边坡稳定性分析方法概述

土压力理论与计算方法的研究一直是岩土工程领域中的一个比较活跃的课题,并且其理论基础都是建立在极限平衡方法之上.主要介绍了边坡的几种经典土压力分析计算方法,并对其优缺点进行总结.     

考虑渗流作用的非止水支护土压力计算

为了得出渗流作用下基坑中采用非止水支护结构土压力计算新方法,采用理论分析侧向圆弧渗流对土压力的影响,得到土压力的渗流等效系数,并采用算例结果分析的方法对土压力进行验证。研究结论表明,对于现行设计规范的土压力计算中没有考虑渗流的作用而又相似的基坑工程提供了可参考的土压力计算,并有助于新土压力计算理论的形成。     

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.     

减载条件下高填方涵洞垂直土压力研究

针对现有理论方法没有考虑涵侧的外土柱体所受附加压力对涵顶垂直土压力的影响的问题,根据涵洞和填土实际受力状态,改进现有的涵顶垂直土压力计算理论方法,推导出涵洞垂直土压力计算式.将改进理论方法的计算结果、数值模拟和现有的试验结果进行对比,验证了改进理论方法的正确性.研究结果表明:涵顶铺设柔性填料能明显减小涵顶垂直土压力,涵顶土压力集中系数随填土高度、涵顶和涵侧填土变形模量、柔性填料厚度的增大呈非线性减小,随柔性填料变形模量的增大呈非线性增加,但最终均趋于稳定.     

深基坑桩锚支护体系非极限主动土压力演化特征与计算模式

针对基坑工程中桩锚支护结构土压力计算的复杂性和准确性问题,采用室内模型试验的方法,得到非极限主动土压力的3个演化特征:即土压力与水平位移呈现一定的线性特征;开挖工况与土压力动态变化密切相关;桩锚支护结构的临界位移值较刚性挡墙要小.依据上述演化特征给出近似假定条件,借助线性内插方法构建出能够考虑开挖工况影响的非极限主动土压力计算公式.将同类计算方法概化为凸优化理论中的线性规划模型,提出一种预估非极限主动土压力的加权组合计算模式.通过工程实例验证,该计算模式较经典土压力理论的计算精度更高.     

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.     

基于模态测试的挡土墙土压力计算方法

对考虑位移的土压力计算方法进行研究,提出了一种基于模态测试和参数识别的土压力计算方法。首先,将土体等效成一系列弹簧来模拟,土压力统一表示为静止土压力和土压力增量之和,并假定土压力增量等于土体的地基反力系数和墙体位移的乘积;其次,建立了墙土系统简化动测模型,根据墙土系统的动力特性,提出采用改进多种群遗传算法识别土体的地基反力系数;最后,结合共同变形理论,进行迭代计算得到土压力分布形式,并通过与库伦土压力理论、实验结果进行比较,表明计算结果和实验结果吻合得较好。为未预先埋设土压力盒的在役挡墙的土压力确定提供了一种行之有效的方法。     

地震条件下桥台主动土压力的合理简化计算方法

在库伦土压力的基础上,结合桥台实际结构形式,推导地震条件下桥台主动土压力计算方法,并将该计算方法与传统的库伦土压力理论、M-O法土压力理论以及近期林宇亮计算方法进行对比分析,同时分析了该计算方法中参数影响变化规律。分析结果表明,传统计算方法得到的土压力值相对较低,本计算方法可使桥台土压力计算值增大10%~40%,结果更趋于安全;本计算方法参数变化影响与传统方法相一致,及填土内摩擦角越大,台背倾角越大,桥台土压力越小。     

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.     

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.     

统一强度理论在挡土墙土压力计算中的应用

运用统一强度理论和能量理论，导出了按能量理论计算挡土墙主、被动土压力系数及土压力的公式，这些公式可以灵活地适用于各种不同特性填土材料土压力的计算．对不同权系数下的土压力计算结果的比较表明：已有的Mohr-Coulomb解仅为文中解的特例，主动土压力统一解小于Mohr-Coulomb解，而被动土压力统一解大于Mohr-Coulomb解．应用统一强度理论解可以更好地发挥填土材料的强度潜力，并获得明显的经济效益．     

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。     

不同变位模式下挡土墙被动土压力的计算与分析

基于库仑土压力理论,通过对滑动土体中水平薄层单元的分析,建立了墙体绕基础转动(RB)模式和墙体绕墙顶转动(RT)模式下的被动土压力的一阶微分方程,给出了土压力强度、土压力合力、土压力作用点的理论计算公式,并将该理论计算公式与墙体平动(T)模式和库仑理论结果进行了比较.结果表明:土压力强度分布呈曲线分布.合力作用点到墙底的距离依RB模式、T模式和RT模式次序增大.q0=0时,各变位模式合力计算值与库仑理论值一致;q0>0时,RT模式合力计算值比库仑理论值大,RB模式合力计算值比库仑理论值小.     

沉井下沉时土压力和侧壁摩阻力分析

基于极限平衡状态和平面滑裂面假定,推导出单一非黏性土层中沉井下沉时的土压力和侧壁摩阻力计算公式,采用等效内摩擦角和等效自重应力的方法将其推广至成层黏性土层中,并与某工程实测数据进行了对比分析.结果表明,沉井土压力和侧壁摩阻力随着土体内摩擦角的增大而减少,随着土体与沉井壁的外摩擦角的增大而增大;滑裂面的滑裂角随着外摩擦角的增大而增大,随着内摩擦角的增大先减少后增大;理论推导的土压力接近实测土压力,且基本介于主动土压力与静止土压力之间;实际工程中,在预估侧壁摩阻力时,可以考虑12m深度以下保持不变.     

深基坑桩锚支护土压力计算及结构优化探讨

比较了库仑、朗肯土压力理论计算公式的优缺点，提出了改进的土压力计算方法。采用两种单层柱锚支护结构计算模型，比较了不同计算模型对支护结构优化计算的效果。讨论了支护位置对桩身最大弯矩的影响，并通过工程实例进行计算比较，验证了优化效果。     

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。     

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.     

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。     

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.