第七章.土压力计算
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。
土压力计算理论
在实际工程中，当墙背倾斜角较大超过一定范
围后，滑动块体不会沿墙背滑动，而是沿着途 中某一平面滑动，即产生所谓的第二滑裂面。
二、三种典型土压力在实际工程中的应用
三、挡土墙位移对土压力分布的影响
挡土墙下端不动，上端向外移动，无论位移多少， 作用在墙背上的压力都按直线分布。当墙
上端的移动达到一 定数值后，墙后填 土会发生主动破坏， 此时作用在墙上的 土压力称为主动土 压力。
第七章 土压力计算理论
内容提要
概 述
静止土压力计算 朗肯土压力理论 库仑土压力理论 土压力问题的讨论 工程中挡土墙的土压力计算
第1节 概述
在港口、水利、路桥及房屋建筑等工程中，挡土 结构物（挡土墙）是一种常见的建筑物。
挡土结构物的作用是用来挡住墙后的填土并承受 来自填土的压力。 土体作用在挡土结构物上的压力称为土压力
挡墙在外力作用下向墙背填土方向转动或平 行移动时，土压力逐渐增大，当位移达到一定 量时，潜在滑动面上的剪应力等于土的抗剪强 度，墙后土体达到被动极限平衡状态，填土内 开始出现滑动面 ，这时作用在挡土墙上的土压 力增加至最大，称为被动土压力。
第2节 静止土压力计算
静止土压力只发生在挡土墙为刚性，墙体不发生 任何位移的情况，实际工程中，作用在深基础侧
习题：计算下图的静止土压力
第2节 朗肯土压力理论
1857年英国学者朗肯（Rankine）从研究弹性半空 间体内的应力状态，根据土的极限平衡理论，得 出计算土压力的方法，又称极限应力法。
一、基本原理和基本假设 基本原理：认为墙后填土达到极限平衡状态时， 与墙背接触的任一土单元体都处于极限平衡状态， 然后根据土单元体处于极限平衡状态时应力所满 足的条件来建立土压力的计算公式。
土压力和水压力的计算公式
土压力和水压力的计算公式土压力和水压力是土木工程中非常重要的概念，它们在工程设计和施工中起着至关重要的作用。
土压力是指土壤对建筑物或结构物施加的压力，而水压力是指水对建筑物或结构物施加的压力。
在工程设计和施工中，准确计算土压力和水压力是确保工程安全和稳定性的关键步骤。
本文将分别介绍土压力和水压力的计算公式，并对其应用进行讨论。
土压力的计算公式。
土压力是由土壤的重量和土壤的侧向压力组成的。
在土壤力学中，土压力的计算公式通常使用库楔法或梁法。
库楔法是根据土壤的内摩擦角和土壤的重量来计算土压力的方法，其计算公式为：P = 0.5γH²K。
其中，P为土压力，γ为土壤的单位重量，H为土压力作用的深度，K为土壤的土压力系数。
在实际工程中，土压力系数K的取值通常根据土壤的性质和工程条件来确定。
梁法是根据土壤的重量和土壤的侧向压力来计算土压力的方法，其计算公式为：P = 0.5γH²。
其中，P为土压力，γ为土壤的单位重量，H为土压力作用的深度。
梁法适用于土压力作用深度较大的情况，计算结果相对准确。
水压力的计算公式。
水压力是由水的重量和水的静压力组成的。
在水利工程和海洋工程中，水压力的计算公式通常使用水的密度和水的深度来计算。
水的密度通常取1000kg/m³，水的深度为水面到作用点的垂直距离。
水压力的计算公式为：P = γH。
其中，P为水压力，γ为水的单位重量，H为水压力作用的深度。
水压力的计算公式简单直观，适用于各种水压力作用情况。
土压力和水压力的应用。
土压力和水压力在工程设计和施工中有着广泛的应用。
在基础工程中，土压力是影响基础稳定性和承载力的重要因素，准确计算土压力可以指导基础的设计和施工。
在水利工程和海洋工程中，水压力是影响水体结构物稳定性和安全性的重要因素，准确计算水压力可以指导水体结构物的设计和施工。
因此，准确计算土压力和水压力对于工程的安全和稳定性至关重要。
总结。
土压力和水压力是土木工程中非常重要的概念，它们在工程设计和施工中起着至关重要的作用。
8.土压力
第七章土压力挡土结构物主要用作支挡背面土体，用以防止背面土体产生滑动引起工程事故，挡土结构物离开背后填土或者挤压背后填土时，背后填土都会对挡土结构物产生土压力作用。
一、概述1、三种土压力概念主动土压力(Ea) 静止土压力(Eo) 被动土压力(Ep)2、三种土压力及其相应位移之间关系Ea ＜Eo ＜＜Ep △p ＞＞△a3、静止土压力计算静止土压力发生在挡土墙刚性，墙体不发生任何位移的情况下。
静止土压力强度和静止土压力二、朗肯土压力理论1、基本假定2、基本理论挡土墙背后处于弹性平衡状态的土体，由于墙体向外或向内的位移，导致土体在水平方向上伸展或压缩，最终使土体达到主动或被动的极限平衡状态，此时，墙背受到的土压力分别为主动和被动的土压力。
3、朗肯主动土压力的计算无粘性土主动土压力计算粘性土主动土压力计算注意：粘性土主动土压力存在负侧压力区，在计算中应不予考虑，应通过计算得到负侧压力区临界深度，扣除负侧压力区进行计算。
4、朗肯被动土压力的计算无粘性土被动土压力计算粘性土被动土压力计算5、常见情况下土压力的计算填土表面有均布荷载情况成层填土情况墙后填土存在地下水情况三、库仑土压力理论1、基本假定2、基本理论滑动土楔在重力、滑动面反力、墙背支持力 (土压力的反力)三种力作用下静力平衡，根据静力平衡得到对于任一滑动面所相对应的土压力。
主动土压力是不同滑裂面所对应土压力中的最大值四、土压力计算方法讨论1、朗肯理论与库仑理论存在的主要问题朗肯理论主要问题：基于土单元体的应力极限平衡条件建立的，采用墙背竖直、光滑、填土表面水平的假定，计算出土压力值与实际情况存在误差，主动土压力偏大，被动土压力偏小。
库仑理论主要问题：基于滑动块体的静力平衡条件建立的，采用破坏面为平面的假定，与实际情况存在差距(尤其是当墙背与填土间摩擦角较大时) 。
2、三种土压力的实际应用3、位移对土压力分布和大小的影响4、不同情况下的土压力墙背后有局部均布荷载填土面不规则墙背折线形5、《规范》中土压力的计算五、挡土墙设计1、挡土墙类型重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙、锚定板式与锚杆式挡土墙2、挡土墙计算稳定验算：抗倾覆稳定和抗滑稳定抗倾覆稳定计算抗滑稳定计算地基承载力验算墙身强度验算3、挡土墙的体形和构造墙背的倾斜形式：仰斜、直立、俯斜挡土墙截面尺寸要求墙背后的排水措施填土质量要求六、新型挡土结构1、锚锭板挡土结构2、加筋土挡土结构3、桩支撑挡土结构第一节概述提示：双击自动滚屏土压力的大小及其分布规律同挡土结构物的侧向位移的方向和大小、土体的性质、挡土结构物的刚度及高度等因素有关，根据挡土结构物的侧向位移方向和大小、土压力分成主动土压力、静止土压力和被动土压力三种类型。
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。
土压力计算(不含库仑土压力理论)[详细]
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内容提要
➢ 土压力的类型 ➢ 静止土压力计算 ➢ 朗金（Rankine）土压力理论
主动土压力计算 被动土压力计算
➢ 库仑（Coulomb）土压力理论
主动土压力计算 被动土压力计算
问题
什么是土压力 什么是挡土结构物
土 土压力
土压力
挡土墙 Retaining wall
挡土结构物
土压力的影响因素
土压力的大小及其分布规律的影响因素： 挡土墙的位移方向； 挡土墙和墙后土体相对位移的大小； 墙后土体的性质； 挡土墙的刚度和高度等。
土压力的三种类型
根据挡土墙的位移方向和墙后土体的应力状态， 可以将土压力分为如下三种类型： ➢ 主动土压力 ➢ 被动土压力 ➢ 静止土压力
静止土压力（Earth pressure at rest）
挡土结构物（挡土墙）是一种人工构筑物， 广泛应用于土木、水利和交通等工程领域。 其作用为： 支挡土体的侧向位移，保证土体或土工构筑 物的稳定性； 使部分侧向荷载分散传递到土体上。
挡土结构物
拱桥桥台
土压力
挡土结构物（挡土墙）所承受的来自墙后填土 的侧向压力总称为土压力。
产生土压力的主要原因包括： 土体自重引起的侧向压力，水压力， 构筑物荷载，施工荷载，地震荷载等。
一些挡土墙的工程实例
E
清华园甲所背 面的挡土墙－
浆砌块石
一些挡土墙的工程实例
填 土
E
堤岸挡土墙
一些挡土墙的工程实例
隧道衬砌
一些挡土墙的工程实例
E
拱桥桥台
一些挡土墙的工程实例
填土 E
地下室侧墙
一些挡土墙的工程实例
护坡桩形成的挡土结构
本章讨论的中心问题
土力学第七章土压力计算
土力学第七章土压力计算土力学是研究土体在外力作用下的力学性质与变形规律的学科。
而土压力是指土体受到外界施加的压力作用时所产生的抗力。
在土力学中，土压力计算是一个非常重要的内容，它涉及到土体在各种条件下的力学行为与变形。
本文将介绍土压力计算的相关知识。
土压力的计算一般分为两种情况，分别是水平荷载下的土压力和垂直荷载下的土压力。
对于水平荷载下的土压力，可以根据库仑理论进行计算。
库仑理论认为，土体受到的水平荷载越大，土体的抗力越大。
根据库仑理论，可以计算出土体单位面积上的土体水平抗力Fh，公式如下：Fh=Ka*γ*H*H/2其中，Fh为土体单位面积上的土体水平抗力，Ka为估计参数，γ为土体的体积重力，H为土面到超载面的水平距离。
对于垂直荷载下的土压力，可以根据黑力塔法进行计算。
黑力塔法认为，土体受到的垂直荷载越大，土体的抗力越大。
根据黑力塔法，可以计算出土体单位面积上的土体垂直抗力Fv，公式如下：Fv=γ*H*Kp其中，Fv为土体单位面积上的土体垂直抗力，γ为土体的体积重力，H为土面到超载面的垂直距离，Kp为垂直荷载的系数。
在实际的土压力计算中，需要考虑到土体的压缩性、土体的内摩擦角、土体的孔隙水压力等因素。
通过考虑这些因素的影响，可以更准确地计算出土体的压力。
此外，还可以根据实际工程的情况，选择适当的数值方法进行土压力计算，如有限差分法、有限元法等。
总结起来，土压力计算是土力学中的一个重要内容，它涉及到土体在各种条件下的力学行为与变形。
通过库仑理论和黑力塔法等方法，可以计算出土体单位面积上的土体水平抗力和垂直抗力。
在实际的土压力计算中，需要考虑到土体的压缩性、内摩擦角、孔隙水压力等因素，选择适当的数值方法进行计算。
希望本文对土压力计算的理解有所帮助。
土压力计算公式范文
土压力计算公式范文
一、Coulomb公式
Coulomb公式是土壤力学中最早的计算土压力的公式之一，适用于粘
性土的计算。
公式为：
σ=γH+K×σv
其中，σ为土体的有效应力，γ为土壤体重密度，H为土体高度，K
为土壤侧向压缩系数，σv为垂直应力。
特点：Coulomb公式适用于深度较小的情况，对深度较大的土体压力
计算会偏大，适用范围较窄。
二、柯西公式
柯西公式是由柯西提出的一种计算土压力的方法，适用于含有弹性粘
聚力的松散土壤。
公式为：
σz=γH+K×σv
其中，σz为土体在z深度处的垂直有效应力，γ为土壤饱和体重密度，H为土体高度，K为土壤侧向压缩系数，σv为z深度处的垂直应力。
特点：柯西公式适用于弹性变形的土壤，精确度较高，适用范围较广。
三、拉瓦尔公式
拉瓦尔公式是用于计算活动水平不平稳、土的含水量较高的土体的压力。
公式为：
σ=1/2×γH×[1-(1-2K)×(γw/γ)]+(γw/γ)×σv
其中，σ为土体的总应力，γ为土壤饱和体重密度，H为土体高度，K为土壤侧向压缩系数，γw为水重密度，σv为垂直应力。
特点：拉瓦尔公式适用于含水量较高的土体，对不稳定土质的计算具
有较好的效果。
以上是土压力计算的三种常用公式，每种公式都有其适用范围和限制
条件。
在实际工程中，需要根据具体情况选择合适的土压力计算公式进行
计算。
同时，需要注意公式中的参数取值要准确，以保证计算结果的准确
性和可靠性。
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土压力
Earth pressure
土压力
Earth pressure
挡土墙 Retaining wall
为什么破坏？怎么评价、预测？
第 6 章 土压力计算
§6.1 §6.2 §6.3 §6.4 概述 朗肯土压力理论 库仑土压力理论 土压力计算方法的一些问题＊
§6.1 土压力概述
填土面
E
E
E
E
3.被动土压力
在外力作用下，挡土墙推挤土
体向后位移至一定数值，墙后 土体达到被动极限平衡状态时， 作用在墙上的土压力
Pp
滑裂面
刚性挡土墙上土压力的区别
被动土压力
主动土压力
4.三种土压力之间的关系（土压力试验） -△ +△ P
Pp Pa o -△ △ △p a
Po
+△
对同一挡土墙，在填土的
物理力学性质相同的条件 下有以下规律：
P
一、土压力类型
土压力
静止土压力
1.静止土压力
主动土压力
被动土压力
挡土墙在压力作用下不发生
任何变形和位移，墙后填土 处于弹性平衡状态时，作用 在挡土墙背的土压力 Po
2.主动土压力
土压力作用下，挡土墙离开土 体向前位移至一定数值，墙后 土体达到主动极限平衡状态时， 作用在墙背的土压力
Pa 滑裂面
hKp ＋2c√Kp
1.粘性土被动土压力强度不存在负侧压力区
2.合力大小为分布图形的面积，即梯形分布图形面积
3.合力作用点在梯形形心
四、例题分析
【例】有一挡土墙，高6米，墙背直立、光滑，墙后填土面水平。
填土为粘性土，其重度、内摩擦角、粘聚力如下图所示 ，求主
动土压力及其作用点，并绘出主动土压力分布图
hKa-2c√Ka
主动土压力 主动土压力作用点 距墙底的距离
Ea (h z0 )(hKa 2c K a ) / 2 ＝ 90.4kN / m
(1 / 3)(h z0 ) 1.55m
五、几种常见情况下土压力计算
1. 填土表面有均布荷载（以无粘性土为例） q
A
填土表面深度z处竖向应力为(q+z) 相应主动土压力强度
当c＞0, 粘性土
2c√Kp
p p zK p 2c K p
粘性土主动土压力强度包括两部分 土的自重引起的土压力zKp 2. 粘聚力c引起的侧压力2c√Kp
1.
h
Ep hp
说明：侧压力是一种正压力，在计算 中应考虑 土压力合力
E p (1 / 2)h 2 K p 2ch K p
D点
3.墙后填土存在地下水（以无粘性土为例） A
h1
挡土墙后有地下水时，作用在
墙背上的土侧压力有土压力和
水压力两部分，可分作两层计
h
B
h2
算，一般假设地下水位上下土
层的抗剪强度指标相同，地下
水位以下土层用浮重度计算
C
(h1+ h2)Ka
wh
土压力强度 paA 0 A点 paB h1Ka B点 C点
码头
隧道侧墙
桥台
土压力通常是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用 对墙背产生的侧压力
挡土结构物(挡土墙)
用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌以
保持土体稳定性，或使部分侧向荷载 传递分散到填土上的一种结构物。
挡土墙类型(按刚度及位移方式):
支 撑 天 然 斜 坡
P
ห้องสมุดไป่ตู้
刚性挡土墙（本章介绍） 柔性挡土墙
拱桥桥台
布图
知 识
回
顾
土压力类型
土压力
静止土压力
1.静止土压力
主动土压力
被动土压力
挡土墙在压力作用下不发生
任何变形和位移，墙后填土 处于弹性平衡状态时，作用 在挡土墙背的土压力 Po
2.主动土压力
土压力作用下，挡土墙离开土 体向前位移至一定数值，墙后 土体达到主动极限平衡状态时， 作用在墙背的土压力
度，计算作用在挡土墙上的土压力。
1 2 H P 0 2 K0
K0=1-sin30°= 0.5
或根据经验值取0.4
P0=487.5*0.5= 243.75
或P0=487.5*0.4= 195
总静止土压力作用点，位于下H/3处=1.67m
§6.2 朗肯土压力理论
一、朗肯土压力基本理论
挡土墙背垂直、光滑
z
1 Po h 2 K o 2
z K0z 静止土压力 系数
2.采用经验公式
K0 = 1-sinφ’ 计算 （正常固结土）
3.按经验值确定
K0h 静止土压力分布 三角形分布 土压力作用点 作用点距墙底h/3
砂
土 0.34-0.45
粘性土 0.5-0.7
h/3
的试验测定
h
静止土压力的应用
Pa 滑裂面
3.被动土压力
在外力作用下，挡土墙推挤土
体向后位移至一定数值，墙后 土体达到被动极限平衡状态时， 作用在墙上的土压力
Pp
滑裂面
刚性挡土墙上土压力的区别
被动土压力
主动土压力
4.三种土压力之间的关系（土压力试验） -△ +△ P
paA 0
paB上 1h1Ka1 paB下 1h1Ka 2
paC上 ( 1h1 2h2 ) Ka 2 paC下 ( 1h1 2 h2 ) Ka3 paD ( 1h1 2 h2 3h3 ) Ka3
h3
说明：合力大小为分布 图形的面积，作用点位 于分布图形的形心处
土压力Ea，并绘出土压力分布图
h=5m h2 =3m h1 =2m
A
1=17kN/m3
c1=0 Ka1＝0.307
B
1=32o
2=19kN/m3
c2=10kPa Ka2＝0.568
2=16o
C
【解答】
h=5m h1=2m h2=3m
A B
10.4kPa 4.2kPa
Ka1＝0.307
Ka2＝0.568
h
Ea (1/ 2)h2 Ka
h/3
hKa
1.无粘性土主动土压力强度与z成正比，沿墙高呈三角形分布
2.合力大小为分布图形的面积，即三角形面积 3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h/3处
当c＞0, 粘性土
2c√Ka z0
pa zKa 2c K a
粘性土主动土压力强度包括两部分 1. 土的自重引起的土压力zKa 2. 粘聚力c引起的负侧压力2c√Ka
2. 成层填土情况（以无粘性土为例）
h1 h2
A B
paA paB上 paB下
1 ， 1
挡土墙后有几层不同类的土层，
先求竖向自重应力，然后乘以
该土层的主动土压力系数，得 到相应的主动土压力强度
2 ， 2
C D C点上界面 C点下界面
paC上 paC下 3 ， 3 paD
A点 B点上界面 B点下界面
地下室外墙 通常地下室外墙都有内隔墙支档，墙位移和转角为0
岩基上的挡土墙
挡土墙与岩石地基牢固连结，墙体不发生位移或转动
拱座 拱座不允许产生位移，故按静止土压力计算。
填土
E
地下室侧墙
基岩
例题1：设计一岩基上的挡土墙，墙高H=5.0m，墙
后填土为砂质土，重度γ =19.5kN/m3,内摩擦角φ=30
hKa-2c√Ka
三、被动土压力
z(σ3)
h
挡土墙在外力作用下，挤压 墙背后土体，产生位移，竖
z
向应力保持不变，水平应力
逐渐增大，位移增大到△p， pp(σ1)墙后土体处于朗肯被动状态 45o－/2
时，墙后土体出现一组滑裂
面，它与小主应力面夹角 45o－/2，水平应力增大到 最大极限值
1 3 tan2 45o＋ ＋2c tan 45o＋
z＋q
h
pa (z＋q) Ka
A点土压力强度 B点土压力强度
z
B
若填土为粘性土，c＞0 临界深度z0
z0 2c /( K a )－q /
paA qKa
paB (h＋q) Ka
z0 ＞0说明存在负侧压力区，计算 中应不考虑负压力区土压力
z0 ≤0说明不存在负侧压力区，按三 角形或梯形分布计算
填土表面水平 墙体为刚性体 主动 伸展
f=0
被动 压缩
z
pp＝Kpz σx＝K0z
减小 增加
σ =z pa＝Kaz
大主应力方向
小主应力方向
f
伸展
45o-/2
45o＋/2
压缩
pa K0z
z
pp
被动极限 平衡状态 被动朗 肯状态
主动极限 水平方向均匀伸展 土体处于水平方向均匀压缩 弹性平衡 平衡状态 状态 主动朗 处于主动朗肯状态，σ1方向竖直，剪切 肯状态 破坏面与竖直面夹角为45o-/2 处于被动朗肯状态，σ3方向竖直，剪切 破坏面与竖直面夹角为45o＋/2
二、主动土压力
z(σ1)
h
挡土墙在土压力作用下，产生离开
土体的位移，竖向应力保持不变，
水平应力逐渐减小，位移增大到 -△a，墙后土体处于朗肯主动状态 时，墙后土体出现一组滑裂面，剪
pa(σ3) 切破坏面与大主应力作用面夹角
45o＋/2 45o＋/2（即与大主应力方向夹角 45o-/2 ），水平应力降低到最低
2 2