软土地基深基坑支护中的土压力

本文通过在软土地基深基坑支护中土压力、孔隙水压力的大量测试,经统计分析、反分析及对比分析,提出了主动土与被动土不同的受力机理,利用朗肯公式计算时,应取土的不同强度指标,即主动土压力计算取固结快剪指标,被动土压力计算取快剪指标。     

结构性海积软土强度与变形时效特性试验研究

以天津地区海积软土为研究对象,在不同固结压力、不同固结时间作用下开展分别加载的一维固结试验,对固结后的原状样与相应重塑样进行微型十字板剪切测试,分析海积软土强度和变形特性受固结压力、固结时间及结构性等因素的影响。试验结果表明:天津海积软土在短时间固结作用下,强度和变形时效特性表现明显,且受结构性影响显著;在长时间固结作用下,土的强度和变形随固结压力和固结时间均呈衰减型增长,结构性对其影响程度随时间增长在减小;长期强度与土的初始强度、固结压力和时间有关,随土的初始强度和固结压力的增大而增大,而强度随时间增长达到最大值后又随之降低。     

天然沉积结构性黏土的不排水强度性状

通过对福州天然沉积黏土原状样及不同初始含水率重塑样进行三轴固结不排水剪切试验,探讨土结构性对天然沉积黏土强度性状的影响规律及作用机理。研究结果表明：结构性对天然沉积土固结不排水抗剪强度的作用程度受固结压力大小影响可以分为3个阶段：固结压力小于屈服压力阶段,不排水抗剪强度主要由土结构性控制,与应力水平基本无关;土结构逐渐屈服阶段,固结压力大于屈服压力,不排水抗剪强度随固结有效应力的增大逐渐趋于重塑样的强度线;土结构性影响消失阶段,原状样的不排水抗剪强度随固结有效应力的增长规律与重塑样相同。     

天然沉积软黏土的次固结变形机理分析

土体在天然沉积过程中由于时间效应会产生次固结变形和结构性,两者都使土体的固结屈服压力增大,传统Bjerrum次固结模型无法解释后者的机理,也无法描述结构性土的次固结变形特性。通过天然沉积结构性土的次固结试验,基于Burland提出的孔隙指数Iv和固有压缩曲线ICL,分析了结构性土的次固结变形机理。当固结压力小于固结屈服压力时,天然沉积结构性土的结构强度抵抗了孔隙的压缩势,压缩曲线与固有压缩曲线间的距离△Iv随压力增大而增大,该阶段存在稳定的土颗粒骨架结构,土颗粒的蠕动变形受抵抗,导致几乎不产生次固结变形;而当土体处于临界屈服状态时,土结构强度受破坏,孔隙压缩势的抵抗作用消失,大孔隙骨架坍塌,Iv发生骤减,土颗粒的蠕动变形剧烈,次固结系数骤增出现峰值;△Iv随固结压力的进一步增大而减小,次固结系数的变化表现出与△Iv密切的线性相关性;基于天然沉积土SCL压缩曲线说明了天然沉积土的次固结变形不可能无限发展。     

考虑时间效应的K_0各向异性UH模型

将所建立的考虑时间效应的超固结土统一硬化模型(时间UH模型)推广为能够考虑K0各向异性的弹黏塑性模型。基于广义非线性强度准则的变换应力三维化方法,将新模型扩展到三维应力状态。使用新模型预测K0固结土的一维和三轴等应变率加载试验,预测结果表明新模型能够合理反映应变率对K0固结土前期固结压力和应力应变曲线的影响。根据模型的基本方程,推导三轴压缩条件下不排水抗剪强度的理论公式,并将该公式的计算结果与试验结果进行对比,发现该公式能够反映不排水抗剪强度随超固结度和应变率的增大而提高的性质。     

关于《建筑边坡工程技术规范GB 50330—2013》的讨论

针对《建筑边坡工程技术计规范》(GB 50330—2013)中的一些问题进行了讨论。指出该规范的一些不足、不当及不对之处。指出关于锚杆的抗拉和从砂浆中的抗拔设计应当使用分项系数法,而不是安全系数法;在安全系数法设计中,抗力应使用极限抗力的标准值,而非设计值。该规范所列的一些主动土压力计算的半经验公式,主要是源于无限斜坡的朗肯土压力理论解,但主动土压力的方向不正确,会造成较大的误差。在饱和黏性土边坡的稳定分析中,使用饱和重度与固结不排水强度指标的水土合算是错误的,有害的。     

基于联合强度理论的主动土压力计算方法

考虑结构性黄土的抗拉强度和有限土体对土压力的影响,推导了抛物线加直线形式的联合强度理论。基于此强度理论,建立了土体主动极限平衡状态,推导了无限土体主动土压力的计算公式;通过滑动块体理论推导了有限土体主动土压力的计算公式。通过算例对公式进行了验证比较,研究结果表明:基于联合强度理论计算的土体开裂深度明显小于朗肯土压力理论的开裂深度,且基于联合强度理论土体应存在拉应力区,在此区域内,挡土墙与土体存在胶合力的情况下,需考虑挡土墙受到的拉力和因此导致的局部应力集中;有限土体的土压力小于朗肯主动土压力,且随着挡土墙与既有构筑物距离的增加,有限土体土压力趋近于无限土体土压力。基于联合强度理论和有限土体理论建立的主动土压力计算方法能更合理地评价黄土的主动土压力。     

上海浅层地基土的前期固结压力及有关压缩性参数的试验研究

地基土的前期固结压力是判断土体应力历史的一个指标,在不同应力历史状况的土体变形分析中它也是一个重要的计算参数。本文根据试验结果确定了上海浅层地基土的前期固结压力P.及其沿深度的分布,并对由Garlanger给出的考虑到应力历史影响的应力一应变关系式中有关的压缩性参数(膨胀指数C_(?)压缩指数C_c和次固结指数C_α)作了计算确定,同时,考虑到由于土体的次固结作用会产生所谓“准前期固结压力”,本文亦就上海软土重塑土膏固结试验结果的分析,提出估算准前期固结压力的公式。上述研究的初步结果可为今后上海软土的变形、强度研究提供参考。     

饱和黏性土抗剪强度的试验方法

饱和黏性土的工程特性,与其应力状态密切相关。自然状态的地基土固结应力状态以及工程设计工况的应力状态,是确定地基土抗剪强度试验方法必须考虑的问题。通过原状土的土工试验,分析研究饱和黏性土抗剪强度试验方法及对其抗剪强度指标的影响,提出现场取得的不扰动土样,在试验室进行抗剪强度试验,必须进行恢复土样初始应力状态的预处理;应针对实际工程问题需要,确定固结压力及排水条件进行土样的剪切试验;资料整理时应区分工程应用的应力条件,小于前期固结压力的压力段和大于前期固结压力的压力段分别进行统计分析,确定抗剪强度指标。     

饱和黏性土不排水分析中总应力强度指标的选用

针对饱和黏性土在不排水条件下的总应力分析，首先进一步深入阐释泰沙基有效应力原理，指出应注意区分静水压和超静水压，区分含有总水压的平衡总应力和仅含有超静水压的本构总应力。采用总应力法进行饱和土不排水分析时，这“总应力”只能是本构总应力。进而指出固结不排水强度指标一般不宜直接用于不排水强度计算，直接计算所带来误差的情况与实际总应力路径的斜率有关。建议此时采用饱和土原状土样在实际有效自重应力下预固结后不排水剪切试验测得的不固结不排水强度cu，并给出从固结不排水强度指标计算不固结不排水强度c_u的公式。最后就地基承载力、朗肯土压力和基坑稳定分析三类问题给出算例，分别采用不固结不排水强度和直接采用固结不排水强度指标进行计算，通过对比展示后者的误差情况并对其具体原因进行分析。     

双剪统一强度理论在土压力计算中的应用

基于双剪统一强度理论 ,将挡土结构与土相互作用问题视为空间问题 ,推导出了黏性土与无黏性土的主动土压力与被动土压力的计算公式 ,并讨论了加权系数b对主动土压力的影响。为验证公式的可行性 ,通过工程实例将计算结果和采用朗肯土压力理论所得的计算结果及实测结果进行了对比 ,对比表明 :朗肯土压力理论所得的主动土压力偏大 ,当b =0 .5时 ,采用公式所得结果比朗肯土压力理论所得结果更接近实测值 ,从而说明本文公式对挡土结构的设计有一定的指导意义     

均布荷载作用下的无黏性土地震被动土压力计算

 针对现有地震被动土压力计算方法的局限性与不足,在平面滑裂面假设下,提出采用拟动力法计算填土表面有均布荷载作用下的地震被动土压力,同时得到被动土压力沿墙高的分布曲线。通过分析墙土摩擦角、填土内摩擦角、水平向和竖向地震加速度系数对被动土压力值及其分布的影响,得出地震被动土压力随墙土摩擦角及填土内摩擦角的增大而增大,随水平向及竖向地震加速度的增大而减小。拟动力法计算得到的地震被动土压力值大于Mononobe-Okabe理论的计算值,且所得的地震被动土压力沿墙高呈非线性分布。     

考虑位移影响的土压力非线性计算

极限土压力理论计算结果与工程实测数据偏差较大。为解决该问题,以朗肯土压力理论为出发点,借鉴双参数法思想,提出了一种考虑位移影响且同时适用于黏土和砂土的主、被动土压力计算方法,利用试验数据对本文方法进行了验证;将本文土压力计算方法与地下结构弯曲微分方程相结合,通过迭代即可得到地下结构的内力及变形,通过算例对该过程进行了分析说明。     

平移模式下挡墙非极限土压力计算方法

在考虑挡墙平动位移效应和内摩擦角折减系数的基础上,利用薄层斜条分法,提出墙后填土为无黏性土时挡墙非极限主动和被动土压力计算公式。为验证该方法的可行性,对平移模式下挡墙进行主动和被动土压力模型试验,并利用该方法对2个模型试验进行计算分析。试验及计算结果均表明:不同s/sc比值情况下,主动土压力随深度增加表现出先增大后减小的趋势,且在0.6H(H为挡土墙高度)位置与库仑土压力曲线出现交点;被动土压力沿深度非线性增大,但其值均小于库仑被动土压力值;主动土压力合力作用点位置均高于库仑土压力合力作用点,而被动土压力合力作用点位置均低于库伦土压力合力作用点,并且随着s/sc比值的提高差距越大。     

黏性土挡土墙在地震作用下被动土压力研究

在非地震主动土压力公式的基础上,用微分薄层法给出了地震条件下被动土压力公式,其中填土面倾斜、墙背倾斜、填土为c~土、墙背与填土间同时存在c~作用、墙后破裂体存在水平向和竖向的地震加速度,目前所见的地震情况下和非地震情况下的被动土压力公式均是本文公式的特例。对上述同一条件下的挡墙用过墙锺的整块破裂体作静力平衡分析(如库仑分析)得到的总土压力与本文微分薄层法得到的总土压力,大小相等,但作用点位置本法明显增加,由此理论和很多实验得知,设计抗震和非抗震时的很多类挡墙要引起足够的重视。     

基坑开挖卸载诱发的渗流分析

在地下水位比较高的地区开挖基坑时,卸载和坑内外水头差诱发的渗流对基坑工程有很大的影响。基于非稳定渗流理论,推导了一维渗流作用下基坑主动区和被动区的水头计算公式,并分析了主动区和被动区的水头随时间的变化规律,研究了坑内外水头变化对作用在围护结构上的孔隙水压力、土压力以及侧压力的影响。     

基于统一强度理论朗肯土压力的计算研究

 采用双剪统一强度理论主应力型表达式和平面应变假设,首先将挡土墙土压力问题视为平面应变问题,通过广义虎克定律确定出中主应力 ,并根据朗肯土压力分析原理确定出另外一个主应力,最后结合双剪统一强度理论主应力型表达式分别推导朗肯主动土压力和被动土压力的计算公式。该公式除了引入考虑中主应力影响的系数b,还通过广义虎克定律把材料的泊松比 引入朗肯土压力计算公式中。经典的朗肯土压力计算公式仅为该统一解的特例。该统一解可以灵活地运用于各种不同特性填土材料的土压力计算。最后通过一算例讨论不同权系数b对计算结果的影响。分析表明：采用经典的朗肯被动土压力理论所得到的结果是偏小的,而采用经典的朗肯主动土压力理论所得到的结果是具有一定的安全储备;双剪统一强度理可以更好地发挥材料的强度潜力,可取得一定的经济效益。     

粘性土基于室内模型试验土压力分布形式的研究

针对朗肯土压力理论与实际相差较大,本文以粘性土为材料,在室内采用悬臂支护,模拟基坑开挖过程,量测开挖过程中土压力及支护结构位移的变化,与朗肯理论对比,得出总主动土压力实测比理论小约11%;被动区在坑下(0.15～0.2)倍开挖深度范围内,实测值与理论值接近,其下小于理论值,总被动土压力实测比理论小约24%;在试验基础上,建议了一种粘性土土压力分布形式。     

地震动土压力水平层分析法

Mononobe-Okabe公式是挡土结构设计中关于侧向动土压力计算的常用方法。但Mononobe-Okabe公式的诸多假设使得其公式适用范围受限,而且无法给出地震动土压力合力作用点位置及地震动土压力强度沿墙背分布情况。为弥补以上不足,基于Mononobe-Okabe平面破裂面假设,采用水平层分析法推导地震条件下主动和被动土压力合力及其作用点位置、土压力强度分布公式,并采用图解法得到临界破裂角的显式解答。公式考虑水平和垂直地震加速度、墙背倾角、挡墙墙背与填料黏结力和外摩擦角、均布超载等诸多因素,可以适用于黏性土和无黏性土的主动和被动土压力计算。分析结果表明,地震条件下土压力强度沿墙高为非线性分布,在相应简化假设条件下公式与Mononobe-Okabe公式完全一致。     

考虑邻近地下室外墙侧压力影响的平动模式挡土墙主动土压力研究

 对于挡土墙距既有地下室很近,墙后填土宽度有限的情形,采用经典的库仑、朗肯土压力理论计算挡墙主动土压力是不严格的。通过有限元数值分析发现,当挡墙平动、填土达到主动极限状态时,无黏性土滑动土楔与邻近地下室外墙并未脱开,地下室外墙上全深度承受侧压力;随着填土宽高比n的不同,挡墙与地下室外墙间土体内将形成一道或多道滑裂面,且最靠近地表的滑裂面与挡墙或地下室外墙交点以上的土压力近似为库仑主动土压力。由此建立新的土压力计算模型,给出了挡墙主动土压力系数 和第一道滑裂面倾角 的求解方法,采用水平薄层单元法,得到了挡土墙主动土压力的分布以及合力作用点相对高度 的理论公式,并通过典型算例,与经典土压力理论、前人理论方法及有限元数值解进行对比。研究发现,挡土墙土压力为非线性的鼓形分布,当土体内摩擦角 和墙土摩擦角 取定值且 0°时, 随着n的增大而增大,而 和 随着n的增大而减小,当 时, 和 值与库仑解一致;当 0°时,不论n取何值, 和 值恒等于朗肯理论解,且 。