双剪统一强度理论在土压力计算中的应用

基于双剪统一强度理论 ,将挡土结构与土相互作用问题视为空间问题 ,推导出了黏性土与无黏性土的主动土压力与被动土压力的计算公式 ,并讨论了加权系数b对主动土压力的影响。为验证公式的可行性 ,通过工程实例将计算结果和采用朗肯土压力理论所得的计算结果及实测结果进行了对比 ,对比表明 :朗肯土压力理论所得的主动土压力偏大 ,当b =0 .5时 ,采用公式所得结果比朗肯土压力理论所得结果更接近实测值 ,从而说明本文公式对挡土结构的设计有一定的指导意义     

饱和软土中深基坑主动土压力实测研究

对饱和软黏土中11.0m的深基坑进行了主动土压力与深层位移监测。基坑竖向支护体采用钻孔灌注桩,水平向采用两道钢筋混凝土内支撑。实测主动土压力大于按照朗肯主动土压力公式的计算值,实测值约是计算值的1.20倍,阳角处的主动土压力实测值与计算值的比值大于正常位置的比值,约是正常处的1.13倍。实测主动土压力与墙后土体水平位移关系符合双曲线规律。达到主动土压力状态时,对应的墙后土体水平位移约为开挖深度的0.1%。     

基于SMP屈服准则的土压力计算

在平面应变条件下,应用SMP屈服准则,应考虑主应力影响的主动和被动土压力计算公式,计算结果和Rankine土压力理论相比,基于SMP准则的土压力公式计算的主动土压力比基于莫尔库仑为准则的Rankine土压力公式计算的结果大,而计算的被动土压力比Rankine土压力公式计算的小,说明该公式更符合工程实际,对实际工程具有一定参考价值.     

基于SMP准则的土体三维应力状态土压力问题

基于SMP准则,分析了土体处于三维应力状态下的土压力问题,推导出无粘性土的主被动土压力的计算公式,通过引入粘结力σ0将其扩展到粘性土,和实测数据及朗肯理论计算结果进行了对比。结果表明:朗肯土压力理论所得的主动土压力偏大,采用本文公式计算所得结果更为接近实测值,从而说明考虑土体三维应力状态对分析土压力的设计计算具有一定的指导意义。     

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。     

狭窄黏性填土刚性挡墙主动土压力研究

对于临近既有地下室或竖直基岩面的挡土墙,由于墙后填土宽度有限,采用经典的库伦、朗肯土压力理论计算挡土墙主动土压力是不合适的。采用有限元分析软件ABAQUS,对狭窄黏性填土刚性挡土墙的主动土压力问题进行研究,探讨了墙后土体的临界裂缝深度和滑裂面的发展规律。考虑墙土之间的黏着力和填土竖向裂缝,建立新的理论分析模型,得到了挡土墙水平主动土压力合力的求解方法和主动土压力分布的解析公式。土压力合力系数与土压力强度的理论解和数值解吻合较好,验证了本文理论解的合理性。研究表明,主动极限状态下,填土表面两侧均将产生竖向裂缝,且临界裂缝深度不随填土宽度变化,其值与朗肯裂缝深度接近;随着填土宽度的减小,填土内将产生一道甚至多道滑裂面,挡土墙主动土压力也从基于半无限土体假定的广义库伦土压力值逐渐减小。     

基于弹性理论的有限位移条件下挡土墙上土压力解析

经典土压力理论都是通过研究弹性半空间体内的应力状态,根据土的极限平衡条件和楔体的静力平衡条件而得出的。因土具有蠕变及固结特性,所以产生主动土压力和被动土压力的时机都是暂时的,从长久角度来看,因蠕变及固结现象作用在挡土墙上的土压力也都是非极限平衡条件(有限位移)下的土压力。为计算有限位移条件下作用在挡土墙上的土压力,依据线弹性本构理论建立了有限位移条件下挡土墙上的土压力计算式,引入Duncan-Chang非线性弹性模型中的切线模量来反映土体模量随围压的变化,并推导出发生朗肯主动土压力、静止土压力、主应力方向偏转、朗肯被动土压力的界限应变,依据这4个界限应变将作用在挡土墙上的土压力分为5个状态分区,即主动破坏状态区、有限位移主动土压力状态区、主应力反转前有限位移被动土压力状态区、主应力反转后有限位移被动土压力状态区和被动破坏状态区。通过将所提公式的计算结果与模型试验结果对比分析,得出如下结论:当挡土墙产生水平平动位移、绕墙脚的转动位移和水平平动+绕墙脚转动组合位移时,土压力分布均呈非线性分布,且不同位移下土压力随墙深度的计算值与实测值基本一致,说明提出的有限位移条件下土压力的计算式能够很好地应用在实际工程的挡土墙设计中。     

基于联合强度理论的主动土压力计算方法

考虑结构性黄土的抗拉强度和有限土体对土压力的影响,推导了抛物线加直线形式的联合强度理论。基于此强度理论,建立了土体主动极限平衡状态,推导了无限土体主动土压力的计算公式;通过滑动块体理论推导了有限土体主动土压力的计算公式。通过算例对公式进行了验证比较,研究结果表明:基于联合强度理论计算的土体开裂深度明显小于朗肯土压力理论的开裂深度,且基于联合强度理论土体应存在拉应力区,在此区域内,挡土墙与土体存在胶合力的情况下,需考虑挡土墙受到的拉力和因此导致的局部应力集中;有限土体的土压力小于朗肯主动土压力,且随着挡土墙与既有构筑物距离的增加,有限土体土压力趋近于无限土体土压力。基于联合强度理论和有限土体理论建立的主动土压力计算方法能更合理地评价黄土的主动土压力。     

平面应变状态下基于统一强度理论的土压力计算

运用统一强度理论,推导了在平面应变状态下的极限应力状态平衡方程,并将其引入Rankine土压力理论并加以改进,提出了基于统一强度理论的主、被动土压力系数及土压力公式。得出基于Mohr-Coulomb强度理论的Rankine土压力公式是该公式的特例。运用工程实例,计算了在不同权系数b值下的土压力沿深度分布曲线,论证了中间主应力σ2对土压力的影响。实例证明考虑中间主应力σ2的土压力计算结果更符合实际情况。     

基于有效固结应力理论的粘土土压力公式

从有效固结应力法强度公式出发 ,推导了以常规三轴固结不排水剪参数ccu 和 φcu 表达的垂直挡土墙上的主动和被动土压力公式。计算结果表明 ,被动土压力与传统公式一致 ,但主动土压力系数小于传统值。分析结果还表明 ,即使按总强度理论 ,也必须采用“水土分算”的方法。     

挡土墙后黏性土的地震主动土压力分析

在Mononobe-Okabe平面滑裂面假设的基础上,考虑地震加速度的放大效应,运用拟动力学的分析方法,得到考虑时间和相位变化的刚性挡土墙后黏性土地震主动土压力系数、地震主动土压力合力和主动土压力分布强度的理论公式。在此基础上,利用优化算法得到地震卓越周期中的最不利工况,分析水平和竖向地震加速度系数、内摩擦角、墙面摩擦角、挡土墙倾角和地震放大系数对最不利工况下滑动面倾角、主动土压力系数、临界深度、合力作用点和土压力分布的影响。研究表明:地震主动土压力分布为非线性;地震加速度的存在大大增加黏性土的主动土压力;挡土墙倾角和地震放大效应对临界深度、合力作用点和土压力分布都有着明显影响。     

考虑土拱效应的挡土墙空间土压力研究

 研究表明土拱效应是影响挡土墙土压力分布的一个重要因素,但目前关于空间条件下考虑土拱效应的挡土墙土压力研究还很少。通过将土拱效应原理引入顾慰慈等建立的空间土压力计算模型建立了考虑土拱效应的空间土压力计算模型,并将该模型划分为I、II、III、IV四个区域,通过在各个区域内取水平微分单元体,建立各微分单元体的水平和竖向静力平衡方程,推导出了各区相应的挡土墙空间主动土压力计算公式,该公式可以计算出墙背任意位置的主动土压力;并提出了空间土压力合力及其合力作用点的计算方法。通过算例计算可以直观的看出挡土墙后主动土压力的空间分布,由此可以看出,当空间效应存在时考虑土拱效应的挡土墙主动土压力沿墙长的分布与平面应变条件时有很大的不同,此时挡土墙两端附近区域的主动土压力远小于平面应变条件下计算出的主动土压力,同时可以看出考虑空间效应的挡土墙主动土压力合力作用点要比平面应变条件下的位置要高,挡土墙长高比B/H越小空间效应对主动土压力沿墙长的分布和主动土压力合力作用点位置的影响越大。     

地震动土压力水平层分析法

Mononobe-Okabe公式是挡土结构设计中关于侧向动土压力计算的常用方法。但Mononobe-Okabe公式的诸多假设使得其公式适用范围受限,而且无法给出地震动土压力合力作用点位置及地震动土压力强度沿墙背分布情况。为弥补以上不足,基于Mononobe-Okabe平面破裂面假设,采用水平层分析法推导地震条件下主动和被动土压力合力及其作用点位置、土压力强度分布公式,并采用图解法得到临界破裂角的显式解答。公式考虑水平和垂直地震加速度、墙背倾角、挡墙墙背与填料黏结力和外摩擦角、均布超载等诸多因素,可以适用于黏性土和无黏性土的主动和被动土压力计算。分析结果表明,地震条件下土压力强度沿墙高为非线性分布,在相应简化假设条件下公式与Mononobe-Okabe公式完全一致。     

黏性土主动土压力计算方法研究

以朗肯土压力理论为基础,通过各种假设条件及理论推导,得到了两种黏性土主动土压力修正公式。与实测土压力值比较分析得出:计算方法一的结果小于朗肯土压力值,同时又大于实测值,在保证工程安全的前提下提高了经济性。由于土体极限开裂深度与土体抗拉强度的计算采用的是经验公式,使得公式在理论上不太严密,有待进一步研究。计算方法二对于土体较浅的工况,其安全性有保证,也能达到较好的经济性。在已知土体抗剪强度实际规律的情况下采用该思路进行计算,其结果的普适性将更强。两种计算方法均在一定程度上解决了黏性土采用朗肯主动土压力计算比实测值偏大的问题,可为类似的工程设计与研究提供一定的参考。     

考虑土拱效应挡土墙绕墙底转动的主动土压力

采用库仑土压力理论的假设,通过研究刚性挡墙绕墙底转动极限状态土体内主应力拱形状,计算了土层平均竖向应力和剪应力,得到了对应于不同内摩擦角和墙土摩擦角的侧土压力系数和水平摩擦系数的理论公式。将其用于水平微分单元法求解挡墙绕墙底转动时的主动土压力,得到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,分析了填土内摩擦角和墙土摩擦角对土侧压力系数、水平摩擦系数、土压力强度、土压力合力、土压力合力作用点的影响,并与模型试验数据进行了比较。     

基于Lade-Duncan屈服准则的土压力计算

在平面应变条件下,应用广义虎克定律结合Lade-Duncan屈服准则,得到了考虑中主应力影响的主动和被动土压力计算公式,其计算出的主动土压力比Rankine主动土压力小,而计算出的被动土压力比Rankine被动土压力大,对实际工程具有一定参考价值。     

基于MC准则三轴桩土压力与变形分析

综述了三轴搅拌桩土压力的研究现状,采用有限元分析软件FLAC,模拟三轴搅拌桩在主动土压力作用下位移变化的过程,分析主动土压力分布规律,研究三轴搅拌桩位移对主动土压力的影响。用经典理论方法计算结果与有限元结果相比相差不大,而滑移稳定性验算可采用朗肯土压力理论计算土压力合力。     

基于土拱效应的刚性挡墙墙后主动土压力

考虑平移模式下刚性挡土墙墙后填土中的土拱效应,采用中心圆弧拱迹线法得到了不同填土内摩擦角和墙土摩擦条件下,挡土墙的滑裂面倾角和侧向主动土压力系数。在此基础上,采用水平微分层法求解得到了作用在挡土墙上的主动土压力、主动土压力合力及其作用点的解析式。与前人理论研究成果及试验监测结果的对比分析表明：本文理论得到的平移模式下刚性挡墙墙后主动土压力合力略小于Paik和应宏伟计算结果,大于章瑞文计算值;土压力合力作用点高于Paik理论解和应宏伟计算结果;侧向主动土压力系数与Paik理论解和应宏伟理论解基本相等。相较于其它方法,本文理论得到的刚性挡墙墙后主动土压力分布与模型试验结果吻合得更好。     

基坑支护设计中的若干问题探讨

 对基坑倾斜坡面的主动土压力计算方法、桩锚支护结构的锚杆水平弹簧系数的计算方法以及桩锚支护结构计算主动土压力应否考虑桩、土间的摩擦力等存在异议的问题进行理论分析和简化计算公式的推导,提出基坑倾斜坡面的主动土压力、桩锚支护结构的锚杆水平弹簧系数和考虑桩、土间的摩擦力的主动土压力计算公式。基坑倾斜坡面的主动土压力可以直接采用建立在极限平衡理论基础之上的计算公式计算,而无需采用先计算朗肯主动土压力再进行修正的计算方法。桩锚支护结构中的锚杆头部一般不可能发生竖向位移,可假定锚杆轴向伸长量等同水平伸长量,以此假定计算锚杆水平弹簧系数比较合理。用算例对所推导的计算公式和现行规程的计算公式进行计算比较,工程现象及算例结果均表明,不管是土钉墙还是桩锚支护结构,现行规程土压力计算公式未考虑墙(桩)、土间的摩擦力,计算的主动土压力偏大;现行规程计算的桩锚支护结构的锚杆水平弹簧系数偏小。因此,设计的支护结构均偏安全,不利于控制工程成本,应根据工程实际情况进行适当优化。     

车辆荷载对支护桩主动土压力的影响分析

通过现场车辆加载试验,测定加载过程中产生的加速度及桩后土压力,分析车辆的振动特性,得到了振动加速度随时间变化的关系式。进而基于极限平衡分析理论,得到了车辆荷载作用下桩后主动土压力的计算表达式,并讨论了水平振动加速度系数、土体内摩擦角、土体重度及桩–土外摩擦角对桩后主动土压力大小和分布的影响。结果表明:车辆行驶速度越大,引起的响应峰值加速度越大,产生的动土压力幅值越大。当车速相同,加载车辆与桩间距越大,产生的动土压力值越小。通过对文中车辆荷载作用下桩后主动土压力计算公式的验证,发现实测土压力值与理论分析结果吻合较好。因此,该土压力计算公式可作为车辆荷载作用下支护桩后主动土压力的计算依据。