支挡结构的发展和展望

支挡结构包括挡土墙、抗滑桩、预应力锚索等支撑和锚固结构,是用来支撑、加固填土或山坡土体,防止其坍滑以保持稳定的一种建筑物。在铁路、公路路基工程中,支挡结构被广泛应用于稳定路堤、路堑、隧道洞口以及桥梁两端的路基边坡等,主要用于承受土体侧向土压力。     

支挡结构类型及设计原则分析

支挡结构分为支撑结构和锚固结构,主要包括挡土墙、抗滑桩、预应力锚回等等。支挡结构是用来支撑、加固填土,防止坍塌从而保持稳定的一种建筑物。支挡结构在铁路或者公路路基中主要是承受土体的侧向压力．支挡结构广泛应用在稳定路基、隧道洞口、桥梁路基边坡等工程上。然而在水利、房屋的建设中主要用于加固河流岸壁、基坑边坡等。     

浅谈挡土墙土压力的计算方法

目前尚没有较好的方法计算介于静止土压力与主动土压力或被动土压力之间的土压力。我们认为,挡墙土压力与静止土压力Eo、挡墙位移量Δx及挡墙高度有关。当挡墙离开土体时,原土体膨胀率越大,原土体的土压力E值越小;当挡墙在外力作用下挤向土体发生位移时,原土体受压缩率越大,原土体的土压力E值越大。据此原理,我们拟定了计算原土体的土压力E的计算公式。利用该公式不仅可计算出介于静止土压力与主动土压力或被动土压力之间的土压力,而且可计算出主动土压力或被动土压力。经与用传统法计算结果比较,其误差值很小,可推广用。     

折线形墙背土压力计算研究

支挡结构是为防止土体坍塌的构筑物，广泛用于房屋建筑、水利、铁路、公路和桥梁工程。包括挡土墙、抗滑桩、预应力锚索等支撑和锚固结构等。主要用于承受土体侧向土压力。折线形挡土墙通常是分别计算上、下墙各直线段的墙背土压力。上墙一般按库伦土压力公式计算，当墙背较缓出现第二破裂面时，应按第二破裂面土压力公式计算。下墙一般采用力多边形法或延长墙背法计算。     

支挡结构的不断发展和创新

新型支挡结构包括对拉式挡土墙、带洞路基墙、檐式挡土墙、竖向预应力挡土墙等,是用来支撑、加固填土或山坡土体,防止其坍滑以保持稳定的一种建筑物。     

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。     

支挡结构设计要求及注意事项

支挡结构是为防止土体坍塌的构筑物,广泛用于房屋建筑、水利、铁路、公路和桥梁工程。包括挡土墙、抗滑桩、预应力锚索等支撑和锚固结构等,主要用于承受土体侧向土压力。支挡结构的设计,应贯彻国家技术经济政策,按全面规划、远期结合、统筹兼顾的原则。     

膨胀土高边坡多级组合式支挡结构力学特性现场试验研究

为分析大气环境下膨胀土高边坡组合式支挡结构的支护响应,对南昆铁路1个膨胀土高边坡多级组合式支挡结构(框架梁锚杆(锚索)+抗滑桩组合式支挡结构)中的土体湿度、土压力、桩身弯矩、坡面位移进行现场监测,分析大气环境下支挡结构的力学演变特征.研究结果表明:监测期间,土体经历了干湿循环作用,引起土体胀缩变形;抗滑桩后土压力走势与...     

土体呈梯形分布的光滑直立型挡土墙土压力理论

尝试性地建立梯形土体的土压力理论(包括主、被动土压力),挡土墙被简化为光滑直立型.通过算例的数值分析发现,梯形土体的土压力理论给出的主、被动土压力均小于等于经典土压力理论Rankine公式和Coulomb公式的主、被动土压力,其差值在地表附近为0,当深度有一定增加时会出现,并随深度的增加而变大,且该差值在被动土压力中表现得更明显.结果表明,与新建立的关于梯形土体的土压力理论相比, Rankine土压力理论和Coulomb土压力理论会在一定程度上高估梯形土体的主、被动土压力.     

刚柔复合挡土结构模型实验

针对传统刚性挡土结构承受土压力较大的现状,提出刚柔复合挡土结构的概念.利用柔性材料泡沫的易压缩性,增加土与挡土结构接触面的相对位移量,使作用于挡土结构的土压力趋向主动土压力,从而减小挡土结构上的土压力.通过室内模型实验,得到不同厚度泡沫挡墙后的土压力及土体位移,以及泡沫厚度对墙后土压力、土体接触面位移的影响.结果表明:泡沫厚度对土压力与土-结构接触面位移有影响;刚柔复合挡土结构能够明显降低作用于墙体的土压力.     

采动区墙体转动模式下非极限被动土压力试验研究

为了揭示采动区下沉盆地压缩区刚性墙体非极限被动土压力的分布规律,根据采动区下沉盆地压缩区挡墙主要发生挡墙绕墙底转动变位模式(RB模式)的特点,进行了挡墙绕墙底转动变位模式下,填土为松砂和密砂时非极限被动土压力试验,同时对比了填土为松砂和密砂挡墙平移模式时非极限被动土压力试验。研究结果表明:(1)采动区下沉盆地压缩区挡墙绕墙底转动压缩土体,侧土压力和墙体深度和位移都有关系,侧土压力、深度和位移三维曲面波动较大;(2)侧土压力随深度呈非线性分布,墙体中上部土压力较大;(3)侧土压力随挡墙位移也呈非线性分布,随着位移的增大,非极限侧土压力合力随之增大。     

考虑剪应力作用的有限土体被动土压力分析

以挡土墙后有限范围砂土为研究对象,建立挡土墙位移与内、外摩擦角的关系,假定墙后土体为圆弧形拱,并考虑层间剪应力,采用多道滑裂面假设下得到的破裂面角与被动土压力系数,推导了有限土体的被动土压力解,该公式也可退化为半无限土体的被动土压力解. 与模型试验相比,所提理论解与试验值吻合较好,证明了解析解的合理性. 参数分析表明：考虑层间剪应力下不影响被动土压力的合力,但会使其合力作用点升高;被动土压力随土体宽高比减小呈现先变化不大后急剧增加的趋势;被动土压力合力随内摩擦角增加呈单增趋势,而合力作用点则随之降低.     

涵土沉降特征对涵洞外界面受力的影响

通过现场监测涵洞与周围填土的沉降、涵洞外界面受力,研究了涵土沉降特征及其对涵洞外界面受力的影响.结果表明:涵土差异沉降引起盖板涵顶中部和两侧墙顶土压力集中作用,在填土期间变化过程不同,涵顶土压力约为填土自重的1.4~3.0倍;涵土差异沉降使得涵顶对涵顶以上两侧土体竖向力的分担,涵侧竖向受力小于填土自重,涵洞侧墙受力远小于静止侧压力;受地基差异影响,涵洞沿横断面沉降不均,涵土之间发生被动土压力作用,引起涵洞两侧墙土压力和基底压力的非对称状态,以及基底压力骤然减小现象.     

挡墙后有限宽度土体土拱效应分析及土压力计算方法

重点分析了在墙后填土宽度较小情况下,墙后土体土拱效应的形成机理,并假定小主应力拱为圆弧线,考虑挡墙与土体摩擦点的极限平衡条件,导得了大小主应力的偏转角表达式.在此基础上,考虑刚性挡墙平动变位模式情况,结合水平微分单元法,建立了墙后有限宽度土体的主动土压力合力及强度的理论表达式.与室内试验数据及前人方法的对比表明,该方法得到的土压力值具有较好合理性.最后,分析了不同填土宽高比n下的主动土压力分布规律,结果表明,主动土压力随n增加而逐渐增加,但n达到0.5后于稳定,该值可作为墙后土体有限宽度的界限值.     

盾构机刀盘与土体相互作用模拟分析

土压平衡盾构机的安全掘进施工主要依赖于盾构机刀盘与土体的相互作用,使得地表的变形得到有效控制。基于Rankine的土压力理论,研究了盾构机刀盘合理土压力的设置问题,模拟了盾构机刀盘与土体的相互作用。研究表明,仅从保证地表既不隆起又不沉陷的约束条件考虑,掘进工作面从主动土压力到被动土压力存在较大的范围。考虑到减少刀具磨损和节约能源问题,推荐理想的掘进工作面土压力为静止侧向土压力。     

支护结构平移时的坑中坑被动区土拱效应分析

坑中坑式基坑由于相关设计规范对一些关键参数的确定缺乏明确规定,有时因为对内坑开挖引起外坑支护结构土压力的变化估计不足而引发一些工程事故;现有研究成果在坑中坑工程的被动区土压力分析中,没有考虑岩土工程中广泛存在的土拱效应,土压力分析不准确。通过合理的假定,对内坑支撑刚度较大且距离外坑支护结构较近的情况下,建立了无黏性土被动土压力力学模型,分析得到了坑间土体在极限应力条件下基于土拱效应的水平土压力系数和主应力旋转角;利用水平分层分析法求解得到了考虑土拱效应的被动土压力分布、合力大小、合力作用点位置等表达式。通过算例与经典土压力理论分析成果比较表明,研究成果能更好地反映实际土压力分布。     

考虑Hoek-Brown准则的挡土墙主动土压力

基于挡土墙对数螺旋破坏机制,考虑非线性Hoek-Brown强度准则,采用极限分析上限法计算了挡土墙的土体重力功率、内能耗散率和主动土压力功率,根据虚功率原理推导了挡土墙的主动土压力解析式,并采用Matlab软件求解了主动土压力的最优上限解.分析挡土墙和土体的参数、Hoek-Brown强度准则对挡土墙的主动土压力及稳定性的影响,结果表明,随着扰动因子、墙背倾角、挡土墙高度和土体容重的增大,主动土压力非线性增大,挡土墙的稳定性降低;随着地质强度指标、岩体常数、外摩擦角和单轴抗压强度的增大,主动土压力非线性减小,挡土墙的稳定性增加.     

双排桩支护结构土压力的数值模拟

为了更准确的设计双排桩支护结构,结合FLAC3D软件,运用数值模拟方法研究了双排桩土压力的分布.研究表明:前、后排桩桩前被动土压力分别呈S形和线性分布,其值接近静止土压力,后排桩桩前土压力在基坑开挖面以上小于静止土压力,以下大于静止土压力;前、后排桩桩后土压力较接近静止土压力,基坑开挖面以上小于静止土压力,以下大于或存在大于静止土压力的部分;各种排距下桩间土对前后排桩桩侧土的压力大致相等.     

挡土墙地震被动土压力及其分布的微分薄层计算方法

本文基于微分薄层法思想推导出了地震条件下被动土压力沿竖直挡土墙墙高非线性分布时,挡土墙被动土压力的计算方法。该方法不仅适用于φ土,而且适用于c-φ土。经与朗肯土压力理论比较,在非动力条件下两者计算结果相似,说明在非动力条件下该方法可靠。在地震作用下,本文推导被动土压力计算结果比朗肯被动土压力计算结果低23.57%,重心下降0.24 m。挡土墙分层的前3层均为负值,由于土体为砂土不能承受拉力,表明前3层已经脱离墙壁,出现了拉裂缝。由此可知,地震力显著地改变了挡土墙的受力状态。     

考虑土拱效应和平移的刚性挡土墙被动土压力

根据土拱效应原理,得到考虑填土内摩擦角和墙土摩擦角的平移模式下挡土墙的被动滑裂面倾角和侧向被动土应力系数,并将其用于水平微分层法的平移模式下的刚性挡土墙墙背被动土应力的分析中,得到被动土应力、被动土压力及其作用点的计算公式,并与朗肯理论、库仑理论、吴明法、侯键法、模型试验数据进行比较分析.结果表明:本文方法得到的平移模式下刚性挡土墙墙背被动土应力分布与模型试验结果吻合最好,且偏于安全的;被动土应力随填土内摩擦角的增加而增加,在墙顶附近随墙土摩擦角的增加而减小,在墙中下部却随墙土摩擦角的增加而增加;被动滑裂面倾角随墙土摩擦角增大而增大,随填土内摩擦角增大而减小.