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.     

RTT变位模式下考虑位移影响的被动侧土压力的计算与分析

采用位移土压力计算理论,结合室内模型实测值对RTT变位模式下考虑位移影响的被动侧土压力进行计算与分析.结果表明,土压力强度沿墙高度的分布、土压力合力大小以及合力作用点的位置均与实测值基本相符合,说明在RTT变位模式下采用计算理论公式计算被动侧土压力是可行的;与n=0.78时相比,n=0时符合更好,这可能与模型箱尺寸效应以及试验箱上部土体受到扰动较大有关;随着n值的逐渐增大,土体更易达到朗肯被动极限状态.     

非极限状态挡土墙土压力计算

在考虑摩擦角发挥值与墙体位移关系的基础上,利用薄层单元法对未达到极限状态的挡土墙非极限状态主动土压力进行研究。取挡土墙后滑动楔体沿平行于填料坡面的水平薄层作为微分单元体,通过作用在水平薄层的力和滑动楔体力矩平衡条件,建立关于一般挡土墙非极限状态主动土压力的微分方程,得到非极限状态土侧压力系数、土压力强度、土压力合力和作用点的理论公式。对墙土摩擦角发挥值和填土内摩擦角发挥值进行讨论,并分析填土内摩擦角和挡土墙位移比对土侧压力系数、土压力分布和作用点的影响。对计算值与实测模型试验值进行对比分析。研究结果表明,采用库仑理论计算平动刚性挡土墙倾覆力矩偏于不安全。本文方法计算主动土压力结果与实测值的变化规律基本一致,主动土压力分布曲线吻合良好,具有一定的理论意义和工程实用价值。     

黏性土被动土压力计算的库仑数值解

针对库仑土压力理论中图解法计算黏性土被动土压力过程繁琐及精度较低的问题,应用库仑平面滑裂面假定,考虑填土黏聚力及其与挡土墙墙背接触面上的黏着力,建立了可用于编程试算的黏性填土挡土墙的被动土压力计算公式.算例分析表明:对符合朗肯或库仑理论假设条件的情况,公式的计算结果与经典的朗肯或库仑公式相同;考虑与不考虑墙背上的黏着力,计算结果差异较大,该差异随着墙背上的黏着力增大而增大;公式计算简便快捷,精度可靠,易于在工程中推广应用.     

考虑平动位移效应的黏性填土挡土墙土压力计算

针对平动位移模式下的刚性挡土墙墙后填土为黏性土的情况,研究了考虑平动位移效应的非极限状态土压力计算.对平动模式下未达到极限位移的挡土墙,结合前人提出的考虑位移效应时,墙后填土内摩擦角及墙土接触面上外摩擦角之间的关系,用水平层法分析了墙后土楔的受力情况,得到了考虑位移效应的非极限状态的黏性土主(被)动土压力计算公式,通过比较发现,理论公式与实验结果较吻合.     

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．     

临近地下室边墙挡土墙主动土压力解析解

随着工程建设的需要,特别是在临近地下室边墙修筑挡土墙时以半无限土体为基本假设的传统土压力计算公式不再满足需求。针对此类问题,以平面滑裂面为假设,将墙后土体分为上下两个隔离体,采用薄层单元法推导了临近地下室边墙挡土墙主动土压力计算的解析公式。公式考虑了墙土间黏聚力和摩擦角的影响,在特定条件下现行的土压力公式为特解,从而论证了计算方法的正确性。计算得到的黏性土极限破裂角不为定值;随着计算参数的变化而呈现不同的变化特征,因此在土压力求解时须重新计算破裂角。通过算例分析表明:在考虑墙土内聚力和摩擦角情况下,主动土压力明显小于朗肯解和文献解,其结果对实际工程有一定的参考价值。     

挡土墙土压力计算方法的探讨

经典土压力理论均假定土体为半无限土体,而目前对于有限土体一般仍采用经典土压力理论,这与实际情况存在差异。本文根据实际工程情况建立了一种有限土体主动土侧压力计算模式,运用极限分析法虚功原理推导出了计算公式,运用VB6.0编制相关程序及对此进行计算分析,并与经典朗肯土压力理论计算结果进行了比较。     

黏性土挡土墙被动土压力的计算

在工程中计算挡土墙的被动土压力时,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,即实际工程很难严格满足其假设条件.应用极限平衡理论,视墙后填土为服从Mohr-Coulomb屈服准则的理想弹塑性材料,假定挡土墙任意深度对应的滑移楔同时达到极限平衡条件,建立一个计算有荷载作用时黏性回填土挡土墙被动土压力的新方法.该方法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,且能够给出土压力随深度的非线性分布特征,在实际工程应用中具有普遍的适用性.     

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。     

考虑位移的非极限土压力计算

运用弹塑性有限元程序计算基坑支护结构和土体的应力状态，采用优化方法来研究基坑支护结构偏离土体方向使土体达到主动极限平衡时的主动极限位移。大量数值计算表明：主动极限位移随土层深度增加而增加，但到一定深度后其增量为零。在此基础上研究了上海软土地区基坑支护结构主动极限位移的近似公式，并推导归纳了基坑支护结构考虑位移的非极限土压力计算公式，工程实测资料证实了访近似公式的有效性和实用性．     

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.     

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.     

非均匀堆载作用下圆形基坑主动土压力分析

基于轴对称情况下土体的极限平衡理论,将圆形基坑主动土压力的滑移线解推广到非均匀堆载情况.通过分析得出基坑半径和土体参数对基坑主动土压力的影响规律,并发现与朗肯土压力理论一致.比较了非均匀和均匀堆载作用下的滑移线场和相应的土压力分布,发现基坑周围不同位置的堆载大小只影响基坑侧壁某部分深度范围内的土压力分布.因此,可根据基坑周围堆载的分布形式,定性估计得到基坑侧壁的土压力分布.     

基于墙后土体滑裂面的朗肯被动土压力的探索

摘要：基于前人从极限平衡理论出发而提出的朗肯土压力作用下的极限土体会出现滑裂面这一前提,推导了墙背与土体之间的摩擦力作用下墙背垂直的挡墙和仰斜式挡墙的朗肯被动土压力的公式,列表分析了墙背垂直挡墙的外摩擦角 对墙后土体破裂角 和朗肯被动土压力 的影响,并对比分析了仰斜式挡墙的倾角 对墙后土体破裂角 和朗肯被动土压力 的影响,在举例过程中也侧面印证了通过求导数计算被动土压力 时应该取破裂角 变化范围内的极小值。另外,通过公式对比及理论分析,提出了墙背与土体之间外摩擦角 的两种简便可行的理论测定方法。     

基于极限平衡法的临河基坑有限主动土压力分析

针对临河基坑与河流之间形成的有限宽度土体,根据静力平衡条件建立方程,得出破裂面在不同位置时主动土压力的计算公式。通过算例分析进行比对,结果表明有限土体土压力呈非线性分布,随着临河距离与基坑深度的比值(b/H)逐渐减小,土压力增量也逐渐减小,到达一定深度后,有限土体土压力将远小于朗肯土压力值。与有限元软件PLAXIS模拟结果比较表明,该公式更接近有限元解,且当0.6b/H0.86时,可能存在有限土体主动土压力值大于朗肯土压力计算值的情况。该计算方法可为相似基坑支护设计的初步计算提供一定指导。     

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.     

非极限状态主动土压力的组合计算模型及工程应用

为了拓展基坑工程中非极限状态土压力的计算模式,根据凸最优化理论提出一种组合计算模型;通过应用功的互等定理和构造拟合函数等手段,构建了线性与非线性变形工况下权重系数的统一计算公式;分别借助灰色预测模型、改进的桩身侧向位移法,给出时间维度与空间维度下非极限位移的计算依据,推导出非极限位移的时空耦合计算方程.实例验证表明,非极限位移和非极限状态土压力公式的计算精度均满足工程要求.将预设报警值与极限位移的比值作为基坑稳定性的判据,采用现场监测与数据反演相结合的方式制定出基坑报警值设定流程图,对保障现场施工安全具有指导意义.     

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．     

有限填土路堤挡土墙主动土压力研究

采用FLAC~(3D)软件建立有限差分数值模型,对有限填土路堤挡土墙的主动土压力进行研究,分析了挡土墙后有限填土由静止状态逐渐到主动极限平衡状态的过程,分别对有限填土条件下滑动面的发展规律及到达主动极限平衡状态所需要的位移、土压力的大小和分布进行了研究.结果表明:土体达到极限平衡状态所需要的位移随着路堤坡角的增大而增大;临界倾角小于依据库仑土压力理论得到的滑动面倾角;当墙后路堤边坡坡角增大至30°时,滑动面下部沿基岩面发展,上部在土体中发展;当基岩面倾角大于临界倾角时,采用库仑土压力理论将高估挡土墙的土压力.