膨胀土中的吸力特性及量测问题探讨

本文根据土中水势理论和室内、现场吸力试验结果指出：当Ｗ〈Ｗｓ时，土中毛细吸力变化，晶层间吸力不变化；当Ｗ〉Ｗｓ时，毛细吸力等于晶层间吸力，也等于此种状态下的膨胀压力；在有上覆压力且充分供水时，用热传导吸力探头无法测出土中吸力。     

挡土墙墙背分层填土的土压力计算分析与改进

比较和分析了两种常用墙背多层填土土压力的计算公式，对其不足之处进行了探讨，并用有限元分析了墙背土的状态和土压力分布，在此基础上，提出一些改进。     

垂直挡墙上土压力计算方法的拓展

结合莫尔圆将基于Rankine理论的经典土压力计算公式推广至更为普遍的形式,通过极限平衡理论在数学形式上对其进行了验证,并分析了土中含水率的变化对土压力的影响。结果表明,在Rankine理论基本假设的前提下,其主动土压力方向平行于填土表面的假定是合理的,当填土表面水平时,能够回归到Rankine理论的经典公式,表明了其正确性。挡土墙实际作用土体大都处于非饱和状态,其基质吸力随土体含水率的增加而减小,含水率为零时,主动土压力最小,被动土压力则最大;含水率增大至饱和状态时,主动土压力最大,被动土压力最小,因此,含水率变化引起的土体体积变化对挡土墙上土压力有很大影响。     

饱和非饱和土的位移土压力及非极限力学指标研究

为了客观评估非极限平衡条件下,土力学强度参数的发展变化规律,基于摩擦定律、土压力与位移的双曲线模型、饱和非饱和土的Mohr-Coulomb强度准则、非极限平衡土力学参数同步发挥的假设,采用应力路径分析方法,研究了非极限平衡条件下饱和非饱和土的位移土压力对应的应力状态,并给出了位移土压力依赖于非极限内摩擦角、粘聚力和吸力内摩擦角等参数的理论计算公式.研究结果表明:当挡土结构由K0状态发生向着土体的正向位移时,基于位移的土力学参数先随着位移的增大而减小,在减小至0后又随着位移的增大而逐步增大,直至被动极限平衡状态;当挡土结构由K0状态发生背向土体的负向位移时,基于位移的土力学参数随着位移的增大而逐步增大,直至主动极限平衡状态;该方法为进一步研究挡土结构的力学性能、工作状态、安全储备提供了理论基础.     

平动模式下挡土墙非极限状态主动土压力计算

改进了极限平衡理论,用于非极限状态主动土压力的研究。对挡土墙后滑动楔体的片体单元进行了分析,建立了关于非极限状态主动土压力强度的一阶微分方程,得到了平动变位模型下,非极限状态主动土压力强度、土压力合力和土压力合力作用点的理论公式,将计算所得结果与模型试验数据进行对比分析。结果表明:墙体平动变位模式下非极限状态主动土压力强度、土压力合力和土压力合力作用点理论公式的计算结果与已有模型试验结果基本吻合。     

平移模式下挡土墙墙背土侧压力系数的计算

根据库仑土压力理论中墙背滑动楔体整体达到静平衡的基本原理，假定沿墙高方向，土与墙背的摩擦角均达到极限值，从墙背处土体主应力偏转的应力状态分析出发，得到墙背处的主应力偏转角和土侧压力系数的计算公式；把土侧压力系数用于水平层分析法，建立了竖向土压力的基本方程，求解该方程，导出了挡土墙主动土压力、土压力合力及其作用位置的理论公式。经比较，该方法与其他方法对土侧压力系数的计算结果基本一致，所得的挡土墙主动土压力计算结果与模型试验结果也较为吻合。     

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...     

初始状态对膨胀土变形规律的影响

针对不同初始含水量和初始干密度的中弱膨胀土和石灰改性膨胀土,对上覆压力作用下的变形规律进行了试验研究,得到了其膨胀变形随稠度状态的变化规律。结果表明,稠度状态可以较好地预测上覆压力与线膨胀率之间的关系;稠度状态对膨胀土的影响很大,对同一种膨胀土和其石灰改性土有所不同,随着灰剂量的增加和上覆压力的增大,稠度状态对改性土影响逐渐变小。因此,在膨胀土路基施工过程,应合理考虑上覆压力和稠度状态来分层控制路基的压实。路基下基层可以适当提高填筑的稠度状态,上基层采用相应较低的稠度状态填筑,以减少膨胀率及膨胀力对路基造成的破坏。     

预应力锚索框架梁荷载确定的研究

根据预应力锚索框架梁结构的特点,分析了锚索框架梁的受力状态和加固机理,考虑锚索和框架梁的相互影响,将锚索的状态划分为张拉阶段和工作阶段。针对锚索处于工作阶段时,将滑坡推力与侧向土压力联系起来,确定框架梁上的土压力荷载和锚索拉力。     

粘聚力对土压力计算的影响

本文在综合考虑土的粘聚力的前提下，通过对挡土墙后的滑动棱体进行受力分析，推导出了主动土压力的计算公式，并把该公式的计算结果与库仑土压力计算结果通过算例进行了比较，说明了计算土压力时综合考虑粘聚力的必要性及合理性。     

主被动状态间墙体侧向位移与土压力关系

为了研究从静止到主动状态或从静止到被动状态下墙体侧向位移与墙背土压力大小的关系,以应力Mohr圆为出发点,通过引入内摩擦发挥角,推导了主动与被动状态间土压力与内摩擦发挥角的统一表达式。根据所构建的墙体位移与土体剪应变几何方程以及等极限应变下的剪应变-剪应力理想非线弹塑性物理模型,建立了能基本反映土体应力-应变特性和墙后填土初始应力状态的墙体位移-土压力统一函数关系式,并结合Coulomb土压力模型近似考虑了墙背与填土间摩擦力的影响。研究结果表明：影响墙体位移-土压力关系的核心要素是墙背初始应力状态、墙后滑移区范围及填土应力-应变特性;初始侧压力系数的增加,直接导致进入主动与被动状态所需墙体位移出现相应的增大和减小,墙体位移-土压力曲线沿水平轴呈现出整体平移的变化;土体内摩擦角和墙土摩擦角的改变会引起滑移区范围的变化,从而使墙体位移-土压力曲线整体放大或缩小;填土应力-应变特性是墙体位移-土压力关系的微观本质,其模量比与极限剪应变对墙体位移-土压力曲线的平缓程度及极限状态下的墙体位移大小影响显著。     

粘性填土挡土墙主动土压力分析

现有层分法在分析粘性填土主动土压力时存在两大问题:一是墙顶附近土压力可能出现负值,致使该处的受力状态在公式推导时和计算后不一致;二是分析确定的开裂深度偏大.为此,考虑填土开裂过程对土压力的影响,借鉴层分法采用微分薄层进行分析的方法,重新推导了开裂分析及土压力计算公式,消除了墙顶土压力出现负值的现象.算例分析表明:改进法求得的开裂深度减小,主动土压力和倾覆力矩明显增大,且随填土粘性增大,这种差异越显著;同时与广义库仑理论(考虑开裂)进行了比较,两者求得的主动土压力很接近,但改进法求得的倾覆力矩更大.     

考虑土拱效应的双排抗滑桩桩侧土压力计算

分析了双排抗滑桩结构承载的最不利状态.首先考虑纵向桩间土拱成拱机理,利用土拱抛物线拱轴线的几何特征及拱脚处的力平衡及应力状态,导出作用于双排桩桩侧的坡体土压力分布;然后针对双排抗滑桩桩间土体有限边界特点,通过对桩间土不同区域分别采用薄层单元法对土压力的分布模式进行求解,导得桩间土作用于双排抗滑桩桩侧土压力分布,由此得出...     

非饱和膨胀土的主动土压力分析

从非饱和土的特性分析入手，论述现有膨胀土挡土墙上主动土压力的计算方法中存在的问题，在此基础上，提出根据库仑土压力理论，并考虑非饱和膨胀土基质吸力的土压力计算方法，推导相应的主动土压力计算公式，并举例说明主动土压力与非饱和土含水量的关系及本文方法的合理性。     

一类三维土压力盒的设计及试验验证

为测试土体内部一点的三维应力状态,基于常规应力状态与主应力之间的关系,给出了一类三维土压力盒的设计原理和制作方法。与普通土压力盒相比,该类三维土压力盒能测试空间一点完整的应力状态,即3个正应力和3个剪应力。该类装置均由1个特定基座和6个镶嵌于基座上的微型土压力盒组成。基座的形式可以多种多样,但根据6个土压力盒法线的方向余弦得到的转换矩阵必需是满秩的。考虑工程应用方面的要求,分别阐述3种三维土压力盒的制作方法和数据处理方法,并进行了误差和适用性分析。在一个模型槽内对某重塑土进行了压缩试验,分别用给出的3种三维土压力盒测试土中不同深度处的三维应力状态。研究结果表明：土体在一维侧限压力作用下,2个水平方向的正应力均小于竖向应力且与之具有线性关系;随着土体固结度的增加,外荷载引起的土体应力状态变化偏于平缓;采用分层密实方法制备的模型土体仍具备明显的各向异性,外荷载作用下土中的各向应力增量仍存在一定差异;侧限形式和外荷载大小是引起土体应力状态不同的主要因素,分层密实导致的土体初始各向异性在加载-卸载作用后趋于缓和;测得的竖向应力随深度增加逐渐减小,反映出随深度增加附加应力的扩散效应,从而初步证实该类测试装置是科学和可靠的。     

锚索桩板墙结构锚索预应力的确定方法

本文考虑桩与锚索变形协调时预应力锚索桩的变形与内力，以及最合理预加应力值的确定方法，对于合理设计预应力锚索桩板墙这种新型支档结构具有较大的理论指导意义，通过计算可以看出，这种结构物对作用于其挡土板上的土压力的大小反映较敏感，文中假定为静止土压力，但预加应力后墙背后的土压力究竟如何分布，目前尚待研究。     

整体式桥台-H形钢桩基-土相互作用水平变形机理研究

整体桥因整体性、抗震性、行车舒适性而被广泛应用。为了能吸纳整体桥在温度、地震作用下的水平往复变形，实际工程中其桩基主要采用H形钢桩。为深入研究整体桥H形钢桩基水平变形机理，以某整体桥为背景，开展了传统平衡土压力状态下H形钢桩-土、台后不平衡土压力下的H形钢桩-土以及整体式桥台-H形钢桩-土相互作用拟静力试验研究，分析对比了H形钢桩桩身水平变形规律，滞回、耗能和骨架曲线。试验研究表明，不平衡土压力对桩身水平变形影响较大。正负向加载时，HP模型桩身水平变形较为对称，变形规律为沿埋深方向逐渐减小，接着反向增大后减小至桩底为0。对于UHP模型，正负向加载时的桩身变形不对称，其中正向加载时的变形规律为沿埋深方向逐渐减小至0，接着反向增大至最大后减小；负向加载时的变形规律则与HP模型基本相似。AHP模型桩身水平变形规律则较为复杂，其变形介于HP模型和UHP模型之间。研究还表明：HP模型的滞回曲线较为饱满和对称,而AHP模型的滞回曲线存在显著的非对称;AHP模型的承载力和耗能能力最高，但延性最低。     

土钉支护侧土压力合理分布模式探讨

在土钉支护结构的设计计算中，首先要选择合理的侧土压力分布模式，然后再进行土钉、混凝土面层的设计计算以及土钉支护内部整体稳定性分析。侧土压力分布模式是否合理直接影响土钉支护结构的设计计算和工程造价。在分析现有土钉支护侧土压力分布模式及国内外实测结果的基础上，提出了一种新的侧土压分布模式，即“五边形”分布模型。工程实例分析表明，提出的侧土压力分布模式与实测结论相符合，与现有侧土压力分布模式相比更为合理。     

吹填海砂路基包边土厚度确定方法研究

为了确定粘性包边土层厚度,假设包边土为重力式挡土墙,根据重力式挡土墙的稳定性分析,计算包边土的宽度。在包边土与海砂填料之间埋设了水平向和竖直向土压力计,测量包边土作为挡土墙承受的土压力,发现如果包边土宽度过小,包边土挡土墙上的土压力将达到主动破坏状态,不能满足挡土墙的稳定性要求。     

齿坎式路基挡土墙抗滑稳定性的现场试验研究

以一系列的现场试验为基础，研究了齿坎对挡土墙抗滑稳定的作用，以及不同齿长对挡土墙抗滑稳定性的影响，并用极限平衡理论进行分析计算，从而得出结论：尽管齿坎较短，但对挡土结构物的抗滑作用甚大，在试验齿长范围内，抗滑力与齿长呈正比，当抗滑力达到极限值时，齿前土压力达到被动土压力值，而齿后主动土压力为零。