关于“改进的库尔曼图解法及其在土压力计算中的应用”的讨论

 库尔曼图解法是一种遵循库伦土压力理论的原理、以图解方式确定土压力的方法。这种方法的优点是能用于地面不规则和填土面有荷载的情况(在这些情况下库伦土压力公式不适用),这种方法的缺点是计算和作图工作量大、精度较差。因此,当计算情况在库伦土压力公式适用范围内时,计算者考虑采用库伦土压力公式计算土压力而不会考虑采用库尔曼公式;只有当计算情况不在库伦土压力公式适用范围内时,计算者才会考虑采用库尔曼图解法。显然,在不减小库尔曼图解法适用范围的条件下,我们欢迎各种旨在减小计算和作图工作量、提高精度的改进库尔曼图解法的探索。《岩土工程学报》2003年第2期刊登的“改进的库尔曼图解法及其在土压力计算中的应用”一文     

改进的库尔曼图解法及其在土压力计算中的应用

对库尔曼图解法进行了改进 ,通过巧妙的作图 ,结合几何和物理两方面的关系导出了库仑主动土压力公式的另外一种表达形式 ,并由此得出了一种新的土压力图解法。和原库尔曼图解法相比 ,改进的方法计算量大大减少 ,作图更加方便 ,所得结果更加精确。算例表明 ,该方法所得的结果和库仑主动土压力理论公式所得到的结果吻合得非常好     

运用AUTOCAD求解挡土墙主动土压力

图解挡土墙土压力是根据库伦基本理论和闭合力三角形的相似性，假设不同的滑动面，利用图解法和计算机中的AUTOCAD绘图工具，比较迅速，准确地求解最大土压力EA值和滑动面的位置。当墙后填土形状复杂时，有不可比拟的优越性。     

对“改进的库尔曼图解法及其在土压力计算中的应用”讨论的答复

 首先感谢方玉树教授对“改进的库尔曼图解法及其在土压力计算中的应用”一文(以下简称“原文”)关注和讨论,现对有关问题作答如下:(1)原文方法可用于填土面有荷载的情况,当填土面作用有连续均布荷载时,原文1.2节作了详细论述,当作用有非均布荷载时,文中也提出了近似的处理方法(见原文p169左上角):按荷载总量相等的原则将非均布荷载换算成AD面上的均布荷载,再按上述方法及步骤处理。同样,当地面不规则时,可将滑动土楔等效为规则的三角形和不规则的部分组成,而不规则部分可等效为非均布荷载形式。(2)至于方教授提出的当填土面作用有连续均布荷载时,采用当量土重和荷载不等效及其引起误差的问题,同样存在于库伦土压力     

基于CSA和薄层单元法主动土压力计算方法

土压力计算一直沿用经典朗肯和库仑士压力理论，所得土压力沿墙高呈三角形分布。而实际上认为挡土墙后土压力总是沿墙高呈三角形分布是不合理的，墙体位移量和形式不同，土压力分布将呈现不同的曲线形式，墙背与填土间的摩擦以及滑裂面的形状对土压力分布也有重要影响。假定挡土墙后土体潜在滑裂面由对数螺线滑动面和平面组合而成，根据挡土墙后土体薄层单元的平衡条件推导出粘性土层主动土压力的计算公式。通过在普通模拟退火算法中引入复合形法进行局部最优解搜索。得到了一种搜索性能更好的复合形模拟退火算法，并将其用于挡土墙后填土潜在最危险滑裂面搜索和相应的主动土压力计算，并给出了两个算例。其计算结果表明：与传统的朗肯和广义库仑土压力理论的计算结果相比，所提方法更符合实测结果。     

900t/d浮法玻璃厂均化库挡墙库尔曼图解法

简要介绍了挡土墙主要形式及挡土墙计算的要点,通过对库伦理论与朗肯理论的比较,明确2种理论在工程使用的范围及其局限性。通过库尔曼图解法阐述了均化库挡墙主动土压力过程,说明库尔曼图解法在实际工程中运用的范围及其重要意义。     

土压力和水土压力作用的极限平衡变分法研究及应用探讨

建立合理的理论模型是准确计算土体极限荷载(主动土压力和被动土压力)的基础。测试分析和研究表明，挡墙上作用的土体极限荷载随墙体的变位模式发生改变，现有计算方法通常是基于确定性模型，尚不能反映这个事实。如Coulomb(1776)平面滑动楔体模型，采用单一的数值描述作用在墙体上的土压力或水土压力。这种做法显然过于简化。另外，土体极限荷载的作用点位置问题也没有得到很好解决。由于挡土结构在设计时往往很难准确预估其墙体变位模式，对于其上作用的土体极限荷载，较为合理的做法是在一定的区间范围内，尽量包含墙体所有可能变位模式情况下结构所受到的作用力，以供工程设计人员选用。在对挡土结构上作用的土压力和水土压力研究历史及现状总结的基础上，本文提出的基于整体极限平衡变分法的土体极限荷载和水土压力计算模型，就是在这方面的尝试。以墙式挡土结构为例，进行了以下工作：     

一个土压力的理论计算公式

假设墙面垂直，墙后土体面水平，采用土坡稳定条分法的思想，得到了一种土压力计算的解析式。当土体为砂性土时，即粘聚力为零时，本公式为库伦公式；当墙面与土体光滑接触时，本公式为朗金公式；当墙与土体光滑接触，无论土体是砂性土，还是粘性土，本公式都适用。墙与土体非光滑接触的引入，对挡土墙的设计与计算将带来有利的影响，但本公式用到的计算参数，有待进一步的工程实践。     

粘性土等效内摩擦角φ‘值的选定

本文以φ－Ｃ土体的极限状态为依据，将粘结力Ｃ综合于土体等效内摩擦角φ’之中，为土压力计算精度及算式的简化提供了理论依据。     

考虑变形影响的挡土结构受力分析方法及应用

作用在挡土结构上的土压力会随着土体出现的位移量而发生变化。据此,提出考虑变形影响的挡土结构受力分析方法,如果土体的位移量在极限变形范围内,采用考虑位移的土压力计算公式;如果土体的位移量超出了极限状态,则采用考虑滑动面的土压力计算公式,并将该方法的计算结果与前人的离心模型试验实测结果以及数值模拟结果进行对比分析,验证该分析方法的合理性,最后应用到实际工程,为工程的合理施工提供了正确指导。     

边坡喷锚支护浅释

主动土压力的滑裂面是产生最大主动土压力的滑裂面，是求极值得到的，有人称滑裂面以上的土体为滑动土体，滑裂面以下为稳定土是不确切的，试问如果坑壁为砂土，支档结构撤除后土坡立即坍塌成为自然安息角Ф的坡面。Ф远小于主动土压力滑裂面的倾角。所以不能将最大主动土压力滑裂面以下的土体称为稳定区，免得产生误解。     

斜面土钉支护墙的土压力计算探讨

斜面土钉支护墙的主动土压力，习惯上仍然是采用传统的朗肯土压力理论来进行计算，其值偏于保守。本文根据库伦无粘性土坡的一般土压力理论计算公式及相应主动土压力公式，求出斜面土钉支护墙的滑裂面与水平面的夹角η值，并给出斜面土钉支护墙的土压力计算公式，文中还给出常用范围内对朗肯主动土压力的折减数ζ，可供实际设计中选用。对粘性土进坡，建议按等值内摩擦角法进行计算。     

软土的单向压缩的应力应变关系研究

本文根据土体的压缩试验曲线,给出先期固结应力的简化计算方法,避免了图解法确定中目测曲线的最大曲率点的困难,由此确定的前期固结压力一般为其下限值;另外,从土中任意一点任意时刻的一维变形出发,推导土体竖向应变(一维变形情况)与有效应力的关系式。     

土体应力状态下主动土压力分布研究

土压力问题一直是支挡结构设计的重要依据之一,经典土压力理论的假设条件会对实际工程的设计造成误差。在经典理论的基础上,分析了墙后土体的应力状态,推导了考虑墙背摩擦情况的侧土压力系数和土压力应力分布计算表达式,通过与Tsagareli砂性土模型试验实测土压力分布对比,说明了本文方法的合理性,并结合算例分别计算了平面破裂面假定和圆弧破裂面假定情况下土压力及其分布。计算结果表明,取库伦搜索真实破裂面的平面假定时,侧土压力系数为常数,土压力与库伦理论结果一致,为线性分布。取最危险圆弧滑动面的曲面假定时,侧土压力系数呈先增大后减小的变化特点,土压力为非线性分布。     

沉井下沉施工土压力和摩擦力分析

基于土体应力状态分析、自重应力和极限平衡假定,推导了沉井下沉时的土压力和摩擦力计算公式。并与某工程实测数据进行了对比分析,结论如下:①其它参数不变时,沉井土压力和侧壁摩擦力随着土体内摩擦角增大而减少,随着土体黏聚力的增大而减少,随着土体与沉井壁的外摩擦角的增大而增大;②本文计算的土压力和实测土压力都介于朗肯主动土压力和静止土压力之间;③本文计算的土压力比采用朗肯主动土压力计算更接近实测土压力,且考虑了摩擦的影响,计算过程同样简单,适合于工程应用。     

有限土体主动土压力计算及探讨

目前深基坑边坡工程常常会出现基坑边离相邻建筑较近或者基坑边为稳定且坡度较陡的岩石边坡．此时支挡结构承受的是有限范围土体的土压力。目前的研究也只针对较具体的某类有限填土形式进行了主动土压力计算推导。实际工程中往往出现情况更复杂的有限土体问题,本文基于主动土压力为三角形分布或高大挡墙的梯形分布条件下,推导了有限土体断面形状更通用有限土体主动土压力计算方法。同时指出在特定情况下,有限土体土压力并不一定比无限土体土压力小。希望给工程设计提供一定参考。     

基坑支护土压力计算

在软土深基坑土体压力的计算中,往往以朗肯公式作为计算土压力的基础,对与其假设条件不一致部分,也以各种方式简化,于是使得计算的结果与实际有较大出入。而库伦计算公式则综合考虑了挡墙墙背倾斜、粗糙、非水平填土、粘性土和砂性土等为朗肯公式所未顾及的因素,使得理论的计算与实际更接近。     

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。     

基于颗粒椭球体理论的隧道松动土压力计算方法

基于颗粒椭球体理论认为隧道上部松动区滑动面为椭圆形,据此推导出受滑动面倾角影响的侧土压力系数计算方法;在椭圆形松动区内竖向荷载沿水平向呈梯形分布,推导出隧道松动土压力计算方法。结果表明:当埋深低于极限椭圆高度时,松动区域为地面线以下的极限椭圆区域;当埋深达到极限椭圆高度时,松动区为整个极限椭圆,松动土压力不再增加。滑动面侧土压力系数是变化的,与滑动面倾角和土的摩擦角有关,随着内摩擦角增大而减小,随着滑动面倾角增大而增大。取值范围为0.2~0.8,介于主动土压力系数和Krynine侧土压力系数之间。本模型计算结果与实测数据较为吻合,可以用于隧道设计和施工中。     

考虑支护结构变形的基坑土压力计算

针对基坑土压力计算存在的不足,基于朗肯土压力理论,建立了考虑支护结构与土体相互作用的土压力计算模型。结合温克尔假定,推导出考虑基坑支护结构变形的非极限主动、被动土压力计算公式。同时,对支挡式基坑支护结构的变形分布进行了简化,提出了适用于支挡式基坑支护结构设计阶段的土压力简化计算方法。