地震条件下挡土墙主动土压力及其分布的微分薄层法

本文研究了地震条件下分层土挡土墙主动土压力的计算方法,经与朗肯、库伦土压力理论公式的计算结果相比,有很好的吻合性。以往所研究的解析解均是针对单一、均质、各向同性填土推导的,而本文的计算公式和方法则可适用于多层不同性质填土的挡土墙主动土压力的计算。并且本文与以往相关研究的结论——即土压力合力的作用点位置高于朗肯、库伦土压力合力作用点位置,是一致的。     

半无限倾斜粘性填土面朗肯土压力解析解

当挡土墙后填土为倾斜面粘性填土时,朗肯土压力理论应用不多．其原因在于一方面,采用朗肯极限应力分析方法难以获得解析表达式;另一方面,采用Terzaghi图解法需作若干个莫尔圆进行分析,其过程较繁锁．为此,作者通过较为简单的应力圆图解分析,推导出了此边界条件下朗肯土压力的解析公式．理论推导还表明,其它边界条件下朗肯土压力的解是其解的特例,从而证明了这些公式的正确性．此外,通过实例介绍了所推公式的应用方法．为便于应用,编写了计算机程序,可完成全部计算和绘图处理．实践结果表明,所推公式还可用来解决朗肯土压力理论应用范围内的其他问题,具有普遍适用的意义．     

有荷载作用时挡土墙主动土压力的计算

在工程中计算挡土墙的主动土压力,朗肯土压力理论和库仑土压力理论因其简单实用仍得到较多的应用,但两者却存在着一定的局限性,即对于实际工程很难严格满足其假设条件。基于库仑理论的平面滑裂面假定,考虑滑裂面上填土的粘聚力及填土与墙背接触面上的粘着力等因素的影响,分析了有荷载作用时滑动土楔体的极限平衡状态,并利用力矢多边形推导出了有荷载作用时主动土压力（粘性土、无粘性土）的计算公式。分析表明：提出的对粘性土主动土压力计算方法,可以不受传统朗肯理论和库仑理论较为苛刻的假设条件的限制,具有普遍的适用性。     

挡土墙主动和被动土压力的统一解

针对墙背倾斜、地表倾斜、墙后填土为粘性土、地表作用超载的挡土墙土压力计算问题,基于平面滑裂面假定和极限平衡原理,结合微分层解析法和图解法,推导了挡土墙主动土压力和被动土压力的统一解,可计算土压力沿墙身的分布、土压力合力及其作用点位置以及滑裂面土反力,经典库仑和朗肯土压力为其特例.提出了分层土土压力实用计算模型,可以考虑墙背倾斜和粘性土的作用,该模型可简化为现行以朗肯土压力理论为基础的分层土土压力计算方法.通过与相关文献算法的比较验证了本文方法的合理性.     

用摩擦—接触耦合结点计算挡土墙压力

本文分析了挡土墙上静土压力分布形式、墙体位移形式对土压力的影响等问题.应用摩察-接触耦合结点(FCCN)模拟不同介质间的接触问题,结果表明:该方法具有概念清晰和使用方便等优点.主要结论:1.本方法计算结果与应用库伦主动土压力理论计算的土压力合力值基本接近,但合力作用点应在墙高的下1/5左右,并且随填土摩擦角的不同而变.土压力分布具有非线性分布规律;2.被动土压力大小、分布没有固定形式而取决于墙体的位移形式和受力状态,并且认为,通常被动土压力值远达不到朗肯或库伦计算的量值,因此实际工程中不宜采用库伦或朗肯被动土压力理论.     

土压力计算的讨论

土压力计算在实际工程中是比较复杂的，一般均要进行简化处理。现在我们计算土压力常用的两种理论为朗肯土压力理论及库伦土压力理论，但两种土压力理论各有自己的假定及适用条件，在应用时需认真斟酌，选出与实际最接近的土压力理论进行计算土压力。     

平移变位模式下黏性土非极限主动土压力

针对经典朗肯与库仑土压力理论不能计算非极限土压力的事实.根据土体渐进破坏机理,结合已有文献对准主动状态下土体摩擦角、黏聚力发挥值与墙体位移关系的研究,采用水平层分析法,通过建立水平微元体基本受力平衡方程,推导出非极限状态下黏性土主动土压力分布的一阶微分方程式.在此基础上给出了土压力合力及其作用点位置计算式,相应简化条件下,所提公式能够简化为朗肯、库仑主动土压力公式.算例分析结果表明:理论计算值与实测值基本吻合,获得了平移变位模式下黏性土非极限土压力随位移变化的规律,对实际工程挡土墙的设计计算具有一定的参考价值.     

复杂条件下黏性土主动土压力解析解`

为求得复杂条件下黏性土平面破坏土楔下的主动土压力系数,基于极限平衡理论及Coulomb土压力理论,考虑了挡土墙倾角、填土摩擦角、填土黏聚力、挡土墙背与土界面摩擦角和黏着力、黏性填土表面坡角、黏性土表面裂缝深度对黏性土主动土压力的影响,通过推导得出了以黏性土质量分量、超载分量、黏聚力分量主动土压力系数所表示的黏性土主动土压力计算公式。在特定条件下,本文解与经典的Rankine和Coulomb土压力理论计算结果一致,有较高精度,且既适用于黏性土,也适用于砂土,可应用于实际工程。     

挡土墙主动土压力极限上限分析

为了计算墙背倾斜粗糙、填土面倾斜且作用均布荷载条件下的挡土墙主动土压力,采用摩尔-库仑屈服准则,建立三角形破坏机构,推导了挡土墙主动土压力上限解计算公式,使用粒子群算法搜索最危险滑裂面并获得主动土压力最优解.通过与经典朗肯土压力理论和模型试验结果对比分析可知:该计算方法包含了朗肯土压力理论并与模型试验实测结果比较符合.在此基础上分析了墙背倾角、填土面倾角、墙土外摩擦角和填土内摩擦角对滑裂面倾角和主动土压力系数的影响规律,相关计算数据可用于工程计算.     

基于PSO搜索潜在滑裂面非极限状态土压力计算

作用于刚性挡土墙侧土压力的计算一直沿用经典的朗肯或库仑土压力理论,这两种理论只能求得极限状态的土压力,而在许多实际情况下,挡土墙的土压力处于非极限状态.本文将潜在滑裂面视为一任意曲线,改进水平层分析法,同时基于摩擦角随位移的变化关系,对平动模式下墙后填土进行分析,推导出非极限状态下主动方向土压力分布、合力大小及作用点的理论公式.以各薄层微元的滑裂面倾角为变量,利用PSO(粒子群算法)对潜在滑裂面进行搜索从而获得土压力最优解.分析了内摩擦角、刚性挡土墙位移量对非极限状态主动方向土压力分布、土压力合力大小、土压力合力作用点高度以及潜在滑裂面的影响.本文提出的计算方法得出的结果与试验数据的大小及变化趋势基本吻合,具有推广应用价值.     

基于拉断破坏的加筋土挡墙土压力分析

通过考虑拉筋存在的影响,应用准粘聚力理论和库仑理论,提出了拉断破坏形式的加筋土挡墙墙背土压力计算公式。研究结果发现:拉断破坏下的加筋土粘聚力具有了增量,提出的加筋土挡墙墙背侧向土压力比经典土压力和变系数法都小,提出的加筋土挡墙侧向土压力都随拉筋垂直间距增加而增加,加筋土挡墙侧向土压力随拉筋抗拉强度增加而减小,与土工格栅加筋土挡墙试验数据基本一致。     

库仑土压力理论中各计算参数的敏感性分析

基于数学分析手段对库仑土压力理论中各计算参数的敏感性特征进行了考察,得到了各参数的敏感性顺序．基于计算结论,建议工程中应尽量提高挡土墙后填土的质量,将填土夯填密实,并使用内摩擦角较大的填土（如砂土）,且采用直立或仰斜式挡土墙,这样有助于减小主动土压力,提高挡土墙的稳定性．     

挡土墙绕墙底转动下非极限主动土压力的研究

将填土内摩擦角和墙面外摩擦角与墙体绕墙底向外转动角度之间的关系植于改进了的传统水平层分析法中，用于求解挡土墙绕墙底转动模式非极限状态下的主动土压力．取挡土墙后滑动土体的水平薄层单元进行受力分析，建立了非极限状态下土压力强度的一阶微分方程，得到了绕墙底转动变位模式下挡土墙非极限状态主动土压力强度、土压力合力和土压力合力作用点的计算公式，并将计算所得结果与已有模型试验和库仑土压力的计算结果进行比较．表明本文计算方法接近土压力的真实分布，能够综合考虑挡土墙变位模式与位移对土压力的影响．     

地震荷载作用下的挡土墙土压力分析

基于平面滑裂假设,采用静力平衡分析的方法,推导了考虑填土黏聚力、填土坡角及黏性土表面开裂等因素的地震土压力计算公式,利用图解法得到了临界破裂角的解析解,并分析了墙背倾角、填土坡角、填土黏聚力、水平地震系数以及填土开裂对地震土压力的影响.研究表明填土坡角和填土间黏聚力对地震土压力影响显著;地震荷载作用下,主动土压力和被动土压力随水平地震系数的递增分别增大与减小;忽略黏性土表面开裂情况会使得到的主动土压力计算结果偏小.     

考虑卸荷及变形影响的基坑挡墙土压力

基于现行基坑支护结构设计采用的弹性支点法对墙后主动区土压力采用经典的朗肯土压力理论,没有考虑墙体变形对墙后土压力的影响,墙前被动区也只考虑了位移的线性影响,根据基坑挡墙前后土体的应变状态模式假定,采用不同卸荷应力路径试验得到土体应力应变关系,建立考虑卸荷及变形影响的非极限主动、被动土压力计算公式.然后,对公式参数的取值进行讨论.研究结果表明:该计算公式不仅考虑了卸荷应力路径,而且能够反映变形对土压力的非线性影响.     

基于三剪强度准则的非饱和土库仑主动土压力

基于三剪强度准则,结合非饱和土抗剪强度理论,推导得到考虑多种因素影响的挡土墙库仑主动土压力表达式。该式考虑土体非饱和因素,更合理地反映中间主应力在土体强度中的作用,可用于复杂情况下的土压力计算,经算例验证了其推导合理性。相关影响因素分析表明,土压力计算值随三剪强度参数b的增大而减小;随基质吸力的增大非线性减小,而随基质吸力角的增大呈线性减小趋势,其中基质吸力变化对土压力影响较为显著。应用该式,合理确定相关土体参数,可优化设计,提高经济效益,为非饱和土地区工程实践提供了参考。