基坑工程有限土体主动土压力计算分析研究

在深基坑工程中,拟开挖基坑距已有建筑物地下部分较近时,基坑支护体系承受的是有限土体的土压力,若根据Rankine理论计算,常导致计算土压力偏大,造成浪费。针对基坑工程中有限粘性土体的土压力计算问题,基于滑楔体平衡理论,本文推导了考虑土体变形情况的有限土体土压力计算模式,通过工程实例计算进行对比分析,提出了基坑工程中有限粘性土体土压力的计算方法,结果表明有限土体土压力分布模式及其量值与半无限土体土压力分布模式及其量值间存在显著差异,当有限土体宽度不大于坑深的0.75倍时,宜按有限土体土压力计算模式进行计算。     

有限土体主动土压力计算

 建立在半无限土体假定基础上的朗肯、库仑土压力理论并不适用于有限土体土压力的计算。根据实际情况,建立有限土体土压力计算模型,基于极限平衡理论及平面滑裂面假定,在考虑土黏聚力及有限土体宽度的基础上,推导有限土体滑裂面剪切破坏角的数学表达式,并建立有限土体主动土压力计算公式。所建立的计算公式表明,有限土体滑裂面剪切破坏角不再是库仑土压力理论给出的定值45°+j/2,而是一个变量,与计算深度、土内摩擦角、土黏聚力及有限土体宽度有密切关系。通过算例分析发现,有限土体滑裂面剪切破坏角随深度增加成非线性增长;而与土黏聚力和有限土体宽度成负相关;随着土内摩擦角的增大,剪切破坏角先是减小,随后增大。最后,将有限土体土压力计算结果与朗肯土压力进行对比,证实了有限土体主动土压力计算公式的合理性。     

考虑基坑支护结构变形模式的土压力研究

为了减小经典朗肯土压力理论与工程中实际土压力的误差,在经典朗肯土压力理论的基础上,减少了其基本假定中的限定性条件,考虑基坑支护结构变形产生的土拱效应以及基坑支护结构与土体间的摩擦力,通过分析平面应变条件下土单元体的极限平衡状态,提出了修正的朗肯土压力理论。用理论分析结合实例验证的方法与经典朗肯土压力理论做对比,发现修正的朗肯主动土压力大于经典朗肯主动土压力,修正的朗肯被动土压力小于经典朗肯被动土压力。同时还讨论了不同基坑支护结构变形模式对极限状态下土压力分布的影响,最后分析了极限状态下修正的朗肯土压力对黏聚力与内摩擦角两个参数的敏感性。     

极限分析法计算有限范围土体土压力

常规土压力计算均建立在半无限土体假定的基础之上 ,而对于有限土体一般仍沿用常规的朗肯、库仑土压力理论 ,这与实际情况有一定的差异。基于土的塑性上限理论 ,给出一种有限土体土压力的计算公式 ,并与朗肯土压力计算结果进行了对比分析     

有限土体土压力的计算探讨

常规土压力计算均建立在半无限土体假定的基础之上,而对于有限土体一般仍沿用常规的朗肯、库仑土压力理论,这与实际情况有一定的差异。本文基于土的塑性上限理论,给出一种有限土体压力的计算公式,并与朗肯土压力计算结果进行了对比分析。     

梯形截面有限土体被动土压力计算研究

基于塑性流动理论建立梯形截面有限土体被动土压力计算模型,揭示梯形截面有限土体被动土压力与半无限空间被动土压力的比例关系及模型参数对之的影响规律,并通过对某基坑支护加固工程的朗肯土压力理论及模型计算结果的对比及案例分析,论证梯形截面有限土体被动土压力对基坑(边坡)稳定的作用,验证模型的计算结果。     

土体位移对支护结构土压力分布的影响

基坑工程中,墙体在墙后土体压力作用下,将产生较大的位移和挠曲变形,引起土压力重分布。文章针对基坑支护结构的工作特点和土体的具体情况,对朗肯土压理论的合理性和局限性进行了有益探讨,指出朗肯土压理论在支护结构土压力计算上的不足。在充分考虑支护结构-土相互作用的基础上,建立了土压力与墙体位移的关系曲线,并考虑土拱效应引起的应力重分布,得到了考虑位移的土压力计算方法,并通过工程中实测位移不断修正土压力值,能计算非极限状态下土压力的动态值。     

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。     

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。     

有限黏性土体主动土压力计算分析

当拟开挖基坑距已有建筑物地下室较近时,基坑支护结构承受的是有限土体的土压力,此时土压力不能采用建立在半无限假定基础上的朗肯理论或库伦理论进行计算。根据实际情况,建立有限黏性土体土压力计算模型,基于极限平衡理论及平面滑裂面假定,考虑地下室侧壁与有限土体间的相互作用力以及填土裂缝的基础上,建立有限黏性土体主动土压力计算公式,推导出有限黏性土体主动土压力系数表达式。通过与数值模拟结果及以往计算方法结果对比分析,考虑填土裂缝影响的黏性土体主动土压力计算方法更加符合实际。     

加筋土挡墙土压力及土压力系数分布规律研究

通过对加筋土挡墙大型模型试验土压力测试分析,提出加筋土挡墙的土压力系数应区分为填土自重土压力系数和超载土压力系数。自重土压力系数在墙顶为主动土压力系数,至墙底为静止土压力系数,其间按直线规律变化;超载土压力系数随超载的大小而变化,按从小到大的顺序分别取值Ka,2Ka,2.5Ka和3Ka,它们沿墙高均近似取为常数。土压力系数与土压力数值大小的变化规律相一致。     

基于极限平衡的一种朗肯土压力证明方法

应用极限平衡理论和对岩土材料的刚塑性假定来分析挡土墙上土压力分布是工程中常用的方法，通过提取滑动面上的三角形单元，以及与之相关的竖直微条和水平微条，加之一些近似假定，建立三者的静力平衡方程。方程求解结果和朗肯主动土压力和被动土压力一致。     

隧道设计中不同抗剪强度指标对竖向土压力的影响研究

考虑未来北京地铁的埋深将向更深层发展,在地铁设计时,竖向土压力的计算则必须采用松弛土压力理论.目前常用的全覆土、比尔鲍曼、太沙基、普氏和谢家烋等土压力理论都有其适用条件,其中后四种理论的计算参数都涉及土的抗剪强度指标,而土的抗剪强度指标由于试验条件不同,有天然快剪、CU、CD、UU等多种,因此,在计算竖向土压力时,选用...     

复合土钉墙在复杂场地条件下的应用

目前 ,土钉墙的应用非常广泛 ,但复合土钉的应用并不广泛 ,结合工程实例介绍了复合土钉墙的原理、优点 ,以推动复合土钉墙的应用     

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     

用土压力增量比分析加筋对桥台土压力的影响

在宁淮高速公路东一道跨线桥桥台填土施工中,为了研究加筋对减小桥台土压力的影响,进行了现场试验。通过试验得出,桥台土压力沿桥台高度的分布并非光滑的二次曲线,而是不规则的S型曲线。为了消除施工现场各种因素对测试精度的影响,查找测量误差的原因,提出用土压力增量百分比ξ来表示土压力随填土高度增加的变化,以达到反映土压力变化趋势的目的。     

非极限状态下刚性墙主动土压力的模拟

扼要综述了墙背土压力沿墙高的分布及与位移呈非线性关系的情况,指出合力作用点位置的抬高,使墙体的稳定性主要受抗倾覆控制。继而结合模型试验结果,提出一种模拟非极限状态下主动土压力的计算方法,可供支挡工程实用设计参考。     

加筋土桥台台背土压力的试验研究

为了对比在桥台填土施工中,铺设土工格栅对减小桥台土压力的作用,在宁淮高速公路东一道跨线桥桥台填土施工中,东侧桥台填土中未铺设土工格栅,西侧桥台填土中铺设土工格栅,对其桥台台背土压力进行长时间观测,分析了土压力随时间的变化、土压力随填土高度的变化以及填土完成后土压力的大小与分布情况。分析结果表明,台背土压力沿桥台深度方向呈非线性分布;土压力随着至桥台顶部距离的增大而增加,但到达一定深度后,随着深度的增加,土压力反而减小;铺设土工格栅能明显降低桥台台背的土压力。     

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。     

作用在柔性支护结构上的水及土压力的分析与探讨

大量的实测结果表明,经典理论计算出的水土压力值与工程实测存在着很大的差别,在软土地区尤为明显。本文通过对基坑工程的实测水土压力、孔隙水压力和地下水位的分析,阐述了基坑外侧水土压力、土压力、孔隙水压力随工况、时间的变化规律,给出了开挖、降水后基坑底面以上的土压力系数估算公式,基坑开挖前的孔隙水压力系数估算公式。通过分析认为有效应力原理同样适用于粘性土,从理论上来讲软土地区也宜采用水土分算,但考虑到孔隙水及土压力随时间、工况不断发生变化,精确计算十分困难,在综合考虑影响水土压力的各种因素后,给出了作用在支护结构上的水土压力合算经验公式。