刚性挡墙主动土压力的有限元分析

针对经典土压力理论的不足之处,采用有限单元法对作用于刚性挡墙上的主动土压力进行数值分析,土体采用弹塑性的Mohr-Coulomb本构模型,在土与墙体结构接触面间引入接触单元,并按库仑摩擦准则定义接触关系,研究了刚性挡墙上主动土压力的大小、作用点位置及其分布规律,并对填土性质参数进行了敏感性分析。结果表明,刚性挡墙后主动土压力为凸曲线分布,作用点位置处于O.36~O.40倍墙高处;填土模量的增大将提高土压力数值,但在同时又引起作用点位置的下降;填土重度与土压力数值呈正相关,但对作用点位置的影响却较小;墙土间摩擦系数无论是对土压力大小还是作用点的位置都有较大的影响。     

柔性材料新型挡土墙的有限元分析

为了研究柔性材料新型挡墙墙背土压力的空间规律、土压力影响因素以及玄武岩纤维拉结绳拉力的变化规律,设计了数值模型,利用ABAQUS进行了有限元模拟和对比分析。研究结果表明:挡土墙水平土压力大致呈抛物线分布,挡墙中下部位置处土压力增大,因此应该加强该类挡土墙中底部的玄武岩纤维拉结绳配置设计。结论可为柔性材料新型挡土墙在公路建设、水利建设、边坡支护工程中大面积的的推广和应用提供理论借鉴。     

倾斜填土表面挡土结构土压力计算方法探讨

该文提出把挡土墙后墙顶以上的倾斜填土看成是作用在墙顶上的外荷载 ,运用求解附加应力的布氏解答 ,结合朗肯土压力理论 ,来求解作用在墙背上的主动土压力。这种方法可以较准确地考虑挡土墙后填土的长度、宽度和厚度、填土表面的倾斜程度、墙背与填土之间的摩擦以及极限平衡状态的影响 ,得出的主动土压力小。     

挡土墙主动土压力分布研究

基于极限平衡理论,利用单元分层法分别讨论了墙后无开挖回填和有开挖回填不同工况条件下的挡土墙土压力分布形式,推导出不同工况条件下的主动土压力强度及主动土压力系数理论公式.结果表明,墙后无开挖回填工况条件下墙背主动土压力沿墙高成线性分布;墙后有开挖回填工况条件下墙背土压力沿墙高成非线性分布.     

仰斜式挡土墙T模式下土压力试验

为了研究高速公路扩建路堤仰斜式挡土墙在T模式下受墙后填土不同荷载和差异沉降下土压力变化规律,建立挡土墙在T模式下墙背土压力计算模型,对土压力分布进行了理论计算。采用自行研制的实验模型箱对外加荷载5.249,10.248和15.247 kPa和新老路堤差异沉降0,3,6 mm条件下土压力的分布规律进行了试验研究。结果表明,在差异沉降条件下,墙背土压力沿墙高均呈先增大后减小的非线性分布,且随着挡土墙水平位移量的增加,土压力呈降低趋势,随着差异沉降量的增大,土压力呈增大趋势;不同荷载下,随着顶部施加荷载的增加,土压力呈增大趋势,随着挡土墙水平位移量的增加,土压力呈降低趋势;通过拟合发现,不同差异沉降和不同荷载与合力的变化呈二次函数关系,拟合函数公式分别为y=-0.012 8x~2-0.041 7x+23.99和y=-0.003 92x~2+0.189x+0.173。结果为仰斜式挡土墙施工提供了理论依据。     

卸荷式与悬壁式挡土墙受力分析与比较

对悬臂式钢筋混凝土挡土墙与卸荷式钢筋混凝土挡土墙受力分析比较，可以看出同样高度的卸荷式挡墙较悬臂式挡墙在挡墙墙壁根部所受弯矩要小，这样可以减小挡墙墙壁的壁厚及配筋，同时也可以减小倾覆力矩，即可以减小挡墙底板宽度，本文还对确定卸荷式挡墙悬挑板的位置进行了分析。     

柔性材料自承重式挡土墙有限元分析

介绍了柔性材料自承重式挡土墙的结构特征,将其与传统毛石、钢筋混凝土挡土墙在基础、整体性、外加荷载、地质灾害等方面进行了对比分析,并针对柔性材料自承重式挡土墙筋材与墙后填土的相互作用机理,采用有限元方法对柔性材料自承重式挡土墙进行了力学分析,得到挡墙结构中筋材的受力特点。     

三峡库区兴山县某挡土墙变形破坏成因机制分析

简要介绍兴山县某挡土墙的的基本现状,阐述挡土墙主要变形破坏形式。针对挡土墙的变形破坏特征,结合边坡地质条件,分析了挡土墙的变形破坏的成因及形成机制,认为挡土墙较高,导致墙后主动土压力大,是造成挡土墙变形破坏的主要原因;工程建设后期堆载过大、墙后填土截排水措施不完善等也是影响挡土墙稳定性的重要因素。     

包裹体—对拉锚板复合式挡土结构力分析与工程应用

提出了一种新型的挡土结构，包裹体－对拉锚板复合式挡土结构，包裹体形成该复合结构的挡土部分，是一个自稳体系，包裹体后填土产生的主动土压力由对拉锚板的拉力承担。并该结构进行了工程应用设计和内部、外部、抗滑稳定分析。理论分析和实践证明该挡土结构结构合理，受力明确，兼有包裹式挡墙和锚定板挡墙的优点。图４，表２，参５。     

挡土墙地震土压力计算方法研究综述

针对当前我国现行规范中地震土压力计算方法属于静力学范畴,忽略了地震波的动力效应的现状,为进一步了解实际地震作用下挡土墙墙背土压力情况,按拟静力、拟动力、动力分析的思路总结了地震土压力计算方法的研究现状和进展,评述了拟静力法、拟动力法、弹性波法、数值法等各方法的优缺点,并指出各方法存在问题和今后发展趋势。结果表明:地震作用的复杂性,使得在地震土压力计算既要考虑静力因素,如:填土性质、墙背形式和地层分布;又要考虑动力因素,如:表面荷载和地震动特征。考虑因素的不同使得各方法存在一定局限性。目前对于不同地震土压力计算方法仍需解决4个方面问题:(1)对拟静力法,考虑填土参数和动力荷载的影响,提出合理地震参数。(2)考虑瑞利波影响,提出更加合理的拟动力法地震土压力计算公式。(3)提高弹性波法在大应变荷载下的适用性。(4)寻找合理的参数获取途径,提高数值法中弹塑性非线性本构模型模拟精度。     

加筋土挡墙优化设计及破坏形式试验研究

加筋土挡墙是一种新型的挡墙形式,与传统的混凝土挡墙相比,具有成本低、环保、抗震性能好等优点。运用库仑土压力定理分析水平加筋土强度与稳定,对某加筋土挡墙进行设计。为验证上述优化设计方法的正确性,并探究不同情况下挡墙的破坏形式,共进行3次模型试验。通过模型试验对比分析2种不同工况下加筋土挡墙破坏形式,筋材较少时,加筋土挡墙发生位移破坏;筋材较细时,加筋土挡墙发生倾覆破坏。提出加筋土挡墙筋材合理分布形式与筋材宽度,通过上部筋材反包形式使筋材抗拉强度得到更充分的发挥。     

多级加筋土挡墙极限稳定分析

加筋土挡墙由于造价低廉、施工简单等优点已普遍被应用于岩土工程中,然而对多级加筋土挡墙的研究并未深入,其中涉及到结构设计以及稳定分析还有待开展进一步的研究分析。本文以三级加筋土挡墙为研究对象,利用极限分析方法计算该模型安全稳定性分析,研究不同参数对挡墙的影响,最后形成一套优化方案。采用极限分析法和强度折减法对挡土墙分析得出的滑裂面破坏模式均属于内部破坏;随着填土黏聚力和内摩擦角的增大、基础条件提高、间距减小,多级加筋土挡墙的安全稳定性越好,但破坏模式未发生改变;拉筋强度对安全挡土墙影响较小;挡墙形式及构造中的台阶宽度和台阶高度的变化对安全稳定性的影响具有相反的规律。研究结果对三级加筋土挡墙的设计施工具有实际意义。     

矿山边坡地下连续墙止水帷幕力学特性

在工程地质条件分析、结构力学分析的基础上,以露天矿山边坡强富水卵石地层地下连续墙止水帷幕实际工程为背景,基于经典土压力理论,提出矿山边坡地下连续墙止水帷幕结构计算模型和计算方法,并研究了在正常使用条件下地下连续墙止水帷幕的力学特征,为具体工程的实施提供有利的参考。计算结果表明：①地下连续墙内力计算模型应考虑下方边坡开挖引起的被动土压力削减的影响;②地下水产生的静水压力是地下连续墙的主要荷载;③地层分布及土层物理力学性质对地下连续墙的受力条件具有较大影响,不同的工程地质条件下地下连续墙的内力分布差异较大;④通过实例验证了矿山边坡地下连续墙止水帷幕结构计算模型和计算方法符合实际工程地下连续墙受力条件,能够满足工程计算要求。     

浅埋沿空留巷切缝顶板断裂条件及移动规律研究

根据浅埋煤层顶板断裂后岩块间水平挤压力较小难以形成砌体梁的特点,分析了切顶卸压沿空成巷下的巷道顶板断裂结构,建立了下位切缝上位弯曲裂缝的双边悬臂梁的断裂力学模型,推导了沿空巷道侧向基本顶沿切缝结构面裂缝扩展断裂时的切顶工作阻力;建立了侧向基本顶两种不同顶板断裂位态下围岩结构数值模型,得出了两种断裂位态下的结构移动变形规律。当切顶阻力Q?ql时,巷道顶板沿煤壁内一定深度内断裂,空区侧弧形三角板直接顶的倒台阶悬臂结构可向沿空巷道围岩传递较大破断动载和覆岩移动压力;而当切顶阻力Q≥ql并与切缝联合切顶同时作用时,则可使得垮落带内直接顶和低位基本顶沿切缝结构面断裂滑落失稳,实现顶板断裂位态主动控制,减小弧形三角板侧向悬臂传递覆岩荷载的结构长度,优化顶板承载结构和围岩应力,降低巷旁支护体承受的附加荷载。同时切落后碎胀的矸石及时充填空区将上覆岩触矸点前移,减缓了上覆岩下沉和旋转变形作用力。哈拉沟矿浅埋薄基岩大断面复合顶板切顶成巷试验结果表明:沿空巷道超前切缝可减小侧向顶板区域支架工作阻力和直接顶垮落步距,降低岩板破断引起的冲击动载,实际切顶阻力与理论计算分析结果较为吻合。     

大空区嗣后尾砂充填挡墙强度模型与应用

充填料浆因工艺和时序不同具有较为复杂的物理力学性质,使得合理计算充填挡墙受力较为困难,根据尾砂非胶结充填工艺充填料浆物理特性及其时效性质,结合松散介质理论和边坡滑切理论,对挡墙强度进行受力原理分析,建立了理论计算模型。将充填工艺及其时序状态分为三类,以每类型结合充填循环分为两种工况为边界条件,获得不同充填工况下挡墙受填料作用的侧向压力、总压力等的计算公式,同时结合某铜矿空场嗣后充填工艺,应用模型计算同传统计算模式、实测值进行对比分析,验证了所提模型的合理性,认为充填料对挡墙的作用压力同填料含水率、充填高度和边界摩擦等因素密切相关,而初次充填量和循环时间对挡墙优化非常关键,多层充填方式结合料浆的具体配比及充填时间进行计算,分析挡墙受力状态和结构,更符合实际。     

深孔爆破切顶对沿空留巷围岩稳定性影响的研究

为了在山西省南阳煤矿３２０７工作面顺利实施沿空留巷无煤柱开采,在靠近巷旁支护墙 的采空区侧进行超前深孔爆破预裂顶板,通过数值模拟计算和现场工业试验,进行了深孔爆破切 顶对沿空留巷围岩稳定性影响的研究。 以南阳煤矿３２０７工作面运输巷沿空留巷为背景,构建了 数值模拟计算模型,计算了留巷的顶、底板位移和墙体、煤帮的位移,分析了留巷围岩的应力分布 与变化。 数值计算表明,切顶后沿空留巷围岩应力和位移的减小幅度较大,围岩稳定性显著提 高。 现场工业试验研究表明,深孔爆破切顶能有效地消除悬臂梁顶板对留巷围岩的旋转挤压破 坏,有助于沿空留巷结构保持稳定和完整。     

薄直接顶大采高综采工作面切顶留巷合理参数研究

针对薄直接顶大采高工作面顶板垮落后不能及时充满采空区,造成上覆厚硬顶板在工作面侧向形成悬臂梁结构,进而向留巷侧传递覆岩压力导致留巷围岩破坏失稳的现象,以某矿12408工作面薄直接顶、厚硬基本顶条件为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场监测相结合的研究方法,研究了薄直接顶大采高综采工作面切顶留巷合理参数。建立了留巷顶板的力学模型,量化了未贯穿面的拉应力与切顶高度和切顶角度的关系,确定了未贯穿面拉应力随切顶高度和切顶角度的变化规律,得出了切顶角度一定时,未贯穿面处的拉应力与切顶高度近似指数函数规律分布,拉应力随切顶高度的增大而增大,且增长速率逐渐加快;切顶高度一定时,未贯穿面处的拉应力随切顶角度的变化曲线呈抛物线形,随着切顶高度增大,未贯穿面处的拉应力超过极限所需的切顶角度的范围也增大。数值模拟方法分析了留巷中锚索轴力变化系数的变化规律、区段煤柱和相邻巷道竖直方向应力的分布特征,确定了11 m的切顶高度和大于0°的切顶角度即可切断顶板间的应力传递。现场考虑到实际岩层赋存条件的复杂多变、爆破后切缝面的不平整性和贯通程度的差异性以及保证厚硬顶板在矿山压力作用下顺利垮落,采用13.6 m的切顶高度和10°的切顶角度,结合顶板垮落后的碎涨系数,理论验证了顶板垮落后的高度大于工作面实际高度,即垮落顶板能够及早支撑上覆岩层,减轻覆岩运动对留巷和煤柱稳定性的影响。现场监测到巷道顶底板及两帮变形量较小,围岩较稳定,验证了数值模拟结果的可靠性以及切顶卸压技术的可行性,可为类似条件的切顶留巷提供借鉴和参考。     

挡土墙设计方法的改进

以多年的工程实践与理论研究为基础, 结合地球引力场理论, 对挡土墙确切的工作机理作出了一个比较切合实际的解释, 指出挡土墙底部与接触岩土体间的摩擦力是挡土墙稳定的关键, 给出了挡土墙设计的基础公式和工程实例。