ３；ｚ—— 计算点 深度，ｍ。静止侧压力系数ｋ０的数值可通过室内的或原位的静止侧压力试验测定。