考虑变形非线性影响的有限土体土压力计算模型

分析了墙后有限土体的破坏模式及位移特征。对墙后土体梯形滑动楔体进行分区处理,分别采用薄层单元法建立了极限状态土压力强度一阶微分方程,导出了有限土体极限土压力理论公式。在此基础上,考虑土压力的非极限状态与极限状态的关联性,建立了土体位移与土压力的关系式,提出了考虑土体位移非线性影响的有限土体土压力计算模型。该模型可考虑围护结构挠曲变形等非线性位移对土压力发挥的影响,且参数简单物理意义明确。与试验实测数据对比表明,该方法相比规范方法更接近于实测值,可供相关设计计算参考。     

挡土墙侧向土压力中外确定标准的对比分析

挡土墙侧向土压力分主动、静止和被动土压力,而实际各种土压力状态的形成与墙体相对于土体的位移大小和方向有关。国际上不同国家的设计标准就其计算方法进行了不同的规定,具体工程项目设计过程中如何选择尚未达成共识,工程师多凭过往工程经验或自身对规范的理解选择对应的计算方法。若遇分歧、便无定论,尤其是跨国工程设计更为甚之。通过对比分析欧洲、美国、中国香港及中国大陆规范,主要针对重力式、悬臂式和扶壁式挡土墙侧向土压力的确定标准和原则进行梳理、提炼和对比分析,拟从源头探讨挡土墙侧向土压力确定标准的统一性原则,以期对挡土墙结构设计和稳定性分析提供更具理论依据的计算方法。同时,研究结论还可为后续跨国工程的勘察设计提供必要的技术支撑。     

考虑变形非线性影响的有限土体土压力计算模型

分析了墙后有限土体的破坏模式及位移特征。对墙后土体梯形滑动楔体进行分区处理，分别采用薄层单元法建立了极限状态土压力强度一阶微分方程，导出了有限土体极限土压力理论公式。在此基础上，考虑土压力的非极限状态与极限状态的关联性，建立了土体位移与土压力的关系式，提出了考虑土体位移非线性影响的有限土体土压力计算模型。该模型可考虑围护结构扰曲变形等非线性位移对土压力发挥的影响，且参数简单物理意义明确。与试验实测数据对比表明，该方法相比规范方法更接近于实测值，可供相关设计计算参考。     

基于土拱效应的非饱和土主动土压力计算方法

基于扩展的非饱和土抗剪强度公式,假定墙后土体小主应力拱为圆弧拱,分别建立了水平微分单元平均竖向应力、层间剪切力与墙体水平反力的关系,进而通过静力平衡方程推导出非饱和土主动土压力计算公式。分析过程中考虑了水平微分单元体层间剪切作用,弥补了传统土拱效应方法中水平微分单元体受力不平衡的不足。与经典方法获得的非饱和土土压力公式相比,该方法考虑了墙后土体主应力偏转现象,所得主动土压力呈非线性分布,能够反映土体的真实应力状态;与传统的考虑土拱效应的土压力解析解相比,该方法较全面地分析了主动土压力影响因素,考虑了非饱和土物理力学性质、地下水位的影响。该结果可为非饱和土土压力研究提供理论依据,对工程设计有一定参考意义。     

考虑降雨和蒸发条件的非饱和朗肯土压力计算分析

降雨和蒸发会引起非饱和土体中水分的改变,从而导致基质吸力的变化。针对降雨和蒸发对非饱和土压力的影响,将稳定状态下非饱和土中的水流控制方程运用到朗肯土压力计算中,同时考虑中间主应力的影响,推导出降雨和蒸发条件下主动土压力公式和被动土压力公式,克服了朗肯土压力的不足。研究结果表明:降雨条件下,随着中间主应力参数b的增大和降雨强度的减小,主动土压力逐渐减小,被动土压力逐渐增大;蒸发条件下,随着中间主应力参数b和蒸发强度的逐渐增大,主动土压力逐渐减小,被动土压力逐渐增大。在进行土压力计算时,考虑降雨、蒸发和中间主应力的影响,更符合实际情况,更能发挥非饱和土体的自身性能。     

基于大主应力迹线的无黏性土挡墙土压力分析

墙土接触面的摩擦效应是挡墙土压力分析中需考虑的重要影响因素,首先,通过研究土体应力的分布规律,提出了墙土摩擦效应下墙后土体主应力迹线的确定方法;然后,根据大主应力迹线进行曲线型薄层单元分层,在探究土体微元小主应力变化规律的基础上,结合曲线单元体的静力平衡方程,建立考虑墙土摩擦效应的挡墙主动土压力分析新方法;最后,将本文方法与试验数据和其他方法进行验证和对比分析,对主动土压力系数的影响因素进行敏感性分析。研究表明:考虑墙土摩擦引起应力偏转的分析方法更能准确反映土体应力分布规律,验证了本文方法的合理性与可行性;主动土压力系数随填土摩擦角φ的增大而减小,随墙土间摩擦角δ的增大而增大。     

确定无粘性土静止土压力系数的一个理论公式

在满足一般力学原理和临界状态土力学理论的基础上，本文将亚塑性理论与临界状态土力学相结合，推出了一个计算无粘性土静止土压力系数的理论公式。该公式形式简单，仅与土的有效内摩擦角有关，其计算结果与常见的多个经验公式的计算结果只有微小的差别。文中讨论结果表明，该公式可用于确定无粘性土的静止土压力系数。     

离心模型试验中界面土压力盒标定方法研究

在离心模型试验中,准确量测结构面上土压力的首要条件是采用合理的方法对界面土压力盒进行标定。本文首先使用砂雨法制备砂土土样,并考虑了出砂口尺寸和落距对制样结果的影响;然后在考虑温度变化,传感器上覆砂层厚度和砂颗粒粒径变化的情况下对BW-3型界面土压力盒分别进行了标定试验;最后将标定结果应用于相对密度为0.9的砂土静止侧压力系数测量当中。结果发现:40℃和20℃的温度变化对传感器测量结果的影响不大;砂标试验时,随着传感器上覆砂层厚度的增加,传感器输出电压的非线性趋势逐渐明显,土压力盒的标定系数逐渐增大;当采用不同颗粒粒径的砂对传感器进行标定时,标定系数与颗粒粒径的变化呈正相关趋势;通过测量不同土样的静止侧压力系数发现,土样K0值随着砂颗粒粒径的增加而逐渐减小,与Jaky公式计算结果对比证实了仅考虑有效内摩擦角计算土样K0值是不准确的。     

上埋式高填方涵洞土压力理论研究

依托某高速公路高填方涵洞,建立了理论计算模型,提出了上埋式高填方涵洞土压力计算公式,该公式考虑了土体的黏聚力、内摩擦角、填土高度等影响因素。按文中公式计算的涵顶垂直土压力结果与其他计算理论比较,得出了有利结论。     

考虑土拱效应的非饱和土被动土压力计算

以墙后填土为非饱和土的刚性挡墙为研究对象,考虑土拱效应和水平微单元体层间剪切作用的影响,假定墙后土拱形状为抛物线形拱,结合水平单元分析法、朗肯滑裂面等,分别建立了平动模式下水平微单元体平均竖向应力、层间剪切力与被动土压力的定量关系,然后推导了平动模式下的挡墙被动土压力系数及被动土压力解析解,并加以实例及参数分析。该方法能考虑墙后土体中的应力偏转以及水平微单元体层间剪切作用,较之于传统的挡墙土压力计算方法,能够更真实地反映土体中的应力状态,可为工程实践提供一定指导。     

非极限状态下有限土体土压力计算方法探究

基坑工程中有限土体土压力的计算问题因支护结构的位移控制比较严格,需要考虑非极限状态土压力理论,而以往的研究大多是关于砂性有限土体在非极限状态下土压力理论的探讨,且相关计算方法仍然是基于传统的朗肯土压力理论,事实上对于不满足半无限边界条件的有限土体,朗肯土压力理论是不适用的。对于不满足半无限边界条件的黏性土有限土体,在已有研究的基础上,对墙后梯形滑动楔形土体进行分块处理;采用水平薄层法分别对其进行分析,并考虑黏性土体内摩擦角和黏聚力发挥值以及墙土之间外摩擦角和黏聚力发挥值与位移的关系,构建在非极限状态下黏性土有限土体土压力强度的微分方程;再通过推导得出黏性土有限土体在非极限状态下的土压力强度计算公式。与实际算例实测结果对比分析表明:自填土表面至基坑一定深度范围内,计算值较实测值偏大;而在一定深度以下范围内,计算值与朗肯土压力计算值差异明显,而与实测值的符合程度较好。综合来看,所提出方法是合理可行的,可供相关设计参考。     

局部超载作用下邻近支挡结构土压力分析

局部超载作用下的支挡结构土压力问题是制约高密度城区发展的常见问题之一。为了探讨局部超载对邻近支挡结构土压力的影响规律,以及现有计算理论的合理性与适用性,通过模型试验针对支挡结构不同位移模式下局部超载对其土压力的影响进行研究,分析支挡结构土压力分布、大小与位移模式的关系,并将试验结果与现有理论计算结果进行对比。研究表明:对于无黏性土,在邻近局部超载影响下,支挡结构的土压力分布形态及大小与各点位置处的位移量有关,随着位移量的增加呈指数函数降低;局部超载对土压力的主要影响范围与规范算法相一致,但规范与现有简化土压力计算法在某些区域范围内存在不适宜性,且不适宜区域与支挡结构的位移模式有关;弹性法土压力计算值能够包络邻近局部超载支挡结构各种位移模式下的土压力,其分布形态与实测值相一致,偏于安全,但在局部超载主要影响范围以外偏大,可进行修正折减。     

板桩加固护岸结构有限元分析

板桩加固护岸结构是一种新老结构结合的护岸新型式,研究板桩在此护岸型式下的土压力分布对实际工程的设计具有重要的参考价值。使用有限元软件PLAXIS对板桩加固护岸结构进行分析,将其计算结果与现场实测、规范计算结果进行了比对分析。结果表明:老护岸结构能有效减小板桩上部土压力,增加板桩下部土压力,防止板桩发生墙底"踢脚"失稳,新型板桩护岸具有结构简单、材料用量小、造价低等优点。在此基础上参考实测数据对规范土压力计算进行了优化,为同类板桩工程计算分析提供参考。更多还原     

外坑支护结构转动时坑间被动区土拱效应分析

为研究支护结构受力与变形特点,分析了坑中坑式基坑坑间区土体的成拱作用。当外坑支护结构绕底端转动时,利用土拱效应分析方法,推导了被动土压力表达式;定义了内外坑支护结构相对位移比,以此描述内坑支护结构位移对外坑支护结构被动土压力的影响,得到土压力呈非线性分布。工程算例对比分析表明土压力分析方法能更好地反映土拱效应及坑间距对作用在外坑支护结构上土压力的影响,以此土压力值用于基坑支护结构设计相比采用库仑理论计算值偏于安全;当内坑支护结构不发生位移时,坑间距越小、支护结构相对位移比越大,外坑支护结构所受到的被动土压力愈大,说明提高内坑支护结构支撑刚度有利于控制外坑支护结构的变形。研究成果对分析基抗支护结构安全问题,具有一定的参考价值。     

Calculation of passive earth pressure of cohesive soil based on Culmann's method

Based on the sliding plane hypothesis of Coulumb earth pressure theory, a new method for calculation of the passive earth pressure of cohesive soil was constructed with Culmann's graphical construction. The influences of the cohesive force, adhesive force, and the fill surface form were considered in this method. In order to obtain the passive earth pressure and sliding plane angle, a program based on the sliding surface assumption was developed with the VB.NET programming language. The calculated results from this method were basically the same as those from the Rankine theory and Coulumb theory formulas. This method is conceptually clear, and the corresponding formulas given in this paper are simple and convenient for application when the fill surface form is complex.     

基于墙后填土各向异性强度的土压力计算方法

基于散体介质宏微观力学分析,通过引入平均投影固体路径和真应力两个物理量,建立了砂土原生各向异性强度准则。当应力主方向和组构主方向重合或接近时,砂土强度显著提高。在此基础上,推导了具有原生各向异性的地层的土压力计算公式,并对朗肯土压力系数进行了修正。分析了原生各向异性和内摩擦角对墙后土压力的影响。理论预测结果与试验数据对比分析表明：原生各向异性的大小和方向均对土压力产生影响,当各向异性方向改变时土压力的变化规律不同;随着内摩擦角的增大,各向异性和各向同性条件下的主动土压力强度都逐渐减小,当原生各向异性方向改变时,这一规律同样适用。文中建立的土压力计算方法考虑了地层的各向异性影响且形式简洁,便于工程应用。     

考虑挡土墙墙体平移的墙后分层填土主动土压力分布

在对挡土墙发生平移时墙后滑裂土体的应力状态进行分析的基础上,建立了作用于墙后滑裂体的墙面间作用力、滑裂面间作用力、土层间剪力以及土层竖向作用力之间的关系式.通过考虑墙后土体分层填筑时沿墙高墙体实际位移量的不同,对墙面摩擦角进行调整,建立了考虑水平土层间剪力作用、每一土层的滑裂面水平倾角和墙面摩擦角变化的土层竖向土压力的逐层渐近的计算方法,以及挡土墙主动土压力合力及其作用位置的计算公式.通过与模型试验结果和库仑解的比较表明:按分层填筑计算得到的挡土墙主动土压力分布与试验结果基本一致;主动土压力合力与库仑解接近;其作用位置较库仑解高,与试验结果相吻合.