基于极限状态筋材内力分布的加筋土挡墙稳定性分析与设计优化

土工合成材料加筋土挡墙由于其诸多优势被广泛应用于实际工程中。现有规范中设计方法多采用传统的主动土压力理论,经大量实测分析发现这种设计方法过于保守地估计筋材内力。文中基于库仑直线破坏模式开展加筋土挡墙稳定性极限平衡分析,逐层计算获得极限状态下筋材内力分布与墙面水平位移量。运用该方法对某电厂扩建项目的加筋土挡墙设计方案进行稳定性分析,基于筋材内力分布进行设计优化,在保证内部和外部稳定性前提下实现了筋材长度减少10%,同时使得墙面侧向变形也减小约5%。基于极限状态筋材内力分布的加筋土挡墙稳定性设计方法还可以推广应用于其他复杂情况,指导安全设计与控制。     

砂土中浅埋竖向锚定板极限承载力

研究砂土中浅埋竖向锚定板的极限承载力。采用粒子图像测速法(particle image velocimetry, PIV)开展模型试验研究, 得到砂土中竖向锚定板在水平拉拔过程中的土体变形和破坏机理。采用有限元极限分析给出不同土体参数和埋深比时砂土中浅埋竖向锚定板承载力上下限解。基于观测到的土体破坏形式, 依据极限平衡理论构建浅埋竖向锚定板极限承载力计算模型, 推导条形锚定板极限承载力计算公式, 进而通过引入形状系数建立矩形锚定板承载力计算方法。与极限分析上下限解对比显示, 该解接近于锚定板承载力下限解。采用51组模型试验数据, 对新建计算方法进行验证分析。对比结果显示, 理论预估高于试验数据约5%, 与试验数据吻合较好。研究结果的取得可对锚定板类支撑结构承载力设计计算提供一定的理论参考依据。     

基于非线性Mohr-Coulomb破坏准则的浅埋倾斜条形锚板抗拔承载力预测

针对浅埋倾斜布置条形锚板抗拔承载力计算问题,采用非线性Mohr-Coulomb破坏准则,构造了极限上拔荷载作用下锚板上方土体的非对称曲线型破坏机制,并利用极限分析上限法与变分原理,导出了浅埋倾斜条形锚板极限抗拔力和土体破裂曲线的理论解析解。在此基础上,分析得到了埋深比、布设倾角、非线性系数、初始粘聚力、土体重度和地面超载等参数对锚板极限抗拔力和土体破裂范围的影响规律,并将结果和现有研究成果进行了对比分析,进一步验证了理论方法的有效性。研究表明,锚板倾角和土体非线性系数对倾斜条形锚板极限抗拔力和土体破裂范围影响较为显著,在工程设计及施工中应予以足够重视。     

基于准粘聚力理论的加筋土挡墙土压力分析

考虑拉筋存在的影响,对不同破坏形式下的加筋土强度理论进行探讨,应用准粘聚力理论,提出两种不同破坏形式的加筋土挡墙墙背土压力计算公式。研究结果表明：拉断破坏下的加筋土粘聚力具有增量;粘着破坏下的加筋土内摩擦角具有增量;所提出的加筋土挡墙墙背侧向土压力比经典土压力和变系数法都小;不管是拉断破坏,还是粘着破坏,加筋土挡墙侧向土压力都随拉筋垂直间距增加而增加;拉断破坏下,加筋土挡墙侧向土压力随拉筋抗拉强度增加而减小;与土工格栅加筋土挡墙试验数据基本一致,粘着破坏法比实测值大。     

影响加筋土挡墙地震稳定性的参数分析

针对现有挡土墙抗震设计影响因素考虑不足等问题,运用拟静力法和水平条分法分析加筋土挡墙的地震稳定性,并研究土体内摩擦角、水平地震力加速度系数、填土粘聚力、挡土墙倾角和滑动体上部荷载等参数对地震稳定性的影响。结果表明:加筋土挡墙的地震稳定性与水平地震力加速度系数和滑动体上部荷载有显著关系,且变化趋势与之成正比;与土体内摩擦角和填土粘聚力的变化趋势成反比;当条件相同时,倾斜加筋土挡墙的地震稳定性比竖直挡墙的稳定性好。     

基于上限分析法确定土层群锚承载力分析

根据土层锚杆的破坏形式通常以水泥砂浆周围土层发生剪切破坏为主,在假设单根锚杆、群锚杆破坏时土体中形成不同的破坏体的基础上,基于岩土塑性极限平衡理论,推导了群锚杆极限承载力计算公式．该公式计算结果更符合工程实际,对工程设计验算具有一定参考价值．     

秦巴山区某填方边坡加筋土挡墙破坏机理研究

针对秦巴山区某填方边坡路基加筋土挡墙垮塌导致的坡顶道路围栏垮塌、坡脚房屋受损等问题。现场调查查明了加筋土挡墙的破坏特征，结合数值模拟对加筋土挡墙破坏的诱发因素和形成过程进行了综合分析。结果表明：加筋土挡墙的破坏特征主要为：面板发生大面积垮塌，其后的加筋填料仍保持较好的整体稳定性；加筋土挡墙面板垮塌破坏主要是由于填方边坡阻隔了原始排水通道，支挡结构中的"抗滑桩-挡土板-加筋土挡墙面板"形成相对隔水边界，连续降雨和居民生活用水入渗后无法及时排出，从而引起地下水位升高，静水压力增大所致。加筋土挡墙破坏的形成过程为：静水压力增加—底部面板拉筋连接破坏—中上部面板受力增大—面板整体破坏。     

挤扩多盘桩的土体极限承载力研究

根据挤扩多盘桩盘下土体的滑移破坏形式,运用滑移线理论确定的盘下土体应力计算模式,结合塑性势理论和虚功原理,确定挤扩多盘桩的土体极限承载力,修正并完善了现有的桩端承载力及桩侧阻力的计算公式,提出了全新挤扩多盘桩单桩承载力的计算公式．     

深基坑锚杆支护上限理论设计法分析

根据土层锚杆的破坏形式通常以水泥砂浆周围土层发生剪切破坏为主,在假设锚杆破坏时在土体中形成纺锤型破坏体的基础上,基于土体塑性极限平衡理论的上限分析法,对土层锚杆支护的深基坑边坡稳定性,锚杆长度及间距的确定方法等问题进行了探讨,其结论对今后深基坑锚杆支护工程设计具有一定的参考价值.     

格栅防护埋地管道的承载特性及设计参数分析

为研究在土工格栅加筋防护埋地管道中筋材铺设和管周土体参数对防护管道性能的影响,基于有限元数值方法,分析静载作用下土体内摩擦角、筋材埋深、管道埋深和加载宽度等因素对管道力学与形变性能的影响.结果表明,极限承载力随内摩擦角增大显著提高;筋材埋深在加载板宽度的0. 2倍左右时,加筋效果显著;增大管道埋深,可显著提升极限承载力,同时降低管道变形;减小加载宽度,可使破坏形式由管道变形失效转变为土体地基破坏,同时降低极限承载力;格栅加筋效果与管道最终形变量的变化密切相关;格栅加筋后与加筋前的极限承载力比值随土体内摩擦角和管道埋深的增大而减小,随加载宽度的增加先增后减.     

加筋土挡墙动力特性有限元分析

采用分离式有限元模式,建立了由土体单元、接触单元、面板单元和加筋材单元组合的加筋土挡墙有限元模型,并对加筋土挡墙进行了动力有限元分析.结果表明,有限元计算值与试验值相吻合,证明该方法正确有效,由此在工程设计中可以通过针对加筋土挡墙的动力程序R-D,预测挡墙的动力反应.     

砂土条件下加筋土挡墙模型试验研究

加筋土挡墙是利用加筋土技术修建的一种柔性支挡结构,因其具有造价低、占地少、外形美观、施工方便等特点而得到广泛应用.加筋土挡墙中筋带与土的作用机理为摩擦加筋原理,能显著提高土的力学性能,特别是对于砂土,黏聚力极低,一般无抗拉强度,通过加筋后砂土的稳定性极大提高.此次试验研究以标准纸板为面板,牛皮纸作筋带,砂土作为墙后填料,根据胡克定律合理设计出牛皮纸筋带的使用量、铺设位置以及与面板的粘结方式,采用极限平衡法对静止土压力进行分析,依据规范和实践经验设计出最优加筋土挡墙模型,并进行模型加载试验、试验结果分析和模型改进工作,以减少筋带使用量,达到更加安全、经济的目的.     

插板桩在软土地基中的应用

地基处理是在软土地基上修建挡土墙的关键 .介绍了一种新型板桩的设计和施工工艺 ,并在胜利油田广南水库二号沉沙池围堤部分堤段工程中用钢筋混凝土板桩墙作为挡土墙 ,解决了地基承载力不足的问题 ,降低了工程造价 ,缩短了工期 ,又减少了工程维护工作量 .工程现已竣工 ,并投入使用一年多 ,运行良好 .实例证明 ,插板桩处理软土地基是一种较理想的方法 .     

Model test on sand retaining wall reinforced with denti-strip inclusions

In conventional reinforced soil structures, the reinforcements are often laid horizontally in the soil. In this paper, a new concept of soil reinforced with denti-strip inclusions was proposed and a series of laboratory model tests were carried out on sand retaining wall reinforced with denti-strip inclusions. Besides the horizontal displacements of the facing, the lateral earth pressures acting on vertical elements were measured. A microscopic measurement was performed to investigate the deformation and progressive failure of the sand within model retaining wall. Based on the image analytical technique, the bearing capability and interaction mechanism of reinforced sand retaining wall were analyzed. The model of the initial shear failure and potential failure surface were also put forward. From the experimental results, it is shown that denti-strip inclusions can increase the bearing capability of retaining wall significantly and restrict the facing displacements efficiently, as compared with conventional horizontal reinforcement. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50678100)     

软土地基土工格栅加筋效果的数值分析

应用有限差分软件FLAC 3D对一座原型加筋试验墙的工作性态进行数值模拟,计算结果与观测资料吻合很好,说明了用本文方法预测加筋挡土墙应力变形规律的有效性;在此基础上,对土工格栅加筋和未加筋的软土地基进行计算分析,通过对比两种情况下地基沉降值、水平位移值和内部应力值,可以看出土工格栅加筋能够有效地减少软土地基的沉降,限制地基侧向变形,并且能分散地基内部的集中应力,证明土工格栅加筋是一种非常有效的软基处理方法。     

分层填土作用在挡土墙上的主动土压力

基于土的塑性极限分析理论 ,考虑墙后分层填土的滑动变形协调条件 ,探讨了分层填土作用在挡土墙上主动土压力的计算方法 ,得出了一些有益的结论     

Mechanical performance of a double-face reinforced retaining wall in an area disturbed by mining

The application of a double-face reinforced retaining wall during road construction can reduce engineering costs, speed road paving and have a good influence on environment. An ABAQUS numerical model of a double-face reinforced retaining wall was built. The influence of surface subsidence induced by mining was considered. A physical model test was also performed in the laboratory on a reinforced retaining wall. The influence of subsidence induced by mining was observed. The numerical results match measurements in the laboratory very well. The vertical pressure on the base of the retaining wall, the horizontal displacement of the wall and the horizontal soil pressure acting on the wall were analyzed. The differential settlement of the reinforced belt and axial forces in the wall were also studied.     

Upper bound seismic rotational stability analysis of gravity retaining walls considering embedment depth

Stability analysis of gravity retaining wall was currently based on the assumption that the wall had no embedment depth. The effect of earth berm was usually neglected. The present work highlighted the importance of embedment depth when assessing the seismic stability of gravity retaining walls with the pattern of pure rotation. In the framework of upper bound theorem of limit analysis, pseudo-static method was applied into two groups of parallel rigid soil slices methods in order to account for the effect of embedment depth on evaluating the critical acceleration of wall-soil system. The present analytical solution is identical to the results obtained from using limit equilibrium method, and the two methods are based on different theory backgrounds. Parameter analysis indicates that the critical acceleration increases slowly when the ratio of the embedment depth to the total height of the wall is from 0 to 0.15 and increases drastically when the ratio exceeds 0.15.     

考虑非饱和土强度理论的水泥搅拌桩挡土墙结构稳定分析研究

采用非饱和土的强度理论推导了考虑挡土墙周围非饱和土基质吸力对水泥搅拌桩挡土墙支护结构稳定性状的影响的分析方法，初步探讨了饱和一非饱和土环境下水泥搅拌桩挡土墙支护结构的稳定安全系数变化规律．     

预留土支护基坑旋转破坏模式下的极限抗力上限解

对于支撑式或锚拉式支挡结构，进行预留土辅助支护时需验算绕支点的抗倾覆稳定性，然而目前还未找到合理的计算方法。基于极限分析上限定理，提出预留土支护基坑的3种可能破坏模式，运用斜条分法对被动区土体进行离散，并构建相容速度场，分别推导3种破坏模式下基坑抗倾覆力矩的计算表达式，采用遗传算法编程，分析支挡结构与土体间摩擦系数、土体黏聚力及预留土几何参数等对破裂角及抗倾覆力矩的影响规律。结果表明：当墙背光滑且土体黏聚力为零时，利用朗肯被动土压力理论计算得到的抗倾覆力矩为一上限解；存在黏聚力时，朗肯被动土压力理论计算值偏于保守，存在摩擦系数时，库伦土压力理论计算的抗倾覆力矩偏大；与预留土宽度和坡度相比，预留土高度对抗倾覆力矩的影响更加显著。