考虑合力作用点位置的主动土压力计算

从滑动土体整体静力平衡方程出发,推导了坡面起伏,且有不均匀超载,墙背倾斜,黏性填土等一般情况下的主动土压力泛函极值的等周模型。在此基础上,引入拉格朗日乘子,将主动土压力问题转化为确定含有两个函数自变量的泛函极值问题。依据泛函取极值时必须满足的欧拉方程,得到了对数螺旋线的滑裂面函数和沿滑裂面分布的法向应力函数。结合边界条件和横截条件,主动土压力泛函极值问题进一步转化为以两个拉格朗日常数为未知量的函数优化问题。通过算例表明,对于一般土体,在作用点位置系数下界限处,主动土压力最小,滑裂面为平面;随着作用点位置的上移,主动土压力呈非线性增长,相应滑裂面为对数螺旋面,在作用点位置系数上界限处,主动土压力达到最大。在作用点位置系数上下界限处所对应的主动土压力构成的数值范围,包含了各种挡墙变位模式下的主动土压力。通过算例对比分析,采用库仑土压力理论进行的抗倾覆设计存在安全系数偏低的缺点,应该根据主动土压力和作用点位置的区间估计来指导设计。     

考虑土拱效应的挡墙后土压力研究

假设挡墙后无黏性土极限破坏时形成圆弧形主应力拱线,其中被动破坏形成大主应力拱线,主动破坏形成小主应力拱线。取破裂面呈直线,其和水平方向夹角通过土压力函数极值确定,得到考虑土拱效应的墙土界面侧向土压力系数和主应力旋转角。基于水平微分单元法,得出一种考虑土拱效应的被动土压力分布、合力大小和合力作用高度的解析式,修改了Pai...     

挡土墙地震土压力的拟动力分析

基于均匀土层剪切梁理论建立了边坡水平地震动力运动方程,得到了边坡坡后土体的水平位移和加速度响应。将水平加速度应用到挡土墙地震土压力拟动力分析中,对坡体刚性假定和加速度沿坡高恒定的不足进行了改进,推导出主动、被动土压力的计算公式。结合实际工程分析了墙后填土面倾角、填土内摩擦角、挡墙与填土界面摩擦角对于总土压力大小的影响,并与传统的拟静力法和拟动力法进行了比较,结果表明:地震土压力随着时间呈一种类似正弦或者余弦状波动;随着墙后填土面倾角增大挡土墙地震总主、被土压力的也呈逐渐上升趋势;随填土内摩擦角、以及挡土墙与填土界面摩擦角的增大挡土墙地震总主动土压力逐渐减小,而被动土压力则随之增大;传统的计算方法由于计算值偏小而不安全。     

考虑基坑宽度影响的基坑抗隆起稳定分析

地铁车站、地下管廊建设中狭窄基坑日趋增多,目前深基坑抗隆起稳定性的计算方法主要基于地基承载力模式和绕最下道内支撑或拉锚点的圆弧滑动模式,不能考虑基坑平面尺寸的影响。对不同宽度的深基坑进行数值模拟,得到坑底潜在隆起滑裂面的分布规律,并提出了考虑基坑宽度影响的基坑坑底抗隆起稳定分析模式,基于有限土体的被动土压力研究,修正了狭窄基坑被动侧的被动土压力系数。通过算例分析基坑宽度、支挡墙嵌入深度等对基坑抗隆起稳定的影响。研究表明狭窄基坑抗隆起安全系数更高,砂性土地基基坑宽度效应比淤泥质黏土地基更明显。将该文法应用于工程实例分析,实测数据验证了该文法的合理性。     

刚性挡土墙粘性填土被动土压力简化计算

利用水平条分法计算刚性挡土墙粘性填土的被动土压力，得到了刚性挡土墙粘性填土时被动土压力的非线性分布表达式且计算模型满足切应力互等定理。根据摩尔-库仑准则得到侧压力系数的计算公式，并且得到了被动土压力合力的简便公式。通过两种计算模型讨论了土条带间切应力增量对被动土压力影响。将计算结果与现有经典理论进行对比分析，结果表明:当挡土墙墙背光滑且无均布荷载时该文计算公式退化为Rankine公式，当填土为无粘性土时，该文方法所得结果与考虑土拱效应的经典文献结论趋于一致，并且与现有的试验结论保持一致。     

砂土中刚性挡墙不同主动变位模式任意位移土压力计算

已有模型实验及现场实测表明,刚性挡墙随着变位模式和位移量的变化,主动土压力合力和分布均发生改变,有时甚至与经典理论的线性分布有很大不同。采用中间状态系数定义非极限状态,提出了砂土中刚性挡墙不同主动位移模式下非极限状态土压力合力系数的计算公式;将墙后土体简化为连续非线性弹簧和刚塑性体的组合体作用在挡墙上,得到了不同位移模式任意位移的土压力分布和合力作用点高度。与已有理论方法和实验结果对比表明,该文方法在三种典型位移模式下与实验数据吻合更好。研究还发现,平动模式土压力呈线性分布,其合力随挡墙位移量的增大易趋于稳定并到达极限状态;绕墙底和绕墙顶转动模式下土压力合力随着位移增大只能接近极限状态且呈非线性分布。绕底转动时,土压力分布曲线逐渐向上凹,合力作用点高度趋于降低;绕顶转动时,分布曲线则逐渐向上凸,合力作用点高度趋于升高,墙顶附近表现出明显的土拱效应。     

基于正应力分布的被动土压力计算方法

该文假定滑动面为三次的拉格朗日插值函数,假定挡土墙后滑面正应力为三次的拉格朗日插值函数,推导出包含被动土压力的水平力、垂直力和绕挡土墙顶点旋转的力矩平衡方程.利用优化原理,迅速准确的确定最危险滑面和最危险滑面对应的最小被动土压力.该方法避免了传统极限平衡条分法计算被动土压力系数的繁琐,并在很大程度上克服了其它近似方法的...     

基坑支护工程中土压力的计算

本文针对基坑支护工程中土压力的计算进行了理论探讨,对经典的朗肯土压力理论和库仑土压力理论“水土合算”与“水土分算”进行了分析。对给出了工程设计计算中主动土压力区和被动土压力区抗剪强度指标的选取原则。     

非线性破坏准则对被动土压力的影响

在上限定理的基础上,根据非线性破坏准则,对墙后填土建立机动容许的速度场,运用流动法则以及速度边界条件求解被动土压力的上限解。首先通过“切线法”引进变量,然后对墙后填土建立三种含有变量的速度场,求出被动土压力的目标函数与约束条件,最后根据“序列二次规划算法”对该问题进行优化。数值结果表明:当非线性破坏准则变为线性破坏准则时,结果与前人的成果一致;非线性参数对被动土压力有重要影响。     

水泥土搅拌桩挡墙的侧向位移分析与计算

本文将水泥土搅拌桩挡墙的基坑向处分为上下两段，土的水平抗力分别采用主动土压力和ｍ法进行计算，按弹性理论推导了挡墙顶的侧向位移计算公式，通过实例将计算值与实测值进行了比较。     

Experimental Analysis of Shear Zone Patterns in Cohesionless for Earth Pressure Problems Using Particle Image Velocimetry

Abstract: The evolution of shear zones in cohesionless sand for earth pressure problem of a retaining wall is experimentally investigated using a non‐invasive method called particle image velocimetry. It is an optical technique for measuring surface displacements from successive digital images. Small scale laboratory tests are performed for active and passive cases of a rigid retaining wall subjected to horizontal translation, rotation about its toe and rotation about its top. Attention is focused on the effect of initial sand density on distribution of volumetric and deviatoric strain. The results for initially dense sand are qualitatively compared with corresponding ones obtained with X‐rays at Cambridge University.     

Study on the FEM design of reinforced earth retaining wall with geogrid

At present, limit equilibrium method is often adopted in the design of reinforced earth retaining wall. Geotechnical engineers at home and abroad have done a lot of work to improve the traditional calculation methods in recent years, while there are lots of defects. This paper first identifies the location of failure surface and safety factor through the finite element program of PLAXIS and then analyses the influencing factors of the stability of reinforced earth retaining wall with geogrid. The authors adopt strength reduction FEM in the design and stability analysis of reinforced earth retaining wall and have achieved some satisfying results. Without any assumptions, the new design method can automatically judge the failure mode of reinforced earth retaining wall; can consider the influence of axial tensile stiffness of the reinforcement stripe on the stability of retaining wall; can identify reasonable distance and length of the reinforcement stripe; can choose suitable parameters of reinforcement stripe, including strength, stiffness and pseudo-friction coefficient which makes the design optimal. It is proved through the calculation examples that this method is more reasonable, reliable and economical in the design of reinforced earth retaining wall.     

新型加筋土挡墙动变形特性试验研究

对加筋格宾挡墙、绿色加筋格宾挡墙以及柔性网面土工格栅加筋土挡墙三种新型加筋土结构进行室内试验研究,施加了五种频率、四种振幅的动变循环荷载。每种挡墙累积振动次数达到200万次,得出了影响加筋土挡墙动变形特性的因素及其显著性,以及三种新型挡墙在不同频率、不同振幅的动荷载作用下的侧向变形和竖向变形的发展和变化规律,并对分级卸载时的挡墙的变形特性也作了研究。三种新型的挡墙在试验荷载作用下动变形特性表现出了很大的共性。     

Distinct simulation of earth pressure against a rigid retaining wall considering inter-particle rolling resistance in sandy backfill

The focus of this paper is to analyze earth pressure against a rigid retaining wall under various wall movement modes with a contact model considering inter-particle rolling resistance implemented into the distinct element method (DEM). Firstly, a contact model considering rolling resistance in particles was generally explained and implemented into the DEM. The parameters of the contact model are determined from DEM simulation of biaxial tests on a sandy specimen. Then, the influence of inter-particle rolling resistance in the backfill is discussed by comparing the active and passive earth pressure against a rigid wall subjected to a translational displacement with and without inter-particle rolling resistance in the material. Third, the DEM model considering the rolling resistance is used to investigate active and passive earth pressures while the rigid wall moves in a more general manner such as rotation or translation. The influence of rolling resistance on the earth pressures is examined from the microscopic particle scale (e.g., shear strain field) as well as the macroscopic scale (e.g., the magnitude and action point of resultant earth pressures). Finally, the effect of the initial density and the particle size of the backfill are discussed. The results show that when rolling resistance in the particles is taken into account in the DEM simulation, the simulation results are more appropriate and are in line with practical situation. Hence, particles rolling resistance should be taken into account to get more realistic results in DEM analyses.     

基于土体连续性作用下挡土墙动力响应的显式闭合形式解

挡土墙-土动力相互作用是影响挡土墙地震响应的关键因素.基于连续介质模型分析挡土墙-土动力相互作用是当前主要的研究手段.但当前的连续介质模型无法获得挡土墙-土动力相互作用中各物理量的精确表达式,这对揭示挡土墙地震响应机理产生了阻碍.通过引入最小二乘响应面法改进了一种连续介质模型,并与现有方法进行对比,对地震作用下挡土墙动...