挡土墙被动土压力的库仑统一解

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,指出库仑土压力理论存在的一些缺陷,明确提出极限土压力是由墙后塑性土体产生,并假定塑性区的一族滑移线为直线即平面滑裂面,建立了更为完善的滑楔分析模型,求解了在一般情况下考虑黏性土作用的挡土墙被动土压力、滑裂面土反力以及它们的分布。经典库仑和朗肯被动土压力为其特例。     

挡土墙位移对被动土压力的影响

挡土墙的土压力绝大多数是非极限状态的。通过准滑移面计算挡土墙非极限状态被动土压力,结果表明,墙后非极限状态被动土压力呈非线性分布,合力随墙体位移的增大而线性增长,其作用点位置逐渐降低,在墙高的下三分点以下。     

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。     

挡土墙被动土压力的滑移线解

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,并且假定它是各向同性的、均匀的以及不可压缩（膨胀）的理想连续介质。引进了应力奇点及其应力边界条件,建立了静定可解的极限平衡边值问题数学模型,而不必考虑土的应力–应变关系,采用滑移线法求解了墙后塑性区的滑移线场和应力场,进而求解了挡土墙被动土压力和滑裂面土反力。通过无量纲分析,提出了几何力学相似原理。数值分析表明,被动土压力的滑移线解一般总是小于或等于库仑解,经典朗肯土压力或满足非奇异条件的经典库仑土压力与滑移线解一致,Hencky第一定理和第二定理不具有普遍适用性。     

悬臂式挡土墙地震主动土压力计算方法

为确定悬臂式挡土墙立臂的地震主动土压力,针对墙后填土的5种可能失稳破坏模式,基于对数螺旋式滑裂面形态,采用极限分析上限定理与拟静力法推导了作用于假想坦墙背上的地震土压力合力;在此基础上,对坦墙背后滑楔体、立臂与坦墙背之间的土体分别采用斜条分与水平条分法,并通过土压力合力的上限解对坦墙背上的土压应力进行修正,进而求得立臂上的土压力分布。实例分析表明,立臂静土压力沿深度分布呈顶点位于下部的抛物线模式;地震土压力分布一般呈非线性递减模式,计算值与试验值有良好的一致性;两种工况下合力作用点分别位于立臂下半段与上半段。参数分析显示,水平地震影响系数、踵板宽度和立臂倾角的增加均使立臂中上部地震主动土压力显著增大;地震条件下增长踵板宽度会导致立臂受力增加。在强震条件下,本法得到的立臂土压力比铁路规范法的结果高出约9%～14%,立臂底端弯矩更显著高于规范法结果,规范法进行强震条件下悬臂墙的抗震设计可能偏于不安全。     

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。     

刚性挡土墙被动土压力数值分析

采用有限单元法对作用于刚性挡土端上的被动土压力进行数值分析，土体采用弹塑性的Mohr-Coulomb本构模型，在土与结构接触面问引入无厚度的Goodman接触单元，接触面上剪应力和剪切位移采用弹塑性的本构模型，研究了不同的挡土墙的变位模式、不同墙面摩擦特性以及土体变形特性等因素对土压力大小和分布的影响。     

地震条件下倾斜挡土墙被动土压力研究

挡土墙的抗震设计是减小地震灾害的一项重要措施。在Mononobe-Okabe平面滑裂面假设的基础上,将随机出现的地震力按最不利工况下的静力考虑,利用水平层分析法得到了地震加速度沿墙高均匀分布时不同挡土墙倾角、填土摩擦角、墙背摩擦角下的地震被动土压力系数、被动土压力强度、被动土压力合力和被动土压力合力作用点的理论公式。分析了地震加速度系数、挡土墙倾角、填土内摩擦角对被动土压力系数和土压力分布的影响,结果表明,地震被动土压力合力与Mononobe-Okabe理论相同,地震土压力强度为非线性分布。在最不利工况下,地震力的出现大大减小了被动土压力,减小的程度随地震加速度的增加而增加。     

挡土墙被动土压力分布特性研究

比较了两种均以经典库仑土压力为基础的被动土压力计算方法,通过算例分析发现,两种方法在考虑墙后填土黏聚力和填土与墙背之间黏聚力的情况下,均能给出相同的破裂角,但是当计算被动土压力大小和分布的时候,两者在分布特性和数值大小上均有一定的差距,最后给出了产生这种结果的原因。     

挡土墙地震主动土压力的解析解

地震主动土压力公式用微分薄层法来推出,填土料为黏土,挡土墙竖直,填土面水平,填土和墙背有粘聚力c和内摩擦角φ作用,墙后破坏体存在竖直和水平两个方向的加速度,目前所见的地震和非地震的主动土压力都是这个公式的特例。对以上条件下的挡土墙用过墙踵的破坏体作静力平衡分析(如朗肯分析),获得的总土压力与文中微分薄层法获得的总土压力一样,但微分法作用点位置显著增高。因此在设计抗震和非抗震挡土墙时要特别注意。     

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。     

Coulomb-type solutions for passive earth pressure with steady seepage

Present paper deals with the computing of passive earth pressure acting on the vertical rigid retaining wall supporting the soil mass subjected to water seepage. The basic assumptions of Coulomb’s theory and the 2-dimensional steady flow function are used. Three Coulomb-type solutions for the passive earth pressures are presented for the walls provided with three different drainage systems respectively. Based on the general solutions, the variations of the critical inclination of the failure surface and the coefficient of passive earth pressure with increasing the effective friction angle of the soil mass, the soil/structure friction angle, and the water/soil unit weight ratio are discussed. Two tables with values of the coefficients of passive earth pressure for Cases 1 and 3 respectively are also presented.     

基于被动土压力的沉井结构分析

对沉井的下沉进行分析,指出刃脚处所受的土压力为被动土压力,井壁所受的土压力为主动土压力或静止土压力。根据地基破坏理论,将与沉井同时移动的压实核作为基础的一部分,从位移、刃脚和土的物理力学性质等方面进行分析,指出沉井刃脚所受的被动土压力介于静止土压力与被动土压力极限值之间。由被动土压力折减系数,推导出被动土压力与侧摩阻力的计算公式。依据该计算公式对地下旋流池的结构进行分析和比较。指出沉井刃脚高度以及刃脚踏面的宽度对沉井的侧摩阻力和下沉系数影响较大。     

刚性平动模式下被动土压力计算

利用极限分析上限法,对一种在刚性平动模式下计算挡土墙被动土压力的方法进行了分析,推导了平动模式下m个刚性三角形滑动块被动土压力系数的目标函数,并利用Matlab优化工具箱优化该目标函数,得到了挡土墙被动土压力系数的上限解。     

刚性挡墙被动土压力模型试验研究

为了研究刚性挡墙被动土压力的形成机理 ,介绍了一个试验模型的制作 ,通过模型试验对砂土在不同变位情况 ,即墙体的平移 (T模式 )、绕墙顶上某点转动 (RTT模式 )和绕墙底下某点转动 (RBT模式 ) ,得出刚性挡墙被动土压力的试验结果 ,最后分析了不同变位条件下被动土压力的变化规律。