非极限被动土压力的近似计算方法

文章分析了位移对被动土压力的影响规律,发现被动土压力取决于挤压应力与位移的关系,因此,可用双曲线函数模拟挤压应力与位移的关系;在此基础上建立了非极限被动土压力的近似计算方法,给出公式中参数的近似表达式,并分析了内摩擦角与位移对被动土压力的影响;通过模型试验验证了该方法的合理性;最后,推导了非极限朗肯被动土压力理论,为被动土压力的计算提供一种新的方法.     

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.     

圆弧夹层破坏机制与被动土压力的非线性极限分析

在非线性破坏准则下,将水平地震力作为拟静态力,根据极限分析上限定理,利用圆弧夹层破坏机制求解非线性破坏准则下的被动土压力,并将计算结果与多三角形刚块破坏机制下的数值结果进行比较.研究结果表明:圆弧夹层机制下的被动土压力与多三角形刚块机制下的被动土压力几乎相等;水平地震系数与非线性参数对被动土压力有较大影响;土体非线性参数影响破坏面的形状.     

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。     

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.     

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。     

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。     

土压力类型和性质分析

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。根据墙的位移方向和大小,作用在墙背上的土压力可分为主动土压力、静止土压力和被动土压力三种。其中主动土压力最小,被动土压力最大,静止土压力则介于两者之间。     

非极限土压力的近似计算方法

文章通过分析位移对土压力的影响规律,发现非极限主、被动土压力取决于松弛应力(挤压应力)与位移的关系,可以用双曲函数拟合.离心试验与模型试验结果验证了该思路的正确性与合理性,并从中得到参数的近似表达式,从而得到非极限主、被动土压力的近似计算方法.     

朗金土压力理论分析

朗金土压力理论假定墙后填土处于极限平衡状态,应用极限平衡条件可推导出主动土压力及被动土压力公式。     

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。     

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.     

基于遗传算法考虑附加荷载刚性挡墙被动土压力计算

当挡墙后黏土滑裂面为对数螺旋组合面,为了能够求解填土上有附加荷载及填土面倾斜工况下的墙体被动土压力,通过在图解法中加入了附加荷载及填土面倾斜的影响,同时基于遗传算法进行了被动土压力的求解公式推导,并采用算例对两种方法进行了验证。结果表明:遗传算法计算结果与试验值比较,误差为1.4%～3.3%,计算结果与试验值接近。作图法和遗传算法两种方法计算所得结果非常接近,作图法与遗传算法比值为1.023～1.035。可见,挡墙背后填土有均布荷载或填土面倾斜时,作图法和遗传算法两种方法计算所得结果非常接近,但作图法十分烦琐,计算需要耗费大量时间,遗传算法程序简单易用,更利于在工程中应用。     

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。     

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.     

盾构穿过矿山法隧道的管片特性现场试验研究

以深圳市地铁某区间隧道为背景工程,针对矿山法+盾构法的复合施工法中二衬管片受力特性进行现场试验,埋设混凝土应变计、土压力盒和钢筋轴力计等仪器,监测并分析混凝土管片环缝接触面纵向应变、土压力以及钢筋轴力的变化规律.结果表明：监测量随时间的变化可分为2个阶段,整体预压力基本满足要求;混凝土管片环缝接触面纵向应变和土压力沿环向的分布极不均匀,壁后压浆能够改善管片的受力和控制上浮;实测管片钢筋的轴力远小于其设计值,应优化其配筋设计;需对环间螺栓进行多次有序复紧,对管片进行多次壁后补压浆.     

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．     

挡土墙土压力计算方法的探讨

根据土压力的定义和库仑定律来推求挡土墙的土压力,不需要作墙背为直立、光滑、填土面水平和c=0的假设·     

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。     

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。