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我們以一座【擋土墻】為例引入這個概念,為了方便說明,先約定:
(1)墻與土接觸的這一面稱為【迎土面】,也就是我們通常說的“墻背”;
(2)墻與土不發生接觸的那面,稱為【背土面】。
(3)無論主動、被動土壓力,指的都是【迎土面】受到的壓力;
(4)下文所提到的【平衡狀態】,都以土體發生破壞為判斷的標志。
【主動土壓力】
在墻體不穩的情況下,墻 被 土 推動而發生位移(墻體朝著遠離土體的方向移動或繞墻根旋轉),移動過程中,土受到墻的約束越來越弱,此時,土體為了阻止自身的進一步下滑,其內部剪應力增加,用來維護自身的穩定狀態,直到土體自身不再下滑;
最后,墻體移動到一定位置,這個位置上,土體維持自身平衡的內力已達到最大(墻再移動土就不能自己維穩了),這個平衡的狀態,稱為【(主動)極限平衡狀態】,在這一狀態下,容易想到,墻體受到土體的作用力是最小的。
因此,在達到上述平衡狀態的時候,墻體【迎土面】受到土的壓力,稱為“主動土壓力”
【被動土壓力】
與上述情況剛好相反,當墻體【背土面】受到外力作用,使得墻體迎著土體發生移動,對土造成擠壓,此時,土體依然要維持自身的穩定,因此內力也會增加,抵抗變形的發生,直到一個階段,土內力的極限值依然無法阻止變形時,土體發生破壞,在這個要壞還沒壞的【臨界狀態】時,就是所謂的【(被動)極限平衡狀態】。
在這個平衡狀態下,墻體【迎土面】所受到土的壓力,稱為【被動土壓力】
簡而言之:
墻 被 土 推走,最終平衡,叫【主動土壓力】;
土 被 墻 擠壓,最終平衡,叫【被動土壓力】;
所謂的主動與被動,其實都是針對【土】而言的。
【概念放在盾構法】
有了前面的介紹,我們可以認為,盾構刀盤就是一面墻,掌子面就是墻的迎土面,盾構油缸(千斤頂)對盾構的推動作用,就可以認為是擋土墻迎著土體擠壓的外力。