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。     

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...     

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。     

绕墙中转动刚性挡土墙极限土压力的严密解

分析刚性挡土墙绕墙中某点转动时,墙后土体中的不连续应力场。根据应力不连续线和速度不连续的特点,利用上限、下限原理,构建算法,通过解三类边值问题,求得在考虑有重土、土和墙体摩擦情况下,墙后土体在挡土墙绕墙中某点转动下土体的静力场。同时对对应的机动场进行分析,在众多的静力场中找出了满足转动的速度边界条件的应力场,得到绕墙中转动下挡土墙土压力的精确数值解。算例表明:同时利用上限、下限定理求解第一类极限平衡问题近似解的算法是可行的。     

被动土压力作用的变分极限平衡法研究

在极限平衡法的框架内,引入Lagrange乘子,将被动土压力问题以变分学观点来描述,转化为含有两个函数自变量的泛函极值问题,进而根据力系几何关系将其转化为带有约束的函数极值问题。极值问题的计算结果表明,挡墙背后土体在被动临界状态时存在着沿某平面滑动和绕对数螺旋柱面转动两种破坏形式。在平面滑动破坏的情况下,土压力的大小完全等同于Coulomb(1776)和Rankine(1857)理论的结果;对于土体转动破坏情况,土压力的大小与Sokolovskii(1956)和Chen(1975)的结果比较吻合。与已有测试数据的对比表明,两类理论计算结果构成的有序实数对可以作为被动土压力大小的一个区间估计,包含了各种墙体变位模式下刚性挡墙上作用的被动土压力。     

复合格宾土工格栅加筋土挡墙模型振动台试验

复合格宾土工格栅加筋土挡墙已被广泛应用于公路、铁路工程。为探究复合格宾土工格栅加筋土挡墙的动力响应,开展了复合格宾土工格栅加筋土挡墙振动台模型试验,研究在地震荷载作用下挡墙的加速度放大系数、竖向沉降、水平位移等动力特性。试验结果表明：当地震动峰值加速度为 0.8g 时,挡墙处于整体稳定状态;加速度在墙后填土中沿墙高呈现非线性增大的趋势,与《公路工程抗震设计规范》中规定的趋势一致;顶部竖向沉降最大值为3.48 mm,沉降墙高比为 0.174%,远小于美国 AASHTO 规范的 2% 限值;随着输入地震动时程峰值的增大,挡墙水平位移沿墙高逐渐增加,墙体变形模式由转动为主过渡到平移、转动耦合,地震永久位移达到了墙高的 1.06%。     

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。     

填土加筋对悬臂式挡墙地震响应影响的模型试验研究EI北大核心CSCD

为探讨墙后填土加筋对悬臂式挡墙抗震性能的改善效果,开展了缩尺比1∶4的悬臂式挡墙及墙后填土加筋的振动台模型试验。采用小震0.11g、中震0.24g、大震0.39g的简谐波激励模型结构,获得加速度、位移、土压力等响应量,分析了填土加筋对模型自振频率和阻尼比的影响,对比加速度放大系数、振动位移、墙-土相互作用等地震响应差异,讨论了填土加筋的减震效应随加载幅值变化特征。试验表明:填土加筋可提高墙-土体系的整体性、减小振动伤损,自振频率和阻尼比在历经振动后的变化幅度相对未加筋模型更小;加筋措施可使小震和中震下墙体惯性力与地震土压力产生明显相位错峰,大幅降低不利位移状态时墙体承受的地震土压力,但大震下墙体水平位移小于填土,墙-土挤压作用显著,减震效应发挥欠充分。     

连拱支墩挡墙土压力的分布

结合实际工程，提出连拱支墩新型档墙，用离心模型试验与三维非线性有限元研究墙上的土压力分布。结果表明，土压力具有明显的空间分布效应，即在拱圈平面上呈中间大两头小的分布形式，沿墙身高度方向为重心偏上的抛力线分布，数值上大多小于主动土压力。     

浅圆仓散料侧压力计算探讨

浅圆仓散料侧压力一般采用Rankine或Coulomb土压力理论计算,而Rankine理论和Coulomb理论适合于直线形挡墙,对仓壁这样在平面上投影为圆形的墙不一定适用,况且,在应用上述理论时往往假设侧压力沿墙高是线性分布的,但众所周知,散体不同于流体,其侧压力沿高度的分布不可能是线性的。基于此,依据极限平衡理论,研究浅圆仓散料侧压力的实际分布规律及计算方法。首先得到散粒体作用在单位弧长的墙壁上的合压力,然后通过严格的数学推导,求得侧压力的曲线分布规律。将结果与实仓试验结果对比,说明公式不论对贮料平堆还是锥堆都比较适合,而上述两种理论用于浅圆仓均有缺陷。     

Dynamic active earth pressure on retaining structures

Earth-retaining structures constitute an important topic of research in civil engineering, more so under earthquake conditions. For the analysis and design of retaining walls in earthquake-prone zones, accurate estimation of dynamic earth pressures is very important. Conventional methods either use pseudo-static approaches of analysis even for dynamic cases or a simple single-degree of freedom model for the retaining wall-soil system. In this paper, a simplified two-degree of freedom mass-spring-dashpot (2-DOF) dynamic model has been proposed to estimate the active earth pressure at the back of the retaining walls for translation modes of wall movement under seismic conditions. The horizontal zone of influence on dynamic earth force on the wall is estimated. Results in terms of displacement, velocity and acceleration-time history are presented for some typical cases, which show the final movement of the wall in terms of wall height, which is required for the design. The non-dimensional design chart proposed in the present study can be used to compute the total dynamic earth force on the wall under different input ground motion and backfill conditions. Finally, the results obtained have been compared with those of the available Scott model and the merits of the present results have been discussed.     

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.     

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.     

Apparatus and instruments for the laboratory study of multi–anchored flexible retaining walls

Details are presented of the apparatus and instruments developed for the study of the behaviour of laboratory scale multi–anchored flexible retaining walls. The instruments enabled measurements to be made of the earth pressures on and the bending moments in very flexible walls. The shearing and thrust forces at wall base level and the individual anchor wire loads, as well as the movements of the wall and the retained sand, were also monitored throughout a simulated wall construction sequence.     

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。     

挡墙土压力理论新探

传统土压力理论的主要弊端在于它们均建立在极限平衡理论基础之上;认为土压力的产生与土体的实际应力分布状态无关,尽管认为土压力与土体位移有关,但又不作位移分析。为此笔者提出一种以应力分析为基础的土压力理论,以消除传统土压力理论的上述缺陷。     

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.     

土工合成材料加筋土挡墙筋材内力分析

土工合成材料加筋土挡墙是一种新型的挡土结构,它具有经济性好、性能优越、适应性强等优点。而筋材内力计算是该类结构设计的一个关键步骤,因此该类结构的推广应用需要一种合理易用的内力分析方法。该文讨论了几种土工合成材料加筋土挡墙的筋材内力分析方法,并对这些方法的优缺点进行评述。这些方法包括基于主动土压力系数的方法、基于经验的K刚度法、基于极限平衡的加筋边坡稳定分析方法、基于非线性弹性与变形协调的理论方法、以及基于增量非线性及填土剪胀性的筋材内力分析方法等。通过比较分析发现,如忽略面板作用且填土强度得到完全发挥,基于主动土压力系数以及极限平衡边坡分析的方法适用于分析加筋土挡墙在强度极限状态时的筋材内力,但填土强度的发挥水平决定于筋材的长期刚度。另一方面,如能合理考虑筋材的长期刚度以及面板的约束作用,基于筋土变形协调的理论分析方法适用于分析加筋土挡墙在正常工作荷载作用下的筋材内力。