土钉支护结构似粘聚力分析

利用能量法从功率平衡的角度定量地给出了土钉支护结构的似粘聚力公式,并结合一实际工程分析了土体参数及土钉参数对似粘聚力的影响规律.分析表明:似粘聚力随土体粘聚力和土钉直径的增大而线性增长.当内摩擦角达到20°时,似粘聚力迅速增大,这表明对于内摩擦角较大的场地土钉支护更为适用.综合考虑支护的经济性,土钉间距最佳取值范围为0.5～1.5m,且不宜大于2.0m;土钉倾角对似粘聚力的影响则不大,其合理取值范围为5°～20°,并以10°左右为最佳.以上结论为土钉支护结构的设计提供了一定的依据.     

内粘聚力软化的圆形硐室围岩弹塑性分析

基于莫尔一库伦准则,考虑岩石材料的软化特性,用内粘聚力随有效塑性应变呈非线性软化的模型推导出硐室围岩塑性软化区半径、硐室位移、围岩内任意一点的应力状态以及围岩压力的解析计算公式。所得的研究成果符合实际情况。以著名的卡斯特奈公式为特例,根据岩石力学性质试验结果和实际工程情况,合理确定软化,参数η可正确地确定围岩压力的大小,从而合理地选择支护结构。通过算例分析了软化与卡斯特奈公式对计算结果的影响。     

多层土地段钢顶管顶部竖向土压力计算

对《给水排水工程管道结构设计规范(GB50332-2002)》等文献中柔性钢顶管顶部竖向土压力标准值的计算公式进行了补充和完善.新导出的计算公式可计入土体黏聚力的作用,能够反映管顶土层对地面荷载的卸荷作用,可用于管顶为多层土的地段;可定量反映出管顶上方不同位置处、不同厚度的硬土层对管顶竖向土压力的减载效果;较原来的计算公式有较大的改进.     

高羊茅根系增强土壤粘聚力的试验研究

为研究植物根系与土壤颗粒粘聚情况与抗剪强度的关系,选择高羊茅植物(Festuca arundinacea Schreb)(无植物对照)盆栽于3种不同土壤基质(高岭土、重钙土、河沙)进行控制性盆栽试验。分别测定生长形成根土复合体后根土复合体抗剪强度、及其对应下的根系表面积、体积以及长度、根系作用区的土壤pH值、电导率等指标。研究试验结果表明,在同一含水率、同一垂直荷载作用下活性的植物根系提高了土体抗剪强度(与素土对照相比)、粘聚力有明显提高,而内摩擦角提高程度较小。与无根系作用的土体相比,高羊茅—高岭土、高羊茅—重钙土根土复合体粘聚力c值增幅度在100%左右;3种土壤基质中由于河沙本底粘聚力低,高羊茅—河沙根土复合体粘聚力的增长倍数最大;而内摩擦角提高程度较小。通过根系分析,土体粘聚力随根系体积的增大有所增加,根土复合体区域的土壤电导率、pH值也有所提高。此外,对植物根系提高土壤粘聚力的这种"根土关系"和根土复合体提高土壤颗粒粘聚力的机制问题进行了探讨,根土作用通过粘聚力的提高与增强直接关系到土壤结构体形成与稳定,这对研究斜坡土壤的植物稳定与土壤破坏下的抗冲性、抗侵蚀能力大小与破坏分离过程等都有一定的指导意义。     

似粘聚力对砂土地层成孔性影响分析

工程上处理砂土地层作为持力层时,多将其视为粘聚力为零的无粘性土,这种忽视似粘聚力存在的做法过低得估计了土体强度,使得设计参数相对保守,工程造价也因此增加。此外,在砂土地层的基坑中采用土钉支护时,成孔不易,容易坍塌,无法正常施工。本文通过引进非饱和砂土的似粘聚力,采用力学方法对砂土地层进行稳定性分析,得到了砂土地层在孔洞挖成后重分布的应力场及位移场,并且以西安某大厦基坑支护项目为依托,结合Flac3D数值模拟来进行成孔稳定性的分析研究。结果表明,砂土地层的成孔性与砂土似粘聚力相关,在一定的密实度下,砂土的似粘聚力与其含水率有关。在工程实践中,可通过改变砂土含水率来保证砂土地层的土钉成孔。     

本构因子及环境因子水对土壤粘聚力的影响分析

为研究土壤本构因子和环境因子水对粘聚力的影响,结合不同土壤(河沙、高岭土、红壤、重钙土)颗粒粒径组成分析测定及不同颗粒集群的宏观力剪切试验,通过回归分析的方法寻找影响土壤粘聚力的关键本构因子及影响权重,研究不同含水率下土壤粘聚力和内摩擦角变化。结果表明,小于0. 01mm的颗粒对4种土壤的粘聚力影响最大(占比98%以上),其中粗粘粒是影响粘聚力的关键因子;河沙、高岭土和红壤的粘聚力和内摩擦角均随着土壤含水率的增加呈先增后减趋势,但水对粘聚力的作用与本构因子密切相关,含细颗粒更多的土壤粘聚力对含水率变化的响应可能更加敏感。初步探讨了本构因子和含水率对土壤粘聚力的影响,为土壤侵蚀的防治、防止土壤分离、土壤结构加固、土壤结构稳定及土壤生态服务功能的发挥提供理论指导和实践指导。     

经典土压力理论的一般形式

基于挡土墙墙背俯斜、粗糙且填土表面倾斜的情况,以粘性填土为研究对象,用静力平衡方法研究了挡土墙后滑动土楔体达到极限平衡状态时作用于墙背的土压力,提出了主动土压力和被动土压力的一般形式.一般形式的提出,使朗肯土压力理论和库伦土压力走向统一,使经典土压力理论得以完善,使挡土墙工程设计时的计算更加便捷.     

基坑支护桩非极限准主动土压力计算研究

目前基坑支护桩土压力计算多数是运用经典土压力理论或者规范经验法计算,而这些方法大多是基于极限平衡状态推导出来的,这与基坑工程非极限状态土体有明显差异。为此,在他人已有研究成果的基础上,运用水平层分析法并结合合理的假设,推导出介于初始状态与极限状态间的非极限状态的准主动土压力计算公式,从而改进了水平层分析法。经基坑工程实例分析表明,由此得出的准主动土压力与工程实测土压力基本相符,且较朗肯主动土压力法、水平分层分析法计算结果偏大,但小于静止土压力法的值,这符合非极限状态土压力规律;同时也说明本文假设的合理性及准主动土压力计算公式的正确性。     

挡土墙的土压力计算

本文导出了新的档土墙库仑上压力公式．该公式与习用公式等价．同时给出了挡土墙后土体破裂角的三种表达式，纠正了某些路基工程书籍中的错误。文章还从土作塑性极限分析的高度对挡土墙上压力计算方法作了评述。     

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.     

含柔性垫层的刚性挡土墙土压力计算方法

在刚性挡土墙与填土之间设置柔性垫层能减小作用于挡土墙的土压力,但目前仍缺乏针对设置聚苯乙烯土工泡沫（EPS）柔性垫层的刚性挡土墙土压力计算方法。将EPS柔性垫层的压缩量视为墙后填土的位移量,考虑挡土墙后土拱效应,基于挡土墙土压力-位移的关系曲线,引入迭代法进行收敛计算,得到设置EPS柔性垫层的刚性挡土墙土压力计算方法。该计算方法的优势是可在EPS柔性垫层压缩量未知的情况下求解土压力,即可应用工程设计阶段。建立FLAC3D有限差分数值模型,对推导的理论解进行验证,并对EPS柔性垫层减载效果进行分析。结果表明：基于土压力-位移关系曲线并采用迭代法得出的墙后设置EPS柔性垫层的刚性挡土墙土压力理论解具有较好的合理性。在EPS柔性垫层弹性模量不变的情况下,EPS柔性垫层减小土压力的效果随着EPS柔性垫层厚度的增加而增强;在EPS柔性垫层厚度一定的情况下,随着EPS柔性垫层弹性模量的增加,其减小土压力的效果逐渐减弱。     

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)     

地震作用下挡土墙主动土压力分布

在滑动楔体上沿竖向取水平薄层作为微分单元体,通过作用在单元体上的水平力、竖向力及地震力,建立挡土墙主动土压力基本方程,结合滑楔体力矩平衡条件,得到对应不同地震系数的侧压力系数,将其用于水平微分单元法,得到了地震荷载作用下挡土墙主动土压力理论公式.分析地震系数对土侧压力系数和土压力的影响,结果表明,土侧压力系数随水平地震系数增加而增大;当竖向地震系数小于零时,土侧压力系数随竖向地震系数增大而减小,当竖向地震系数大于零时,土侧压力系数随竖向地震系数增大而增大;随着竖向地震系数的增大,水平土压力强度最大值逐渐减小,随着水平地震系数的增大,水平土压力强度最大值先递减后增大;随着竖向及水平地震系数的增大,水平土压力最大值位置向墙顶方向移动,靠近墙底处土压力强度相对减小,靠近墙顶处土压力强度相对增大.     

无黏性有限土体主动破坏及土压力离散元分析

建立在半无限土体假定上的朗肯土压力理论和库伦土压力理论,在挡土墙后填土有限的情况下不再适用。针对墙后无黏性填土,采用离散元方法分别对光滑、粗糙墙面平动模式下墙后有限宽度土体主动破坏的过程进行研究,分析了挡土墙运动过程中滑裂带发展、土体位移规律以及墙后水平土压力分布的情况。研究结果表明,墙体光滑情况下,滑裂带呈直线,墙后填土宽高比较小时,可以观察到滑裂带的反射,墙后土体呈多折线破坏模式,滑裂带倾角基本与库伦理论滑裂带倾角相等,且与土体宽高比无关,水平土压力合力受土体宽高比影响亦不大。墙体粗糙情况下,滑裂带呈曲线,反射现象随墙体粗糙程度增加而减弱,滑裂带倾角随土体宽高比增大而减小,最终落于库伦理论滑裂带内侧。此时,存在一临界宽高比,当墙后土体宽高比小于此值时,主动土压力随宽高比增大而增大,大于此值时,主动土压力不受宽高比影响。而无论墙体粗糙与否,墙后土体宽高比越小,达到极限状态所需墙体位移均越小。     

粘性成层填土的主动土压力

为了考虑填土凝聚力及其与挡土墙墙背接触面上粘着力计算粘性成层填土挡墙的土压力,假设滑裂面为平面,运用数学、力学手段,推得了粘性成层填土挡墙的主动土压力计算公式,编制了相应的计算程序,进行了算例分析.结果表明:考虑与不考虑滑裂面上的凝聚力c及墙背上的粘着力cw,计算结果差异较大,该差异随着c、cw的增大而增大;公式精度可靠,应用方便.     

三级加筋土挡墙CAT拉筋的离心模型试验研究

将离心模拟技术用于超高三级加筋土挡墙中,在离心模型试验的基础上,分别对施工期和使用期两种情况下的CAT复合拉筋的拉力进行了分析和研究,并得出了相应的结论.     

挡土墙上被动土压力的变分求解方法

基于滑楔体整体极限平衡方程,根据变分法原理推导了被动土压力泛函极值的变分模型,并引入拉格朗日乘子,将等周变分模型转化为含有两个函数自变量的泛函极值模型。依据欧拉方程、边界条件和横截条件,得到了滑裂面函数和滑裂面上的应力函数,函数泛函极值模型转化为两个未知量的函数优化模型。算例表明,对于一般土体,在作用点位置系数下界限处,滑裂面呈现对数螺旋曲面,此时被动土压力最小;当作用点位置上移时,被动土压力呈非线性增长,在作用点位置系数上界限处,滑裂面为平面,被动土压力达到最大,与库仑土压力理论解完全一致,但作用点在墙体的相对位置并非在墙高的1/3处。结果表明,被动土压力大小和作用点位置受坡面的起伏和坡面超载的不均匀性影响比较明显。     

挡土墙墙后土体应力状态及土压力分布研究

为了考虑在平移模式下刚性挡土墙墙后土体主应力偏转和水平土层间的剪应力作用,对墙后滑裂土体的应力状态进行了详细分析.考虑各土层滑裂面水平倾角的变化,对水平层单元法改进,建立了逐层渐近计算法.将墙面、滑裂面的应力状态与墙后滑裂土体的水平土层的静力平衡相结合,建立了水平土层竖向应力、挡土墙土压力、合力及其作用位置的计算公式.计算结果表明,挡土墙主动土压力分布与模型试验结果基本一致;计算得到的滑裂面为一曲面,其顶宽比库仑理论滑裂面小,与试验结果相吻合.