沉井地压：—种特殊表土地压的探讨（四）

3.4沉井叶片根部应力分布
沉井叶片下沉时，周围土体受力情况复杂。通过实验与数学分析相结合的方法，分析如下[6]:
(1)如果土体在叶尖作用下受到垂直集中力P，就可以得到半平面体在集中力作用下的应力。以集中力P的作用点为极坐标原点(图4)，应力与P，R，θ有关。通过推导得出
σr=2p/(πr)cosθ
由πγθ= 0，σγ=σ1，σθ=σ3=0，可根据相关公式计算任意方向的应力，Z方向应力:
σZ = 2p/πcos 3θ/r
σx = 2p/πsin 2θcosθ/r
τ集中力P上的应力作用在直线上，向两侧逐渐减小。
垂直线上的应力随着深度的变化而变化，越往深处越小。因此，土壤在垂直和水平方向上受到压缩。
(2)在叶片根部沉降过程中，周围土体中的应力变化可根据三角荷载下的半多面体应力计算:
根据公式，可得到三角荷载下不同深度Z/b和不同位置X/b的应力σZ/P值。
3.5承压壳土压力
沉井下沉时，竖井最前端的刃脚对周围土层产生作用力。在力的作用下，土体受到挤压和压缩，土体中的应力和应变发生变化。在水分运动的过程中，水分被挤出，孔隙减少，土壤被运动压实变形(弹性变形伴随永久变形)。如果达到土的抗剪强度，土就会相对滑动。如果强度破坏点越来越多，就会形成滑动面，使压实的土体滑动分离，逐渐形成“压实体”和“压实壳”体。
刀脚垂直截面呈三角形，一般刀脚高3-8 m，夹角约30°。叶片根部与井壁相连，井壁外侧向内收缩约0.3 m，形成台阶空，从而在井壁与土层之间形成空，压力壳立于井壁周围。因此，在正常下沉情况下，井壁不会与土层接触和摩擦。
通过以上分析，我们知道沉井在正常下沉过程中不会受到地面压力(主动土压力)的影响(涌砂、突水除外，墙外填土会被破坏；或沉井挠度过大等异常情况)；但仅在叶片根部，它受到被动土压力的影响。