平动模式下挡土墙非极限主动土压力计算方法

针对平动模式下的挡土墙,同时考虑墙后滑裂部分土体所产生的土拱效应以及土层间的剪应力,并引入墙体位移量与土体内外摩擦角非线性的函数关系,利用水平层分析法,得到了平动模式下挡土墙非极限主动土压力强度、合力大小、合力作用点高度的理论公式。相比其他方法的理论值与试验值吻合得更好。参数敏感性分析结果表明:土压力强度随位移比、内摩擦角增大而减小;随外摩擦角(墙土摩擦角)的增大,其值在墙体上部略微增大,下部明显减小;土压力合力系数随位移比、内外摩擦角增大而减小;土压力合力作用点高度随外摩擦角的增大而增大,而位移比与内摩擦角对其影响甚微。     

平动模式下挡土墙非极限主动土压力研究

针对平动模式下的挡土墙,同时考虑墙后滑裂部分土体所产生的土拱效应以及土层间的剪应力,并引入墙体位移量与土体内外摩擦角非线性的函数关系,利用水平层分析法,得到了平动模式下挡土墙非极限主动土压力强度、合力大小、合力作用点高度的理论公式。相比其他方法,本文理论值与试验值吻合得更好。参数敏感性分析结果表明：土压力强度随位移比、内摩擦角增大而减小,随外摩擦角(墙土摩擦角)的增大,其值在墙体上部略微增大,下部明显减小;土压力合力系数随位移比、内外摩擦角增大而减小;土压力合力作用点高度随外摩擦角的增大而增大,而位移比与內摩擦角对其影响甚微。     

考虑土拱效应平移挡土墙地震主动土压力分布

基于Mononobe-Okabe理论,考虑土拱效应并假设土拱形状为圆弧形,通过对墙后土体的应力分析推导出在地震作用下土拱形状的曲线方程、侧土压力系数以及水平微分土层间平均剪应力与平均竖向应力二者关系的理论公式.采用水平层分析法推导出平移模式下挡土墙地震主动土压力分布、土压力合力以及合力作用点高度的理论公式,并与Mononobe-Okabe理论、前人方法以及试验数据进行对比分析.结果表明:随着地震系数的增大,土拱形状由下凹圆弧变为下凸圆弧,侧土压力系数也呈现增大趋势;计算出的地震土压力合力与Mononobe-Okabe理论计算值相等,但其分布为非线性分布;与现有理论相比,合力作用点高度与试验结果比较吻合.     

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.     

挡土墙地震主动土压力计算方法与研究

本文以分层法研究了墙被直立光滑刚性挡土墙在地震作用下主动土压力的具体情况,并与无地震力作用时的主动土压力计算结果作比较。本文的计算公式和方法适用于单一、均质、各向同性填土,又适用于多层不同性质填土的挡土墙主动土压力的计算。计算结果表明,考虑地震作用后主动土压力明显增大,其合力作用点位置距离挡土墙底大于三分之一墙高。     

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．     

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.     

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.     

临河基坑有限成层土体主动土压力计算

为探究临河基坑有限成层土体主动土压力的大小,以开挖基坑与河流之间的有限土体为研究对象,通过研究有限土体滑裂面的不同情况,得出了不同情形下的主动土压力表达式。通过算例分析,验证了公式的准确性。结果表明：均布荷载并不会对有限成层土体主动土压力的变化趋势产生影响,改变的只是数量的大小;开挖基坑临河距离对于较浅的开挖基坑影响较小,而随着基坑深度的增加,不同临河距离对应的有限土体主动土压力合力之间的差距逐渐加大,但最终趋于稳定;分层土条件下的主动土压力合力与嵌固深度呈正比例关系,同增同减。同时,随着基坑开挖深度的增加,嵌固深度对于主动土压力合力的影响也越来越显著,在开挖基坑较浅时,嵌固深度对于主动土压力合力的影响相对较小。     

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.     

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.     

墙背粗糙且填土面倾斜情况下的土压力解析解

基于数学方法对斜单元体进行力和力矩的平衡分析,得到了墙背粗糙且填土坡面倾斜情况下的土压力解析解,并进一步分析了墙土之间摩擦角及填土坡面倾角对土压力的影响。对比分析表明,经典朗肯土压力理论可看作是本文解析解在墙背光滑、填土坡面水平情况下的特例。该文中的求解方法还可进一步拓展至探求填土为黏性土情况下挡土墙上土压力的解析解。     

黏性土挡土墙土拱效应的研究

为了研究黏性土挡土墙中滑裂面倾角变化对土拱效应的影响,在假定土拱形状为圆弧的基础上推导了考虑滑裂面倾角变化时侧向土压力系数的计算公式,推导出考虑土拱效应的张拉裂缝公式;并基于土楔形力学模型,得到了滑裂面倾角公式,以及考虑滑裂面倾角变化的竖向平均应力计算公式. 本文提出的计算方法不仅考虑了土拱效应,同时也考虑了考虑滑裂面倾角变化对挡土墙土压力的影响,因而更符合实际情况.     

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.     

持续强降雨对有限土体土压力的影响规律

以安徽繁昌某小区南侧大型滑坡为研究对象,该滑坡在持续强降雨作用下复滑,导致原有挡土墙破坏,运用野外地质调查、工程地质勘察、数值模拟及物理模型试验等方法,研究了暴雨对滑体土压力的影响规律、滑体在暴雨作用下的破坏机制,查明了滑坡的稳定性,以及不同工况下墙后土压力的分布规律。调查研究结果表明：该滑坡在天然状态下处于稳定~欠稳定状态;在暴雨状态下处于欠稳定~不稳定状态,在持续强降雨状态下处于不稳定状态,自墙顶至土岩接触面,墙后土压力分布呈先增大后减小再增大的趋势;持续强降雨作用下,土压力相较于天然状态显著增大,斜坡塑性区逐渐发展,直至形成贯通滑面,斜坡水平位移陡增,发生滑动破坏;在稳定状态下,抗剪强度参数的变化对墙后土压力及滑坡稳定性并无影响,当土体抗剪强度参数小于某一临界值时,土压力随着抗剪强度参数减小呈非线性增长。     

基于灰关联分析的加筋土挡墙频率敏感因子

加筋土挡墙振动频率反映其抗震性能,基于ABAQUS建立了加筋挡土墙频率计算有限元模型,计算5种工况下结构体系的前三阶频率,发现墙后土体弹性模量对结构体系的振动特性影响较明显.引入灰关联分析法,以填土弹性模量、泊松比、重度等5个参数为影响因素,分析其与振动频率之间的关联度,得到加筋挡土墙振动特性敏感因子.通过算例分析得到:加筋挡土墙振动特性对土体的弹性模量变化最敏感,其次为内摩擦角,对填土泊松比、重度、黏聚力敏感度较低;土体弹性模量与振动频率呈线性关系,而内摩擦角与振动频率呈二次函数关系,内摩擦角为32°时频率变化最为敏感;两个敏感因子对三阶振动影响趋势是一致的,即先增加后减小,再增加.泊松比、填土重度、黏聚力对振动频率的影响不规律.     

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.     

基于土拱效应的挡墙后砂土主动土压力计算分析

为研究土拱效应下挡土墙后砂土的主动土压力,考虑墙土摩擦角对土体滑裂面倾角的影响,对圆弧形的小主应力拱进行理论分析,计算得到不同深度处的土拱微分体水平宽度及小主应力拱形状表达式。根据所得的拱形状,提出沿小主应力拱轴方向划分微分单元体的拱弧微分单元法,并将其用于求解挡土墙主动土压力,得到了挡土墙主动土压力的理论公式。与试验数据及其他理论方法的比较表明该方法所得理论公式与模型试验结果吻合得较好。