被动土压力上限解的简化计算

利用已知的塑性力学分析结果,采用塑性极限上限分析方法,建立被动土压力三角形破坏机构,推导其基本计算公式,并编制相应程序找出最优破坏机构,得出被动土压力最优上限解。将计算结果与库仑解以及其他极限分析结果进行比较,表明计算结果合理,方法简便,易于编程。     

非线性破坏准则下土体剪胀性对地震主动土压力的影响

该文基于极限分析上限法,提出一种可以综合考虑土体强度非线性及剪胀性的主动土压力系数的计算方法。在引入非关联流动法则的基础上,借助切线技术将非线性强度参数转化为线性参数。考虑地面超载以及地震力作用的影响,推导了各项外力功率和内能耗散功率的表达式,建立能量极限平衡方程,进而获得主动土压力的显式解,并最终获得主动土压力系数的最优上限解。参数分析表明:主动土压力系数随非线性系数、水平地震力系数和地面超载的增大而增大,随初始黏聚力和剪胀系数的增大而减小。通过算例说明在边坡挡土墙的设计中,非线性系数及剪胀系数应予以重视。     

基于上限分析法的含夹层边坡地震稳定性分析

为了判断含夹层岩质边坡在地震荷载下的稳定性,丰富岩质边坡在地震荷载下的稳定性分析方法,探讨极限分析中的上限分析法如何应用于评价边坡在地震荷载作用下的稳定性,文中介绍了上限分析法在边坡稳定性判断中的应用和极限分析法的基本原理,并详述了如何基于波动理论计算地震波对边坡中滑动体的做功功率,针对能量系数随时间变化的特性,提出了以最小平均能量系数作为边坡稳定性的评价标准。最后结合室内振动台模型试验,通过计算最小平均能量系数判断的稳定性结果与模型的实际破坏结果进行对比,验证极限分析上限法应用于地震稳定性分析的合理性。研究表明:以正弦波代替地震波,基于波动理论可以求得该正弦波对边坡滑体的做功功率,该功率为一个随时间变化的函数,因此提出以最小平均能量系数作为评价标准,当最小平均能量系数Esmin 1时,消耗的功率大于外力做功功率,边坡处于稳定状态;当最小平均能量系数Esmin1时,消耗功率小于外力做功功率,边坡发生滑动破坏;当最小平均能量系数Esmin=1时,边坡处于极限稳定状态;应用极限分析上限法计算出的最小平均能量系数判断的模型边坡破坏状态与实际破坏基本一致,上限法求得的最小平均能量系数可作为含夹层边坡的稳定性判断标准。     

一种非极限状态主、被动土压力计算方法

为了完善非极限状态主、被动土压力计算方法中的不足,以刚性挡土墙为研究对象,采用加权组合的数学思想构建了一种非极限状态土压力计算模式。利用非极限状态土压力与静止土压力、松弛应力、挤压应力三者的关系方程,并引入松弛应力发挥系数和挤压应力发挥系数,分别推导得到非极限状态主、被动土压力的加权组合计算模型;借助非极限状态侧土压力系数与填土内摩擦角、墙土摩擦角的关系式,得到一种求解加权组合计算模型的计算方法;通过引入非极限状态墙土摩擦角与位移比的关系公式,在非极限状态土压力与挡土墙位移之间建立了对应关系。结果表明:本研究方法与经典理论计算结果基本吻合,验证了边界条件的合理性;当挡土墙位移处于非极限状态时,本研究方法较已有文献方法的计算结果更接近于试验数据;本研究方法考虑了非极限状态侧土压力系数与土体内摩擦角、墙土摩擦角的非线性关系,更适用于实际工况;在松弛应力发挥系数、挤压应力发挥系数作为加权组合计算模型中的权重,可以直观反映出应力变化对于非极限状态主、被动土压力的影响程度,为构建土压力计算模式提供了思路;由于墙土摩擦角实测数据偏少,其数值演变规律有待进一步探明,导致本研究方法的计算精度仍有一定提升空间。     

复杂条件下浅埋矩形隧道围岩压力的极限分析

针对浅埋矩形隧道,在孔隙水、地表荷载作用等复杂条件下,采用极限分析法推导了围岩压力的上限解表达式,并利用序列二次优化算法得到了围岩压力的上限解;通过对比分析,该计算方法可行,但围岩压力计算结果用于结构设计时应适当增大边墙下部侧向压力值。分析了各参数对浅埋矩形隧道围岩压力的影响,结果表明侧压力系数、粘聚力、内摩擦角、埋深、地表荷载及孔隙水压力系数对拱顶、边墙的围岩压力都有很大的影响,特别是在侧压力系数与孔隙水压力系数的影响下围岩压力的变化幅度非常大,预防支护力不足会引发垮塌事故,建议施工过程中针对不利地段做好支护措施与防排水处理。     

考虑地震波影响的挡土墙被动土压力确定新方法

<正>确确定地震土压力对地震多发区的挡土墙设计至关重要。瑞利波约占地震总能量的67%,但现有地震被动土压力计算中并没考虑其影响,以往极限平衡法仅用地震加速度临界组合计算无粘性填土刚性挡墙的被动土压力。通过研究纵、横波及瑞利波提出一种能满足包括地表零应力在内的所有边界条件的新动力法确定地震被动土压力。结果表明:新动力法比拟静力和拟动力法分析所得地震影响区大23%和14%,揭示了瑞利波的影响存在;求得地震被动土压力系数较拟静力和拟动力法分别小22%和3%。     

基于极限分析法分析含夹层边坡的地震稳定性

本文综合运用了极限分析法中的上限分析法结合波动理论,以一正弦SV波代替地震波,求出地震波透过夹层产生的透射波对滑体的做功功率,然后进一步求地震荷载下边坡的能量系数,并提出了以最小平均能量系数作为边坡稳定性的判据。研究表明:极限分析上限法可以考虑地震因素用于边坡在地震荷载下的稳定性分析,最小平均能量系数作为稳定性判据也是合理的。     

土质地层圆形隧道均布支护反力上限有限元分析

应用适宜于岩土稳定性分析的六节点三角形单元极限分析上限有限元程序,详细分析了土质地层圆形隧道均布极限支护反力和失稳破坏问题,获得了不同埋深C、土体重度γ、内摩擦角φ、黏聚力c等综合因素影响下极限支护反力系数上限解图表及以塑性乘子表达的地层失稳破坏形态。研究结果表明:支护反力系数Nγ、Nc上限解与太沙基土压力理论解参数影响规律基本一致,且内摩擦角φ和隧道埋深C与直径D之比(C/D)对于隧道极限支护反力系数Nγ、Nc及地层破坏模式影响较明显。当φ较小时,隧道地层失稳破坏模式与太沙基土压力理论假定的破坏形态吻合较好;当φ较大时,上限有限元法获得破坏模式局限于隧道周边一定范围且呈现出明显"拱效应"现象。     

有限填土地震主动土压力计算上限法

假定有限填土为单滑块或双滑块破坏模式,引入上限法和Mononobe-Okabe拟静力法,考虑地震与超载共同作用,推导得到了墙背倾斜粗糙、填土面倾斜时有限填土主动土压力上限解。通过与已有室内模型试验结果对比,验证了本文方法的合理性。同时,算例分析表明:有限填土挡墙上的主动土压力强度呈非线性分布;当有限填土宽度小于满足半无限体假设的临界值时,其主动土压力值小于库仑解,且填土宽度越窄二者差值越大;有限填土主动土压力随水平地震系数k和填土面上超载q的增大而增大,但滑裂面倾角随k的增大而减小,随q的增大而增大。     

考虑土拱效应的挡土墙被动土压力研究

针对多数挡土墙被动土压力研究未考虑土拱效应和仅考虑砂土影响的现状,对考虑土拱效应的黏性土挡土墙被动土压力进行了研究,给出了黏性土下的侧向被动土压力系数;用应力状态法求解出了绕墙顶转动下的挡土墙被动土压力竖向平均应力及土压力合力及作用点,并结合算例研究了不同土拱效应对被动土压力的影响及不同计算方法对结果的影响。结果表明:由于土拱效应的影响,挡土墙被动土压力呈上大下小非线性分布;随着参数δ/φ的增大,土拱效应增大,挡土墙作用点高度逐步下降。