基于库仑理论的粘性土主动土压力的计算

本文以库仑理论为基础,对粘性土主动土压力的计算提出了一种较为简便且适用面较广的办法。     

挡土墙地震主动土压力的库仑解

传统的Mononobe-Okabe法在实际工程中有着广泛应用,但它仅适用于无黏性土的极限土压力计算,且不能给出土压力分布。基于极限平衡理论,视墙后填土为服从Mohr-Coulomb屈服准则的理想弹塑性材料,假定墙后塑性区的一簇滑移线为直线即平面滑裂面,考虑墙背倾角、地面倾角、土黏聚力和内摩擦角、墙土之间黏结力和外摩擦角、地面均布超载、塑性临界深度以及水平和竖向地震系数等因素的影响,建立较为完善的塑性滑楔分析模型,进而采用极限平衡法求解挡土墙地震主动土压力、滑裂面土反力及其分布,并且通过量纲一化的分析首次提出几何力学相似原理。研究结果表明,总地震主动土压力随水平地震系数代数值的增大而增大;但随竖向地震系数代数值的增大并非总是减小,当水平地震系数较大时,可能出现先减后增的情况。     

考虑地下水位的库仑主动土压力计算方法探讨

由库仑理论中的楔体极限平衡条件出发，考虑了地下水位的影响，推导出不同主动土压力计算公式，并通过算例分析了挡土墙存在地下水位时的库仑主动土压力，为存在地下水位影响的库仑主动土压力的计算提供了依据。     

修正的库仑主动土压力计算方法

为了寻求一种简单明了且适应边界条件较广的土压力计算方法,引入土体半无限平衡理论,改进了库仑土压力理论。首先,假定了过墙踵点的假想直立墙背,基于半无限平衡条件的朗肯理论给出假想墙背的主动压应力,然后通过假想墙背与真实墙背之间楔形体的极限平衡分析,提出真实墙背的主动土压力计算方法。根据真实墙背的摩擦条件,分别推导出了两种条件下的计算公式。通过算例对比得出了本文方法的适用性,并分析了该方法的参数敏感性。计算结果表明:本文方法土压力值与用库仑理论计算值相比误差在±5%以内,满足工程的精度要求,且在计算参数正常取值范围内,较库仑土压力原理计算值较小,可以作为库仑主动土压力计算方法的一种等效计算法。     

粘性土回填高挡土墙土压力计算探讨

针对粘性土回填高挡土墙的土压力计算问题,通过工程实例,分析探讨了用综合内摩擦角法和力多边形法计算粘性土主动土压力的差异性,并引入一折减系数使综合内摩擦角法更完善,以便为工程应用提供参考依据。     

粘性土压力计算公式的修正

根据挡土墙后滑动楔体的力系平衡分析,导出了粘性土压力的一般计算公式,修正了朗肯土压力理论计算出的主动土压力偏大的误差,不仅使计算结果更能反映出挡土墙的实际受力,而且能降低工程造价。根据朗肯土压力理论设计计算挡土墙或基坑支护中的主动土压力都偏大,导致这些支挡结构     

粘性土朗肯主动土压力理论的应用问题

本文通过挡土墙的计算实例,引出挡土墙高度判别式,揭示朗肯总主动土压力分布规律及其计算步骤。同时更新了主动土压力强度示图,使朗肯主动土压力概念更加明确。     

对粘性土朗肯主动土压力理论中一个应力的释疑

 更正了粘性土朗肯主动土压力分布示图,更改其间“拉应力”区的提法,提出了广义粘聚力概念。最后还给出了粘性土挡土墙的设计步骤。     

考虑吸应力非线性非饱和的无粘性土主动土压力模型

挡土墙背后的填土往往是非饱和土。在稳态流条件下,非饱和土含水量铅直分布呈现非线性变化规律。通过对库仑土压力理论基本假设进行补充,采用条分法划分土楔体,在忽略条间力的前提下,利用静力平衡条件,结合抗剪强度公式、基质吸力铅直分布公式等辅助条件,建立考虑吸力非线性分布的无粘性土主动土压力计算模型,并对模型进行检验与计算。结果表明:库仑土压力公式是将整个土楔体视为单一土条推导得到的,是本文所建立模型的一个特例;无粘性土主动土压力随比流量和地下水埋深的增大均呈现先递减后增大的变化趋势。     

考虑土拱效应的挡土墙主动土压力分析

基于朗肯土压力理论,推导了主动土压力系数的理论公式,并将其用于水平微分单元法,得到平动模式下主动土压力强度、合力及合力作用点的计算公式,并分析了内摩擦角及墙面摩擦角对土侧压力系数、土压力强度的影响,以期指导实践。     

柔性桩黏性土的非极限主动土压力

以柔性桩支护的黏性土基坑边坡为研究对象,考虑桩后土拱效应、非极限状态下桩土内摩擦角和黏聚力发挥值、桩后土体内摩擦角和黏聚力发挥值的影响,从黏性土应力莫尔圆出发,采用微层分析法建立静力平衡,搜索桩后土体潜在滑动面,推导柔性桩黏性土的非极限主动土压力计算式。通过实例计算对比分析了本文计算理论与经典Rankine计算理论,本文计算方法计算得到的主动土压力大于Rankine计算值,合力作用位置高于Rankine计算值,潜在滑动面范围小于Rankine极限状态滑动面。     

有限土体下考虑土拱效应的非极限主动土压力解

以挡土墙后有限范围黏土为研究对象,考虑非极限状态下的土拱效应,并采用塑性上限理论求得的破裂面夹角和多滑裂面假设得到的侧向土压力系数变化规律,推导了有限土体的主动土压力解析式,该公式也可退化为半无限宽度的主动土压力公式。与模型试验相比,所提理论解与试验值取得了较好的一致性,证明了解析解的合理性。进一步参数分析表明:破裂面夹角随土体内摩擦角$\varphi$呈线性增长;随有限土体宽高比B/H减小而小幅增加;与地下室挡墙外摩擦角和内摩擦角的比值 $\alpha / \phi$ 呈正相关,而与基坑挡土墙外摩擦角和内摩擦角的比值$\delta / \varphi$呈负相关;在$\alpha / \varphi$大于或略小于$\delta / \varphi$时,破裂面夹角随位移比$\eta$单调增加,而当$\alpha / \varphi$远小于$\delta / \varphi$时,破裂面夹角随$\eta$增加先增大后减小。主动土压力随B/H减小而单调降低,其分布由子弹形逐渐转变为钟形;主动土压力值与$\delta / \varphi$、$\alpha / \varphi$和$\varphi$都呈负相关,且随$\delta / \varphi$与$\varphi$的增加非线性逐渐增强。     

复杂条件下挡土墙主动土压力解析解

基于库仑理论的平面滑裂面假设,综合考虑填土具有黏聚力和内摩擦角、挡土墙墙背和填土面均倾斜、填土与墙背间具有摩擦和黏着力、填土浅表具有张拉裂缝和表面有连续均布超载的复杂情况,采用薄层单元法,导出了作用于挡土墙上的主动土压力的解析解,可适用于黏性和无黏性填土的复杂条件;且证明现行经典朗肯理论和库仑理论主动土压力是解析解相应简化假设下的特例。多个工程实例计算均表明,公式计算结果与实测主动土压力非线性分布曲线吻合良好,因而解析解对实际工程中主动土压力的计算精度是可靠的,具有推广应用价值。     

考虑土拱效应的挡土墙主动土压力分布

假定挡土墙后土体小主应力拱为圆弧,考虑墙土摩擦角变化对挡土墙后土体滑裂面倾角的影响,分析表明,土拱形状与现有方法有明显差异,并得到了对应不同内摩擦角和墙土摩擦角的侧土压力系数,将其用于水平微分单元法求解平动模式下的挡土墙主动土压力,给出了挡土墙主动土压力强度、土压力合力和合力作用点的理论公式,并与库仑土压力理论、模型试验数据和已有方法进行比较分析。结果表明:挡土墙主动土压力强度与模型试验结果基本吻合;土压力合力与库仑土压力合力相等;但土压力合力作用点和土压力强度计算结果有明显差别。     

有限宽度填土挡墙主动土压力的普适解法

利用有限元极限分析方法(FELA),揭示了平动模式下有限宽度填土主动破坏机理.结果发现,有限土体条件下,填土主要呈现多滑裂面破坏机理,并呈"反射式"发展;同时总结了不同工况下滑裂面数量.据此,将有限填土划分为上部未滑裂区与下部滑裂区,考虑墙后土拱效应及层间单元水平剪切力作用,引入弯曲微分单元概念,并用于求解非滑裂区主动...     

Upper bound solution to seismic active earth pressure of submerged backfill subjected to partial drainage

In waterfront geotechnical engineering, seismic and drainage conditions must be considered in the design of retaining structures. This paper proposes a general analytical method to evaluate the seismic active earth pressure on a retaining wall with backfill subjected to partial steady seepage flow under seismic conditions. The method comprises the following steps: i) determination of the total head, ii) upper bound solution of seismic active earth thrust, and iii) deduction for the earth pressure distribution. The determination of total head h(x,z) relies on the Fourier series expansions, and the expressions of the seismic active earth thrust and pressure are derived by using the upper bound theorem. Parametric studies reveal that insufficient drainage and earthquakes are crucial factors that cause unfavorable earth pressure. The numerical results confirm the validity of the total head distribution. Comparisons indicate that the proposed method is consistent with other relevant existing methods in terms of predicting seismic active earth pressure. The method can be applied to the seismic design of waterfront retaining walls.     

挡土墙后粘性填土的主动土压力计算

根据库伦土压力的计算原理,从滑动楔体处于极限平衡状态时力的静力平衡条件出发,推导出了计算粘性土或无粘性土主动土压力的公式。该公式适用于均布荷载作用于挡土墙后任意位置。对重力式挡土墙设计中土压力的计算具有一定参考价值。