高填黄土明洞土拱效应及土压力减载模型分析

通过室内模型试验研究高填方明洞土压力随填土高度的变化规律以及高填方明洞的拱效应,并比较以松散土体或EPS板做为变形层的减载效果及有无边坡对土压力的影响。试验结果表明:当填土达到一定高度后,明洞上方将产生土拱效应,拱顶部分土压力将由拱脚附近土体分担,由于土拱效应的不稳定性,使拱顶土压力随填土高度呈非线性规律变化,采用EPS板做为变形层的加筋减载效果优于松散土体,拱脚土压力受边界条件的影响较大。根据加筋减载原理和模型试验结果,建立了加筋减载力学计算模型,利用朗肯土压力理论,提出采取设置变形层和铺设土工格栅减载措施的高填方明洞顶的非线性土压力计算公式。通过现场试验证明土工格栅减载效果的有效性、耐久性以及本文计算方法的正确性,这对高填方明洞以及土工格栅减载结构的设计施工具有参考价值。     

隧道高回填路堑式明洞土拱效应下竖向土压力

基于60°和80°2种边坡坡角条件,借助于有限元软件Midas-GTS NX分析了明洞土压力集中系数随填土高度的变化规律.结果表明:当覆土层厚度较大时,明洞上方形成土拱效应;明洞土压力随覆土高度的增加而增大;明洞土应力值小于上部填土自重应力,土压力集中系数逐渐减小;且土拱效应随坡角的增加而增加;当坡角较小时,明洞土压力...     

加筋减载涵洞的涵顶土压力计算

在涵洞－填土－地基共同工作机理基础上,分析了加筋减载法的减载机理。通过理论分析建立了加筋减载涵洞的力学计算模型,推导了格栅所受土压力的计算公式。考虑格栅下部填料的支撑作用,对格栅受力与变形进行分析,推导了格栅在填土荷载作用下的挠度计算式,进而对涵顶松散填料进行受力分析,得到了涵顶土压力的计算表达式。 并与有限元计算结果和文献中现场测试结果进行了对比,结果与有限元结果及现场测试结果较为接近,尤其是在填方较高时此方法计算结果更加准确。 最后,依据此理论计算方法,对涵顶填土高度、松散填料模量、格栅刚度等影响涵顶压力的主要影响因素进行了参数分析。     

高填黄土明洞卸载结构土压力模型试验和数值模拟分析

通过模型试验,研究了高填黄土明洞不同卸载结构的土压力、土体位移随填土高度的变化规律。试验结果表明,边坡的摩擦上提作用、低压实土产生的土拱效应以及土工格栅变形后的"提兜"作用均能够引起明洞洞顶土压力的减小,其中,低压实土+土工格栅卸载结构卸载率最大;卸载结构不同,明洞顶平面土压力分布规律不同,SY0和SY1在1倍明洞宽度范围内的土压力近似为梯形分布,大于1倍明洞宽度的土压力基本保持不变,近似为均匀分布,SY2~SY5明洞中轴线到0.75倍明洞宽度处,土压力基本保持一致,大于0.75倍明洞宽度的土压力呈先增大后减小的趋势。随后对试验过程进行了数值模拟分析,两者结果较为吻合。最后探讨了土拱效应形成机理,从而为高填明洞土压力卸载技术的进一步研究提供科学依据。     

台阶格栅加筋土墙土压力的模型试验研究

 为研究多级台阶式格栅加筋墙的工作机制和力学特性，在室内修建一个长8.0 m，宽3.0 m，高4.5 m的模型槽。在模型槽中对3.0 m×1.5 m的3级台阶格栅加筋土挡墙和2种格栅网格尺寸进行系列模型试验。测试格栅加筋土挡墙面板后的土压力、加筋体后土压力、加筋土各分层土压力及地基应力等。试验发现加筋体内各点的土压力与传统的土压力理论计算值不一致，土压力分布与基础条件及加筋体高度密切相关；加筋体基础的位移对加筋体的力学特性影响较大，它会引起加筋土体内应力的重分配，即当位移较大时挡墙地基应力呈现V型分布，较小时按斜线分布；面板后侧竖向和侧向土压力沿墙高均呈现顶部和底部小中间大的外凸型分布，加筋体后土压力亦有同样的趋势，只是外凸程度较小；加筋体内力学特性变化与格栅网格尺寸也有一定关联。     

基于土拱效应的基坑桩间土压力及拱效应存在形式分析

在基坑工程的开挖工程中，存在着土拱效应。分析了桩土间的土压力情况，提出了初步见解。同时，分析了基坑工程的几种拱效应的存在形式。     

考虑土拱效应的黏性填土挡土墙主动土压力研究

 以墙后填土为黏性土的刚性挡土墙为研究对象,考虑挡土墙后的土拱效应,以及墙土摩擦角、墙土黏结力、墙后填土黏聚力的影响,推导挡土墙在平动模式下的主动土压力系数和主动土压力解析解。结果表明,考虑土拱效应的主动土压力系数和主动土压力均与墙土摩擦角、计算点深度以及墙后填土的内摩擦角、黏聚力及重度有关。通过将求解的主动土压力系数和主动土压力与现有经典理论解及前人理论研究成果对比,发现结果完全吻合,验证该研究结果的正确性。     

基于高填土涵洞相似材料模型的土压力研究

以相似指标为指导,通过涵洞、填土材料全过程相似的模型试验和数值模拟,研究高填土涵洞的土压力分布.通过逐层填土、分级加载完成四组试验工况下相似材料模型试验.同时采用模型试验参数进行有限元数值模拟分析.两种方法互相印证,得出涵洞顶部、侧面的土压力分布是由卸荷拱效应和沉降差产生的附加应力共同起作用决定的.同时分析了填土材料、地基条件对土压力分布的影响.对正确计算高填土涵洞土压力具有参考意义.     

高填方涵洞减荷中的土拱效应分析

通过在涵顶铺设EPS板对高填方涵洞进行减荷的方法,进行了涵顶土体中土拱效应的机理分析,结果表明：土拱效应的产生应同时满足三个条件：当涵顶EPS板压缩变形大于两侧土体的压缩变形时,即涵顶平面内外土柱产生沉降差-δ,填土要达到一定的高度,土体拱脚的存在;同时,通过土体抗剪强度的发挥,涵顶土体内部应力向两侧重分布,此时的土拱具有不稳定的特点。     

有限土体主动土压力计算的土拱效应分析

基于墙后土体为半无限土体假定的经典土压力理论不适用于有限土体土压力计算。分析了墙后有限土体的破坏模式及位移特征,并考虑应力偏转现象分析了有限土体中的成拱效应。在此基础上,基于水平薄层法分析了有限土体主动土压力分布特征,给出了有限土体主动土压力强度的理论计算方法。该方法可较好地考虑有限土体宽度及土拱效应对土压力分布造成的影响。与试验实测数据对比表明,相比经典土压力理论,该方法的计算值更接近于实测值,可供相关设计计算参考。对影响有限土体土压力分布的主要参数进行了初步研究,如土体计算宽度、土体黏聚力及内摩擦角。结果表明:不同参数取值并未改变有限土压力沿深度的分布规律;同一深度处,土压力值随计算宽度与土体摩擦角的增大而增大,但随土体黏聚力的增加而减小。     

公路高填方涵洞土压力变化规律及计算方法研究

通过模型试验研究了狭窄沟谷沟心设涵、宽坦地形沟谷沟心设涵和岸坡脚设涵三种边界条件下高填方涵洞涵顶土压力随填土高度变化的规律,以及高填方涵洞的拱效应。试验结果表明,涵顶填土达到一定高度以后,在涵顶上方将产生拱效应,使涵洞顶上的土压力小于理论土压力。但由于高填方涵洞上方路基填料的特点,这种拱效应具有不稳定性,使涵顶土压力随填土高度成非线性变化增加。根据高填方涵洞的土压力变化规律及拱效应特点,提出了计算高填方涵洞非线性土压力计算理论和方法,得出三种边界条件下的非线性土压力计算公式,并通过算例证明了应用该公式计算高填方涵洞土压力的合理性。成果对高填方涵洞土压力计算、结构设计有应用参考价值。     

山区公路高填方涵洞的成拱效应及土压力计算理论研究

通过模型试验研究了不同边界条件下高填方涵洞涵顶土压力随填土高度变化的规律,以及高填方涵洞的成拱效应,测试结果表明,当涵顶填土达到一定高度以后,在涵洞上方将产生拱效应,但由于高填方涵洞上方路基填料是不同于岩石的散粒体,高填方涵洞上方的拱效应具有不稳定的特点,使上部填土压力在填土高度增加过程中仍能部分地传递到涵顶上,使涵顶上的土压力小于理论土压力并随填土高度成非线性规律变化。根据高填方涵洞的土压力变化规律及拱效应特点,提出了高填方涵洞的非线性土压力计算理论和方法,通过算例证明了非线性土压力理论是高填方涵洞较合理的土压力计算方法。     

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。     

混凝土衬砌高压水道的设计准则与岩体高压渗透试验

 钢筋混凝土衬砌地下高压水道设计中,最主要的问题是防止高压水外渗造成的水量损失和对山体边坡、电站建筑物等潜在的危害,其核心是要对地形地质条件、最小主应力和高压水作用下围岩渗透性、围岩水力稳定性等进行充分的研究。对钢筋混凝土衬砌高压水道设计中的最小覆盖厚度准则、水力劈裂准则、最小主应力准则,以及各个准则之间的关系和运用条件进行讨论。结合天荒坪抽水蓄能电站的研究和实践,重点介绍围岩高压渗透试验的具体实施方法,并对试验成果进行分析,同时给出由节理构造等引起的局部地应力偏低问题的工程处理措施。     

渗透对非饱和原状黄土高边坡土压力和水平位移影响的试验研究

 通过现场原位试验,对非饱和原状黄土垂直高边坡在坡顶浸水渗流作用下的土压力变化及切坡临空面位移进行现场试验研究,试验结果表明：(1) 切坡坡顶浸水后,土压力强度增加迅速,截止滑坡前,土压力强度比浸水前增大约4倍;(2) 滑坡发生后,实测的滑移面形态及剪出口位置在切坡高度H的1/3处,而并非发生在坡脚处;(3) 非饱和原状黄土垂直切坡的土压力强度是由下滑土体自身的剩余下滑推力引起的,这与经典土压力理论有一定差异;(4) 土压力强度变化与边坡临空面水平位移没有对应关系,也是非线性的;(5) 在切坡浸水渗透试验过程中,土压力强度变化过程可划分为3个阶段：第一阶段滑动土体的力学性质改变阶段,第二阶段滑动土体的整体变形阶段,第三阶段滑动土体的整体滑移阶段;(6) 对于非饱和原状黄土垂直切坡,本次实测坡顶水平位移在10 mm时滑坡,可考虑对于该力学特性的黄土水平位移10 mm为预警值。     

基于隧道设计规范静土压力计算假设基础上的地震土压力拟静力计算法

结合现行公路和铁路隧道设计规范隧道围岩静土压力计算方法,假定地震作用下隧道围岩土体中形成的破裂面,由静力平衡推导出隧道地震土压力计算公式,并把常用的地震动土侧压力系数汇成可查的表格。该法属于滑楔—烈度法范畴,与目前常用的针对挡土墙结构提出的其他拟静力计算方法进行比较,它计算的地震动土侧压力系数与静土侧压力系数的增量计算值与其他方法的平均值接近,同时形式上与静土压力计算式接近,当水平地震系数为0时,公式与静土压力公式吻合,适合工程师应用。     

沟槽式高填黄土明洞卸载模型试验研究

 为研究不同卸载措施下沟槽式高填黄土明洞垂直土压力、土体沉降变化规律,通过室内模型试验,对不同方案下的卸载效果进行对比分析。结果表明：增大填土边坡坡角、明洞顶设置低压实土、铺设土工格栅、提高明洞两侧填料压缩模量可减小明洞洞顶土压力,其中,增大边坡坡角卸载作用最优。与无边坡相比,明洞洞顶垂直土压力卸载率可达20.6%,若与低压实土形成的土拱效应及土工格栅的“提兜效应”相结合,有利于进一步减小明洞洞顶垂直土压力。同时,填土高度较低时,垂直土压力接近均匀分布;随着填土高度的增大,垂直土压力分布曲线随距明洞中轴线距离的增加呈先减小后稳定的趋势;低压实土的设置使明洞顶虚实土接触附近垂直土压力分布曲线出现突变。研究成果可为沟槽式高填黄土明洞卸载措施的设计和施工提供参考依据。     

水土压力统一计算理论的证明及水土共同作用下的压力计算

 为解决水土压力合算和分算的争议,从理论上证明水土合算在某些情况下的合理性,有必要建立能够把水土分算与合算统一在一个理论框架下的统一算法。采用理想模型试验建立一个水土压力统一计算理论,同时,证明了统一计算理论的科学性。以理想模型试验为基础,提出一个新的可以应用于水土压力分算与合算统一算法的强度理论。算例分析表明,新的统一算法计算结果与相关算法略有差异。该算法既可以在砂土时水土分算,也可以在黏土时水土合算;并且,可以实现黏质粉土和粉质黏土等半透水土层的水土压力计算,为地下构筑物所承受的荷载计算提供理论基础。