库仑土压力计算新方法——扫描搜索法

库仑土压力理论是解决土压力问题的最简途径之一,但传统的计算方法公式繁多、工作量大,且不适用于复杂坡面的情况。为解决该问题,提出一种快速求解库仑主动土压力的新方法——扫描搜索法。该方法无需先求取破裂角,而是以墙背某一点为起点,以该点到坡面线的连线为破裂面,按照一定间距变化地面上各点扫描墙后土体,得到所有可能的破裂面,利用坐标求取破裂棱体的自重及形心,根据推导的库仑土压力计算通式计算土压力的大小和作用点的位置,最终搜索出最大土压力。利用该方法结合计算机编程,可快速准确地计算各种复杂坡面荷载及工况下的墙背土压力。算例对比表明,该方法所得结果与库仑公式法所得结果基本一致。     

沟槽式高填黄土明洞洞顶垂直土压力统一计算方法

针对明洞洞顶垂直土压力计算公式的不足,综合考虑大、小边坡坡角,推导沟槽式高填黄土明洞洞顶垂直土压力统一计算公式。采用荷载等效方法,将数值计算的明洞顶土压力的抛物线型分布荷载转化为均布荷载,与统一公式计算得到的均布荷载进行对比,验证统一计算方法的正确性。取20°的小坡角沟槽,利用统一计算方法研究填料性质、明洞与沟槽宽度比等参数的敏感性对土压力的影响。结果表明:小坡角沟槽情况下,填土内摩擦角、黏聚力以及沟槽与明洞宽度比对明洞洞顶土压力基本无影响;填土模量增大可以减小土体压缩相对变形量,减轻明洞洞顶应力集中现象。因此,在实际小坡角沟槽明洞工程中,应尽量提高土体压实度,减小明洞结构受力。     

土钉墙支护设汁与施工

土钉墙支护是原位土体通过土钉的加强,在坡面上喷射混凝土,形成一个土体加固区带,以此来抵御加固区带外的土压力和其他作用力,从而使开挖边坡稳定,广泛地应用于基坑支护工程中.本文以工程实例,钟对土钉支护技术特点,从设计、施工入手,探讨土钉墙支护体系理论在工程中的应用.     

变坡面浅埋偏压隧道松动围岩压力计算方法

根据变坡面浅埋偏压隧道的结构和受力建立计算模型,由计算模型推导隧道深、浅埋侧棱体横截面面积的计算公式;再根据极限平衡法求解变坡面浅埋偏压隧道深、浅埋侧的推力,进而推导出变坡面条件下浅埋偏压隧道松动围岩压力的计算公式。由计算公式可知:当地面坡度增大时,水平侧压力系数也随之增大;随着两侧土体对拱顶上覆土层推力的增大,拱顶的垂直土压力减小而隧道的水平侧压力增大。以贵广高速铁路贺街隧道洞口的变坡面浅埋偏压段为例,运用给出的变坡面浅埋偏压隧道松动围岩压力计算公式进行计算,并将计算结果与规范法的计算结果和实测值进行对比。结果表明:在实际工程中,当隧道两侧土体表面坡度变化较大时,给出的变坡面浅埋偏压隧道松动围岩压力计算公式的计算结果更加切合实际。     

挡墙后土体应力状态与主动土压力计算分析

为探究土压力理论中挡墙背后土体所处的应力状态,完善对于土体力学条件的考虑,在相关研究成果的基础上,提出在主动土压力条件下,滑移面上土体单元达到极限应力状态时,墙土界面和土楔体内部单元未达到极限应力状态的观点。采用非极限参数对土体的非极限应力状态进行描述,基于二维微分方程对问题进行求解。通过一定假设得到挡墙上土压力和滑裂面上土反力的分布,并进一步考虑滑楔体整体的静力平衡条件和力矩平衡条件,反向求解平面滑移边界的倾角和表征墙背土体非极限状态的参数,从而得到考虑土体非完全极限应力状态,并符合所有力学条件的主动土压力解答。通过实例验证理论的可靠性与合理性,并分析土体内摩擦角与外摩擦角对于土压力分布及有关参数的影响。理论分析结果表明,极限应力状态仅出现在滑裂面上,位于墙面和土楔内部的土体均未完全达到极限状态,而将土体近似视作极限状态并不会对土压力计算结果产生很大影响。相同参数条件下,理论计算滑移面倾角要大于朗肯解和库伦解。内摩擦角和外摩擦角对于土压力分布、合力作用点位置、应力状态参数、土体主应力偏转角度等均会产生不同程度的影响。     

土压力研究现状及应用展望

研究目的:通过阅读大量的国内外文献资料,从理论研究和试验研究两个方面对刚性挡土墙和柔性挡土墙土压力计算方法所取得的进展进行论述.研究结论:刚性挡土墙的土压力大小及其分布与挡土墙的变位方式、墙面的摩擦特性以及土体变形特性等因素有关;柔性挡土墙的土压力呈非三角形分布,土压力大小及其分布与土体是否达到极限平衡状态、土体位移、蠕变、施工过程、基坑挖深等因素相关;有限元法在土压力的计算中占据着举足轻重的地位,它可以模拟施工过程,将土压力的计算与时间、位移非线性影响有效联系在一起,适合解决非均质材料、复杂边界、各项异性等非线性问题,接触单元的出现使有限元模拟更符合实际.     

深大基坑中心岛法墙前被动土压力的计算方法

针对中心岛法开挖基坑问题,基于平面滑裂面假定,得到了墙前预留土体被动土压力的解析解,利用此解可以得出挡土墙和预留土体保持稳定的土压力判据.作为该方法的特例,位于直立挡土墙后无限黏性土坡的被动土压力计算公式被确定.计算结果与有限元结果对比表明,当土与挡墙背的摩擦角及土体内摩擦角较小时,计算误差小于10%,满足工程设计要求.     

有限土体土压力理论在兰州地铁1号线工程中的应用研究

针对典型砂卵石地层条件下地铁车站基坑与邻近构筑物间形成的有限土体,从有限土体土压力的形成机理出发,通过解析法建立能完全反应土体受力状态的有限土体土压力计算模型,提出考虑土体黏聚力影响的有限土体临界宽高比与临界宽度修正模型,明确有限土体临界宽高比主要介于0.55~0.65,基本不受基坑开挖深度的影响,明确了有限土体临界宽度与基坑开挖深度成线性关系,基坑开挖深度越大,有限土体土压力与经典土压力之间的差异越明显,深度≥10 m的超深基坑必须考虑有限土体土压力的作用,有限土体土压力能有效减少基坑围护结构内力与配筋,精细化设计有利于控制工程造价。     

含软弱夹层和均质围岩隧道洞口仰坡动力特性研究

针对洞口段均质围岩仰坡和含软弱夹层仰坡2种工况,开展大型振动台模型试验,分析水平和竖向激振下仰坡加速度和洞口段仰坡模型土振动特性。研究结果表明:水平向激振时仰坡存在明显加速度放大效应,竖向激振对含软弱夹层仰坡的影响不可忽视;洞口段隧道衬砌各点加速度时程曲线不一致,衬砌结构受力状态复杂;在水平向激振作用下,均质仰坡模型土坡肩土体先出现张拉裂缝,而后坡肩土体局部出现倾倒崩塌,最后沿坡面滑落堆积;含软弱夹层仰坡坡脚土体先出现挤压破碎,而后坡顶表面沿软弱夹层位置出现张拉裂缝,上覆土体沿软弱夹层滑动,最后土体大规模崩塌、滑落。本文为山岭隧道洞口段边坡抗减震研究和设计提供参考。     

有限土体土压力理论在异型深基坑工程中的应用研究

针对砂卵石地层新建隧道穿越既有线面临的异型深基坑工程,对基坑侧壁与既有地铁车站风亭间的夹土体进行受力分析,明确在平均土体宽度b=3.5 m条件下,对于竖直段,当开挖深度大于6.5 m时,就必须考虑有限土体土压力的影响,提出相应的计算模型与简化公式,发现有限土体土压力与开挖深度近似成线性关系;对于扩挖段,基于有限土体受力特性,提出扩挖段有限土体土压力计算模型与简化公式,由于扩挖边承受一定的土体自重,因此扩挖点处基坑侧壁土压力有所增加,扩挖段有限土体土压力与开挖深度近似成指数关系,但随着扩挖深度的增加,有限土压力明显小于常规土压力,同时随着扩挖段有限土体宽度的减小,有限土压力与常规土压力差值趋于稳定;最后通过数值分析,发现有限土体土压力作用下,异型基坑自身的变形相对较小,其水平变形主要集中在左侧隧道侧与基坑扩挖段,同时基坑的变形与裂缝均能满足规范要求。有限土体土压力能有效减少基坑围护结构内力与配筋,精细化设计有利于确保工程安全并控制工程造价。