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。     

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。     

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。     

基于非线性破坏准则超前支护桩加固高切坡的静动稳定分析

Baker提出非线性破坏准则是一种广义的岩土体强度准则,常规的M-C强度准则、格里菲斯强度准则以及Hoek-Brown强度准则均为其特例。该文应用Baker非线性破坏准则,研究了高切坡稳定性判识、超前支护桩加固以及加固高切坡的地震屈服加速度和永久位移计算的极限分析方法。根据上限定理进行推导,分别建立了安全系数以及屈服加...     

斜坡地基单侧滑移破坏模式及承载力上限解

首先建立了斜坡地基单侧滑移破坏模式,其破坏区域中的刚性滑块绝对速度在过渡区径向和切向可同时发生变化,形成网格状刚性滑块体系。刚性滑块的速度相容和塑性流动约束条件由速度矢量场所确定。增加刚性滑块数目,可引入较多的优化变量,间接减少构造破坏模式时的假定条件,得到更为灵活破坏模式的图式和较优的地基承载力系数上限解。其次利用Matlab编制求解程序。根据破坏模式和速度场的几何条件及上限原理进行参数递推,得到地基承载力系数的目标函数及约束条件,将其转化为数学优化问题进行求解。最后进行斜坡地基承载力系数计算分析,得到不同条件下斜坡地基承载力系数Nγ和Nc的计算图表,探讨了斜坡地基承载力的影响因素及经优化得到的破坏模式和相应速度场的图式。     

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...     

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。     

矩形截面毛坯挤压矩形工件的上限研究

应用上限法建立了由矩形毛坯正挤压矩形截面工件的等挤压比流动模型,推导出了三次多项式表示的流线方程,给出了变形区的动可容速度场、应变速率场及上限功率的表达式,获得了挤压力的上限数值解;分析了变形程度、工件截面形状等参数对挤压力的影响,并获得了相对挤压应力与截面形状系数之间的近似关系式.研究证明采用流线速度场进行上限分析比其他方法更符合实际情况,根据流线设计的凹模优于常规凹模,如平底模.     

砌体墙的破坏准则及剪压复合作用下抗剪承载力

砌体墙在竖向压力和平面内水平剪力复合作用下的破坏准则是确定砌体抗剪承载力的重要依据。通过对比分析, 推导出基于最大主应力理论、剪摩理论、Mohr 理论和变形能理论的适合于砌体在剪压复合作用下的破坏准则。考虑到微元体与宏观墙模型的差别, 建立了相应于各种破坏准则的砌体抗剪承载力计算公式。并将公式的计算结果与收集的111 片普通粘土砖砌体墙片的试验结果进行了对比分析, 得到了常用多层砌体房屋墙的抗剪承载力计算公式。     

基于非线性强度准则的土工结构安全系数有限元计算

将幂律型广义非线性强度准则应用到土工结构安全系数计算中,令土体强度逐渐降低,直至结构破坏,得到最终的安全系数,并开发了基于幂律型广义非线性强度准则的有限元强度折减法程序。该方法不需事先假设滑裂面,计算方便可靠,能适用于各种复杂地质条件。作为算例,该文分别采用线性和非线性两套指标计算了一常见高土石坝和一机场高填方边坡的安全系数。在线性指标下该文方法与PLAXIS内置有限元强度折减法计算结果一致,相对非线性指标,线性指标计算的滑裂面偏浅,计算的安全系数大小随线性参数的确定方法不同而不同。建议使用非线性强度指标计算高围压下土工结构的安全系数。     

非线性破坏准则下水平浅埋条形锚板抗拔承载力的极限分析

基于非线性Mohr-Coulomb强度准则, 根据相关联的流动法则, 构造出条形锚板上方土体破坏的机动许可场, 利用极限分析上限法, 结合变分原理, 推导出了水平浅埋条形锚板极限抗拔力的表达式与极限状态下对应的土体破裂机制, 讨论了不同锚板设计参数与土体强度参数, 对锚板极限抗拔力与土体破裂机制的影响, 并将该文计算结果与不同计算方法对应计算结果进行了对比。计算表明:随着锚板埋置深度、土体初始粘聚力与重度的增加, 锚板的极限抗拔力不断增大;该文提出的土体破裂机制, 与现有文献中的试验结果一致, 破裂曲面的形状主要取决于非线性系数m的大小, 而且非线性系数m对锚板极限抗拔力也有着显著的影响, 随着非线性系数m增加, 锚板抗拔力非线性不断降低, 土体破裂范围不断减小, 破裂曲面的曲率则不断增加, 当m=1.0时, 破裂曲面退化为一平直面。该文上限解计算结果与现有文献计算成果以及数值计算结果非常接近, 从而证明了该计算方法的有效性, 为条形锚板的设计提供一定参考。     

横向推力单桩的动力非线性分析

在考虑了土的自重产生的围压对土极限承载力的影响后,利用Mohr-Coulomb屈服准则得到了土的极限承载力沿深度的变化关系,并采用双曲线函数来描述这一关系。在对几种p-y曲线的特性进行探讨后,建议采用双曲线函数p-y曲线,再由p-y曲线确定的土弹簧系数建立桩的非线性动力微分方程,给出了非线性方程的差分解。为便于工程应用,还给出了桩的简化分析方法。在简化分析方法中桩被划分为埋入土中和自由两部分,桩的非线性特性通过改变自由部分长度考虑。最后用数值算例来说明进行非线性分析的必要性及简化分析方法的可靠性。     

考虑FGM特性的双排管竖井冻结壁应力场分析

对双排管竖井冻结所形成的冻结壁等效成材料性质沿厚度呈梯形分布的功能梯度材料(FGM)无限长厚壁圆筒,通过求解均布荷载下该类厚壁圆筒的弹性解析解,并利用摩尔-库伦屈服准则求解其弹塑性解析解。根据解析解,进行双排管竖井冻结壁的应力场分析,将分析结果与均质冻结壁模型进行对比,提出对设计施工具有参考价值的建议。     

非饱和黄土的破坏条件

根据黄土的沉积历史及强度性质建立了黄土的破坏条件,该条件在p--q平面上仍采用莫尔库仑条件,在p平面上满足形状函数一切条件,只需做常规三轴压缩和常规三轴挤长试验就可确定该条件的所有参数;依据非饱和土有效应力新表达式,提出了三维应力状态下有效应力参数的确定方法;用所做的非饱和原状黄土真三轴试验资料验证了该条件的适应性;将该条件与改进的条件、双园弧条件、Willam和Warnke条件比较,发现该条件在应用于黄土方面优于其它条件。     

扩容角对圆形巷道岩爆过程的影响

利用FLAC模拟了不同扩容角时圆形巷道的岩爆过程。为了模拟巷道开挖,利用编写的FISH函数删除巷道内部的单元。岩石服从莫尔库仑剪破坏与拉破坏复合的破坏准则,破坏之后呈现应变软化—理想塑性行为。文章的模拟分为3步:首先,将静水压力施加在模型上,直到达到静力平衡状态;然后,利用编写的FISH函数,开挖巷道;最后,计算重新开始,直到达到静力平衡状态。模拟结果表明,随着扩容角的增加,剪切带变宽,岩爆坑变深,破坏单元数目增多,破坏区变大。当扩容角较低时,高剪切应变集中于"狗耳"形岩爆坑位置,剪切带与巷道周边切线之间的夹角较大;当扩容角较高时,高剪切应变集中于巷道周边的一些位置上,剪切带与巷道周边切线之间的夹角较小。该研究结果与Roscoe,Arthur理论相符。     

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。