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。     

临近岩质边坡挡土墙主动土压力分析

以临近稳定岩质边坡的刚性挡土墙为研究对象,在平移模式下,假定极限平衡状态下墙后有限无黏性填土中形成圆弧形土拱,考虑水平土层间剪应力的影响,修正水平层分析法,得到非线性分布的主动土压力表达式。据此探讨墙背和坡面倾角及其与填土间摩擦角等参数对主动土压力的影响。计算结果表明,此时主动土压力沿墙高一般为非线性分布,其合力作用点的位置有可能高于或低于墙高的下三分点。而且在某些特殊情况下,主动土压力合力大小有可能大于库仑土压力理论计算值。     

紧邻既有建筑基坑有限土体主动土压力计算方法

当拟开挖基坑周边存在既有建筑物时,在基坑支护的挡土构件与既有建筑基础间土体宽度有限,此时土压力不能采用传统的朗肯理论或库伦理论进行计算。由于采用滑移土体为刚性体、墙土界面光滑等假设,此前针对该问题进行研究的文献未能很好反映实际情况。该文通过对挡土墙与既有建筑基础间的有限土体进行完整的受力分析,考虑了既有建筑基础与有限土体间的法向及切向相互作用力,建立了求解有限土体主动土压力的计算公式,并进行了适当的简化。与有限元计算结果的比较表明,该公式较以往的算法更接近于有限元结果,同时它还能考虑对墙土界面强度折减系数的不同取值。该文给出的简化公式形式较为简捷,精度较高,可方便工程技术人员对此类土压力问题进行初步计算。     

矩形沟埋涵洞顶部垂直土压力

在刚性涵洞和刚性地基条件下,考虑矩形沟埋涵洞胸腔土体的变形和承载作用,建立矩形沟埋涵洞土压力计算模型和计算公式,理论计算与有限元计算结果相吻合。研究表明:槽洞宽比为1时,洞顶土压力系数随填土高度的增大呈单调减小的规律;槽洞宽比大于1时,洞顶土压力系数随填土高度的增大呈先增后减的变化规律,初始等沉面高度附近有最大土压力系数。槽洞宽比、涵洞高宽比和填土内摩角增大时,土压力系数增大;填土凝聚力增大时,土压力系数减小。槽洞宽比增大使等沉面高度增大;填土高度增大使等沉面高度减小。     

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...     

水平渗流作用下无黏性土接触冲刷细颗粒起动机理分析

为了在细观层面上研究水平渗流作用下无黏性土接触冲刷的临界水力条件,构建了粗-细粒土层接触面上细粒土的两种冲刷起动模型。根据细粒土滑动和滚动两种失稳模式进行受力分析,并采用层流假设对流动切应力进行分析。提出了上部为粗粒土、下部为细粒土的无黏性土接触冲刷水平临界水力梯度的理论计算公式,依据试验中接触面可动细粒土起动位置的特征对公式进行了简化,并通过试验数据将本文公式与已有经验公式进行了对比,验证了其适用性。研究结果表明:水平临界水力梯度受粗-细粒土的粒径比和可动细粒土粒径的影响较大,受粗粒土孔隙率影响较小。该值与粒径比和粗粒土孔隙率成负相关,与可动细粒土粒径成正相关。当粗-细粒土粒径比不大于10时,接触冲刷不发生;当粒径比大于10且小于50时,临界水力梯度取决于粒径比和可动细粒土粒径的影响;当粒径比大于50时,临界水力梯度受可动细粒土粒径的影响较大。该文提出的公式中,可动细粒土的粒径值d_i由接触面上细粒土粒径分布特征决定,在计算时建议其取值不大于细粒土特征粒径d₅₀;当细粒土粒径分布特征未知时,可取细粒土的特征粒径d₁₅。     

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。     

地震作用下挡土墙的滑动稳定性分析

针对现有挡土墙抗震设计理论存在的不足,采用拟动力法推导并给出了地震作用下挡土墙抗滑稳定安全系数的计算表达式。推导过程中考虑了地震荷载的时间效应和相位差效应,并分析了墙背倾斜角、墙土摩擦角、填土内摩擦角、水平向和竖向地震加速度系数对抗滑稳定性的影响。参数分析结果表明:挡土墙抗滑稳定性随墙背倾斜角、墙土摩擦角及填土内摩擦角的增大而增大,随水平向地震加速度的增大而减小。拟动力法计算得到的抗滑稳定安全系数小于原有设计理论的计算值。     

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。     

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。     

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...     

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.     

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。     

MgO过渡层对PET基SiO2薄膜结合强度的影响

采用磁控溅射镀膜机制备了含有MgO过渡层的SiO2/MgO/PET复合薄膜,并通过垂直拉伸法测量了所得复合薄膜的结合强度,探讨了过渡层对复合膜结合强度的影响规律.结果表明:在PET基材与SiO2膜层之间引入MgO过渡层后,SiO2/MgO/PET复合膜的结合力较SiO2/PET复合膜提高了80%以上;MgO过渡层的制备参数对SiO2/MgO/PET复合膜的结合强度有着重要影响,结合强度随本底真空度的增高而增大,随射频功率、氩气流量、溅射时间的增大而呈现先增大后减小的变化规律;4个制备参数对结合强度的影响程度由大到小依次是本底真空度、射频功率、氩气流量和溅射时间;4个制备参数较优的水平组合为本底真空度0.5×10-3Pa、射频功率250 W、溅射时间12 min、氩气流量20 mL·min-1.     

基于三维能量屈服准则的新老混凝土无锚筋结合面抗剪强度统一计算方法

已有新老混凝土无锚筋结合面抗剪强度的计算方法分为考虑正应力和不考虑正应力2类,两类方法不仅存在理论依据不充分的问题,而且计算精度也有待提高,能够考虑正应力以及正应力为0的统一计算公式还未见报道。根据剪切试验破坏特征、机理,分析新老混凝土无锚筋结合面破坏机构,基于三维能量屈服准则、虚功原理和塑性极限分析理论,详细推导新老混凝土无锚筋结合面抗剪强度理论计算公式。引入考虑正应力和粗糙度的综合影响系数,基于已有剪切试验数据并借助三维曲线拟合技术对理论公式进行修正,得到新老混凝土无锚筋结合面抗剪强度统一计算公式。采用不同方法对27个新老混凝土无锚筋结合面压(拉)剪复合受力试验试件以及30个新老混凝土无锚筋结合面纯剪试验试件进行抗剪强度计算,对比分析结果表明:统一计算方法理论依据充分、计算简便,既可用于压(拉)剪复合受力构件,也可应用于纯剪受力构件;对于压(拉)剪复合受力试验试件,该文方法计算值与试验值的偏差率大都在±15%以内,统一计算公式的计算精度高于已有考虑正应力的计算方法;对于纯剪试验试件,该文方法计算值的偏差率大都在±20%以内,除计算低强度混凝土试件偏差率较大之外,统一计算公式的计算精度明显高于已有不考虑正应力的计算方法。     

非等向固结砂土极小应变刚度的超弹性模型

反映砂土极小应变刚度的Hardin-Richart公式主要是基于等向固结的实验数据，但是天然土体基本都是处于非等向固结状态。实验研究表明，随着非等向程度的加深，Hardin-Richart公式对土体刚度的估算偏差越大，误差最大可超过20%。3种类型的超弹性模型能够反映土体极小应变刚度随应力水平增大而增大的幂律关系，但仅有HE1模型具有弹性剪胀等特殊的正剪耦合特性，对土体非等向固结状态下的刚度规律趋势预测正确。HE1模型对土体非等向固结状态下的刚度规律预测结果受到其参数取值的影响，但总体而言与实验结果总结的规律一致。     

全尾砂胶结充填体的爆破振动破坏机制和振动速度阈值研究

结合五矿矿业安徽李楼铁矿-425 m中段矿柱爆破回采工程实例,利用应力波理论,分析了爆炸应力波在全尾砂胶结充填体中的传播及其与介质界面的相互作用,基于充填体的冲击压剪、剪切和反射拉伸等不同破坏机制和破坏准则,研究了充填体的质点振动速度阈值.研究表明:在爆炸应力波作用下,矿柱与1:8充填体的胶结面易发生剪切破坏,而胶结充...     

双层组合厚壁圆筒弹脆塑性极限内压统一解

基于三剪统一强度准则和弹脆塑性软化模型,考虑材料的脆性软化和中间主应力效应,推导了双层组合厚壁圆筒弹脆塑性极限内压统一解,探讨了粘聚力、内摩擦角、半径比、强度理论参数和中间主应力系数的影响特性,克服了以往基于Tresca屈服准则、Mises屈服准则或双剪强度理论的理想弹塑性解的不足。研究结果表明:中间主应力、材料模型和脆性软化对厚壁圆筒的极限内压均有显著影响。该文所得统一解具有广泛的适用性和理论意义,不但可退化为现有公式,而且还能得到系列化的新解答,对组合厚壁圆筒的设计及工程应用有重要参考价值。