沉井地压——一种特殊表土地(2)
2013-09-27 01:04
导读：根据挡土墙位移的情况，产生三种不同的土压力， （1）挡土墙固定不动，作用在挡土墙上的土压力称为静止土压力P0. （2）松散介质（土）对于挡土墙的
根据挡土墙位移的情况，产生三种不同的土压力，
（1）挡土墙固定不动，作用在挡土墙上的土压力称为静止土压力P0.
（2）松散介质（土）对于挡土墙的推力而产生的主动土压力Pa.
（3）松散介质（土）受到挡土墙的抗力而产生的被动土压力Pp.
2.2 主动土压力与被动土压力
著名的朗肯土压力一般情况的适用条件为：（1）挡土墙墙背垂直；（2）墙后填土表面水平；（3）挡土墙背光滑，没有摩擦力因而没有剪应力，即墙背为主应面。
2.2.1 主动土压力与被动土压力的计算
（1）在半无限弹性土体中，深度Z处取一微元体，土的容重为γ，则微元顶面应力为σz，σz=γZ；σx为侧面应力［图2（a）］，此时应力状态可用
（2）主动土压力：假设土体在水平方向均匀拉伸膨胀，则σz不变，σx逐渐减小，直至极限平衡状态为止，如图2的（c）和（b）中的摩尔园Ⅱ，此时Ⅱ与抗剪强度曲线相切于T1点。可求出无粘性土时（粘性土时，略）的主动土压力：
Pa=KaγZ
式中：Pa为主动土压力；γZ为土的自重；Ka为主动土压力参数，Ka=tg2[（45°-Φ）/2]；Φ为土的内摩擦角。
（3）被动土压力：若土体在水平方向压缩，则σz不变，σx不断增大并超过σz，一直到达被动极限平衡状态为止。如图2（d）和（b）中的摩尔园Ⅲ所示，此时Ⅲ与抗剪强度曲线相切于T2点。可求出无粘性土时（粘性土时，略）的被动土压力：
Pp=KpγZ
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式中：Pp为被动土压力；γZ与（5）式同；Kp为被动土压力系数，Kp= tg2[（45°-Φ）/2].
（4）在竖井表土地压中，是否只有主动土压力的作用？有没有被动土压力的存在和作用？这就是本文所要探讨的关键问题。
3、沉井受力简析
3.1 沉井法概况
沉井法是在不稳定含水表土层中，开凿井筒的特殊施工之一。1839年法国沙龙尼（Saloney）煤田首次使用沉井法以来，在欧洲已使用于地下工程中有1500多个［4］。1966年日本竣工的日铁有明3号立井，沉深达200.3 m为世界之最。我国煤炭使用沉井法已建成100多个井筒，其中山东单家村煤矿下沉到192.75 m深度［5］。沉井法工艺较简单，设备较少，劳动强度轻，在我国煤炭表土建井中曾有较大，在桥梁、地铁、建筑等行业中，也得到。
3.2 沉井受力与下沉条件
沉井一般是靠井筒自重Q，克服土壤的正面阻力Rs，侧面阻力Tf，井筒水的浮力B而下沉。Q是沉井的主动力；Rs是土给刃脚斜面的反力，若及时出土，Rs即可消失。B等于井壁所排开同体积水重，若采用淹水沉井，虽有阻力作用，但它保持了井内外压力平衡，对沉井有利。Tf是井筒外壁所受土的阻力（包括井筒前端的刃脚），是下沉的一个重要因素。因此，加大自重Q，减少Tf是沉井的关键。由于自重是人为的可控因素，应着重研究的是侧面阻力Tf.
