悬臂式挡土墙地震主动土压力拟动力分析

地震作用下悬臂式挡土墙主动土压力的计算十分重要。为了分析悬臂式挡土墙在地震荷载作用下主动土压力分布情况,基于滑楔体平衡理论,考虑水平、竖向地震力随时间变化对地震主动土压力的影响,运用拟动力学方法,推导出地震主动土压力、第二临界破裂角的计算公式,并研究挡土墙后填土的内摩擦角和粘聚力、挡土墙与后填土之间的摩擦角和粘聚力、墙体倾角等参数对地震主动土压力系数和临界破裂角的影响。研究结果表明:第二临界破裂角随竖向地震力系数、挡土墙后方填土内摩擦角的增大而增大,随水平地震力系数、挡土墙与后方填土摩擦角的增大而减小;地震主动土压力随水平、竖向地震力系数的增大而增大,随挡土墙后方填土内摩擦角的增大而减小。     

渗流作用对基坑支护结构稳定性的影响分析

分析了基坑开挖过程中产生渗流的重要条件及地下水渗流对作用在支护结构上水土压力的影响.结果表明:基坑支护结构上水土压力的大小是关系基坑稳定的重要因素,对在基坑周围存在稳定渗流时支护结构上水土压力的变化进行了分析与对比计算,得出支护结构的稳定渗流减小了主动侧的水压力,但总的水平压力变化不大;被动侧的水压力有所增加,但总的水平压力减小较多.结合算例讨论了渗流作用对基坑支护结构稳定性的影响.     

地震荷载作用下双层填土的主动土压力计算

针对挡土墙后为成层黏性填土的情况,提出一种地震土压力计算方法.在Mononobe-Okabe理论的基本假定下,考虑了填土黏聚力及墙土接触面上的黏着力,推导出双层填土的地震主动土压力计算表达式.在单层无黏性填土条件下,该公式可以退化为Mononobe-Okabe公式.参数分析结果表明:地震主动土压力随水平地震加速度的增大而增大,随竖向地震加速度的增大而减小;水平向和竖向地震荷载对土压力值的影响显著.算例分析结果表明原有的分层法计算得到的地震土压力值是偏大的.     

挡土墙土压力非线性分布的计算方法研究

基于数学方法对斜单元体进行力和力矩的平衡分析,得到了墙背粗糙且填土坡面倾斜情况下的土压力解析解,并进一步分析了填土坡面倾角对土压力的影响。对比分析表明:经典朗肯土压力理论可看作是解析解在墙背光滑、填土坡面水平情况下的特例;在填土内摩擦角一定时,挡土墙墙后滑动楔体的极限破裂角随着填土坡面倾角或墙土之间摩擦角的增大而减小。基于解析解得到的土压力分布呈现明显的非线性特征,且在填土面水平情况下挡土墙墙脚处的土压力为0,这与实测数据取得了很好的一致。分析还表明,随着填土坡面倾角的增大,墙脚处的土压力不再接近0反而越来越大。文中的求解方法还可进一步拓展至探求填土为粘性土情况下挡土墙上土压力的解析解。     

绕墙底向外转动刚性挡土墙的土压力计算

针对绕墙底向外转动的刚性挡土墙，提出了一种简单可行的土压力计算方法。根据墙后土体的渐进破坏机理，建立了填土内摩擦角及墙土接触面上外摩擦角的发挥与土体位移的非线性关系，其中土体初始内摩擦角根据初始应力条件确定。采用改进的库仑主动土压力公式计算各转角下的土压力分布，得到了土压力合力大小及合力作用点的计算公式。算例分析表明，在不同转角下土压力强度、合力大小以及作用点的计算值与实测值接近，表明该计算方法可用于绕墙底向外转动位移模式下挡土墙的设计及验算。     

邯郸击实膨胀土的强度特性研究

基于室内强度测试试验,对邯郸击实膨胀土强度变化的时间效应、压力效应及含水量对强度的影响进行了研究。分析得出强度随着浸水时压力的增大而增大、随着浸水时间的增长而减小,初期强度衰减速度减小很快并且逐渐变小、最后趋于稳定;强度随初始含水量的增大而减小,内摩擦角和粘聚力与初始含水量呈负的线性相关。     

邯郸击实膨胀土的强度特性研究

基于室内强度测试试验，对邯郸击实膨胀土强度变化的时间效应、压力效应及含水量对强度的影响进行了研究。分析得出强度随着浸水时压力的增大而增大、随着浸水时间的增长而减小，初期强度衰减速度减小很快并且逐渐变小、最后趋于稳定；强度随初始含水量的增大而减小，内摩擦角和粘聚力与初始含水量呈负的线性相关。     

压力型锚杆锚固段长度确定方法研究

通过对压力型锚杆锚固段的受力分析,推导出了压力型锚杆锚固段的轴力分布和剪应力分布,以及锚固段长度的计算公式.并在此基础上进一步分析了压力型锚杆锚固段长度与岩土体弹性模量、泊松比、粘聚力以及内摩擦角等参数的关系.结果表明:锚固段长度随岩土体弹性模量、粘聚力和内摩擦角的增大而减小;随岩土体泊松比的增大几乎呈线性增加,但增幅极为有限;随拉拔荷载的增加而增加.     

地下水对基坑工程影响的数值分析研究

研究了均质土中不同地下水条件对基坑工程性状的影响,得出了一些对工程实践具有指导意义的结论:地下水渗流扩大了基坑周围土体水平位移和竖向位移的影响范围;地下水渗流使得坑外主动区有效应力增大,坑底被动区有效应力减小,导致坑外地表沉降和坑底隆起变形量增大。研究表明,渗流作用引起的地表沉降最大值发生在坑外约3倍基坑开挖深度处。     

高液限路基填土压缩及强度特性试验研究

在我国南方潮湿多雨地区公路工程的路基填筑过程中,高液限填土的使用非常广泛,其力学特性直接影响路基的长期稳定性。由于降雨较多,在实际工程中很难将路基填土完全压实,影响了路基的安全稳定。因此,为维护高液限填土路基的安全,深入研究高液限粘土的物理特性与工程特性,尤其是研究高液限填土路基的安全稳定,对保障路基的安全使用具有重要的现实意义。且目前针对高液限土的水稳定性、抗剪强度指标及其变化规律的研究较少,所以确定其强度的影响因素对于研究路基稳定性、边坡稳定性具有重要意义。为研究某高速公路路基高液限填土的力学性质,选取两个断面路基填土,通过击实试验获得土料的最大干密度和最优含水率,采用不同压实度控制制样干密度进行侧限压缩、回弹和三轴剪切试验,得到了路基填土的压缩和强度特性随压实度、含水率大小而变化的规律。结果表明：该路基填土为中等压缩性土料;在相同含水率下,粘聚力c、内摩擦角φ、压缩模量Es、压缩指数Cc都随压实度的增大而增大,回弹指数Cs随压实度的增大而略微增大;在相同压实度下,采用含水率大于最优含水率的土样进行试验。压缩模量Es、压缩指数Cc、回弹指数Cs都随含水率的增大而增大,粘聚力c随含水率的增大而减小,内摩擦角φ几乎无变化。     

考虑土拱效应挡土墙绕墙底转动的主动土压力

采用库仑土压力理论的假设,通过研究刚性挡墙绕墙底转动极限状态土体内主应力拱形状,计算了土层平均竖向应力和剪应力,得到了对应于不同内摩擦角和墙土摩擦角的侧土压力系数和水平摩擦系数的理论公式。将其用于水平微分单元法求解挡墙绕墙底转动时的主动土压力,得到了挡土墙主动土压力强度、土压力合力和合力作用点的理论公式,分析了填土内摩擦角和墙土摩擦角对土侧压力系数、水平摩擦系数、土压力强度、土压力合力、土压力合力作用点的影响,并与模型试验数据进行了比较。     

基于改进拟动力法的主动土压力分析研究

地震条件下土压力的获取在目前的研究中通常采用拟动力方法,此方法往往忽略了后填土介质的粘弹特性及自由表面零应力这个边界条件。为了弥补现有拟动力方法的不足,考虑地震波传播介质的粘弹特性,改进原有的拟动力法;进而推求含有超载角的倾斜挡墙的主动土压力及其临界破坏时的破裂角计算公式,分析了超载角、地震力系数等参数对临界破裂角及主动土压力系数的影响。结果表明:临界破裂角随竖直地震力系数的增大而增大;水平地震力系数、超载角、内摩擦角以及挡土墙倾角对挡土墙设计影响大。     

考虑中间主应力影响的主动土压力计算

在平面应变条件下,分别推导了松冈元-中井照夫破坏准则、Lade-Duncan破坏准则和俞茂宏双剪统一强度准则的表达形式,并将平面应变条件下和常规三轴压缩条件下的土体抗剪强度指标联系起来.在此基础上,得到了考虑中间主应力影响的主动土压力计算公式.计算表明,只要填土的内摩擦角大于0,考虑中间主应力影响的主动土压力值都小于Rankine主动土压力值,但不同的破坏准则,其计算结果相差较大.     

Dynamic response law about gravity retaining wall to seismic characteristics and earth fill properties

In order to find the dynamic response laws of retaining walls affected by certain earthquake loads, the influence of the seismic wave characteristics and sub-grade fill parameters (including the foundation surface slope) were focused on, and a series of tests were performed. The results show that the maximum stress of the retaining wall decreases as internal friction angle, foundation slope, filled soil cohesion and the biggest dynamic elastic modulus increase, while it increases with the seismic frequency and seismic input peak dropping. The addition value of dynamics earth pressure increases when seismic frequency and seismic input peak are reduced, while it decreases when the filled soil cohesion and internal friction angle rise. Meanwhile, dynamic elastic modulus and foundation slope have no obvious influences on addition value of dynamics earth pressure. The slope will be instable if the seismic input peak exceeds 0.5g and be disruptive if seismic frequency is larger than 2.5 Hz. The mid-lower parts of retaining walls are in most heavy and obvious response to these factors, which reveals the mechanism of “belly burst” in retaining wall that appears commonly in practical projects.     

General axisymmetric active earth pressure obtained by the characteristics method based on circumferential geometric condition

Existing solutions for axisymmetric active earth pressure are based on certain hypotheses of the circumferential stress, lacking of strict basis. This article presents a technique for deriving the actual circumferential stress according to the circumferential geometric condition, the Drucker-Prager criterion and incremental theory. Based on the actual circumferential stress, a new characteristics method for determining the axisymmetric active earth pressure in plastic flow is developed in this article. In this new method, the inclined angle of boundaries, interface friction of contact interface, dilatation effect and flow velocity of soil are considered at the same time. The validity of the new method is confirmed using several sets of experimental data from the literature. The pressure coefficients are investigated individually in detail, and some different conclusions are found. Finally, a practical formula for calculating axisymmetric active earth pressure is presented based on the linear superposition principle, and related tables of coefficients are also provided for engineering application.     

考虑平动位移效应的刚性挡土墙土压力理论

针对平动模式下的刚性挡土墙,研究了考虑平动位移效应的非极限状态土压力计算理论.考虑墙体平动位移对墙后填土内摩擦角及墙土接触面上外摩擦角的影响,建立了内外摩擦角与位移之间的关系公式.对平动未达到极限位移的挡土墙,结合位移与摩擦角之间的关系,分析了最不利情况下墙后土楔的受力情况,得到考虑位移效应的非极限状态土压力计算公式.通过比较,发现理论公式计算结果与模型试验结果较吻合.     

基于准粘聚力理论的加筋土挡墙土压力分析

考虑拉筋存在的影响,对不同破坏形式下的加筋土强度理论进行探讨,应用准粘聚力理论,提出两种不同破坏形式的加筋土挡墙墙背土压力计算公式。研究结果表明：拉断破坏下的加筋土粘聚力具有增量;粘着破坏下的加筋土内摩擦角具有增量;所提出的加筋土挡墙墙背侧向土压力比经典土压力和变系数法都小;不管是拉断破坏,还是粘着破坏,加筋土挡墙侧向土压力都随拉筋垂直间距增加而增加;拉断破坏下,加筋土挡墙侧向土压力随拉筋抗拉强度增加而减小;与土工格栅加筋土挡墙试验数据基本一致,粘着破坏法比实测值大。     

刚性挡土墙地震主动土压力的非线性分布

以Mononobe-Okabe假定为前提,利用水平层分析法,建立了地震荷载作用下刚性挡土墙平移模式下的主动土压力强度的一阶微分方程,并求得非线性分布解.所得合力公式与Mononobe-Okabe公式完全相同.分析结果表明,地震系数对土压力强度分布有很大影响.另外,通过探讨填土的内摩擦角、墙背的摩擦角以及地震系数对主动土压力合力作用点高度的影响,认为Mononobe-Okabe理论对于平移模式下刚性挡土墙的抗倾覆稳定性是偏于危险的.     

柔性桩黏性土的非极限主动土压力

以柔性桩支护的黏性土基坑边坡为研究对象,考虑桩后土拱效应、非极限状态下桩土内摩擦角和黏聚力发挥值、桩后土体内摩擦角和黏聚力发挥值的影响,从黏性土应力莫尔圆出发,采用微层分析法建立静力平衡,搜索桩后土体潜在滑动面,推导柔性桩黏性土的非极限主动土压力计算式。通过实例计算对比分析了本文计算理论与经典Rankine计算理论,本文计算方法计算得到的主动土压力大于Rankine计算值,合力作用位置高于Rankine计算值,潜在滑动面范围小于Rankine极限状态滑动面。     

挡土墙后土体拱效应分析

考虑墙土摩擦角对挡土墙后土体滑裂面倾角的影响,对小主应力拱形状进行了理论分析.根据土拱形状计算平均竖直应力,由此得到了对应不同内摩擦角和墙土摩擦角的侧土压力系数,将其用于水平微分单元法求解挡土墙主动土压力,得到了挡土墙主动土压力强度、土压力合力和合力作用点的理论公式,并与库仑土压力理论和模型试验数据进行了比较分析.结果表明,挡土墙主动土压力强度为非线性分布,与模型试验结果基本吻合;土压力合力与库仑土压力合力相等.