考虑挡墙变位模式的有限土体主动土压力试验研究

经典土压力理论中假定墙背后土体为半无限空间,墙后土体宽度减小至一定宽度时就不再适用。为研究有限宽度土体情况下的土压力分布特性,设计有限土体自动控制模型试验装置,采用福建标准砂,在测试砂土的物理力学特性和标定土压力量测元器件基础上,开展挡土墙绕墙趾及墙顶转动、平动等3种变位模式下的有限土体主动土压力分布特性模型试验研究;同时,运用极限平衡法计算得到各组试验主动土压力合力,与模型试验开展对比分析。试验结果表明：各填土宽度砂土主动土压力试验的破裂面均为直线,当宽度减小到一定值时,土体破裂棱体均由三角形变为梯形;随着填土宽度的减小,墙后土压力合力也随之减小;3种不同变位模式下土压力分布规律不同;极限平衡法计算结果与试验结果存在一定差异,最大相差6.1%。     

地震荷载下土体应力分析与挡土墙土压力计算分析

地震荷载作用下,按现有规范采用拟静力法设计的挡土墙仍发生了各种破坏。为探索地震荷载下土中应力分布对于岩土抗震工程的作用,合理地进行挡土墙抗震设计,采用拟静力法对地震荷载进行描述,根据弹性力学理论并假设问题满足平面应变的条件下,推导地震荷载下土体主应力的大小和方向的计算公式。通过对该点Mohr应力圆的分析,给出挡土墙动土压力大小与土体裂缝深度计算方法。研究结论:（1）地震主动和被动土压力系数均随着内摩擦角的增大而增大;（2）黏聚力对地震主动土压力系数的大小无影响,对地震被动土压力系数的影响较小;（3）土体裂缝深度随内摩擦角和黏聚力的增加而增大。     

考虑土体非均质各向异性特征及地震效应的挡墙主动土压力分析

在岩土工程的稳定性分析中一般假定土体材料为均质且各项同性。事实上,由于其复杂的地质成因和天然沉积作用,土体的力学性质受空间位置的不同而发生显著的改变,表现为明显的非均质和各向异性。针对这一问题,基于离散法和极限分析上限定理建立非均质和各向异性填土挡土墙的破坏机制;同时,引入拟动力法考虑了地震力对主动土压力的影响。同等条件下的计算结果与已有文献吻合较好。研究结果表明：填土非均质性和各向异性对主动土压力产生显著影响;地震系数、地震波周期、压缩波波速的增大均导致主动土压力的增大,初始相位差对主动土压力的影响表现出明显的周期特征。     

U形槽路堤立臂有限土体主动土压力计算方法研究

为确定U形槽路堤结构立臂上有限土体主动土压力,基于U形槽结构对称性特征,采用两段折线型滑面假设,通过极限平衡方法推导出有限土压力计算公式,定量反映了填土重度、内摩擦角与黏聚力、填土-立臂界面外摩擦角与黏聚力、U形槽宽度与立臂高度、顶面外荷载等因素对土压力的影响;实例分析表明:本方法计算的有限土压力比既有相关方法约超出20%～30%,但明显小于半无限土体的库伦主动土压力,填土内摩擦角、填土-立臂界面外摩擦角及U形槽宽度对有限土压力均呈非线性影响,对U形槽立臂可依据土压力通过混凝土结构抗裂性检算采取底端局部扩角45°的变截面型式。     

挡墙后裂土膨胀压力分布与设计计算方法

通过裂土地区挡墙土压力的实测、模型试验、现有设计方法和既有挡墙使用情况的调查研究搞清了裂土了区挡墙上的土压分布，据此，提出了一种实用的，考虑了裂土膨胀作用在墙背上的土压力分布图形的设计计算方法，为了降低膨胀压力，推荐了裂土地区挡墙背缓冲层设置的合理厚度和配置。     

非线性破坏准则下被动土压力的计算

基于采用非线性Mohr-Coulomb破坏准则,提出一个对刚性挡土墙的墙后被动土压力计算方法,分析和确定了滑动面的位置以及此时被动土压力的大小.首先,应用切线法引入了变量Ct和φt,然后运用迭代法计算得出对应于不同潜在滑动面上的Ct和φt,再运用广义库仑土压力理论求解被动土压力.其中对应于最大被动土压力的滑动面即为最危险滑动面,此时的被动土压力即为所求.通过与采用线性Mohr-Coulomb破坏准则下的研究比较得出,采用线性Mohr-Coulomb破坏准则计算的被动土压力结果偏大,在实际工程设计中偏于不安全,而采用非线性Mohr-Coulomb破坏准则在确定刚性挡土墙的墙后被动土压力时更加符合实际工程,结果更加准确.     

地基土抗剪强度与极限平衡条件的评价分析

在确定地基土的抗剪强度的基础上 ,运用材料力学中平面应力状态的理论对无粘性土和粘性土均进行了极限平衡条件的评价分析 ,运用该分析方法进行工程实例计算 ,计算结果表明该方法较准确、可靠。     

位移模式对复合砂卵石地层土压力的影响分析

位移模式和上覆黏土是影响卵石基坑挡土墙土压力分布的重要因素,上覆黏土的存在,土压力的分布和大小将不同于单一的砂性土.基于离散元软件PFC2D,模拟了卵石上覆一定厚度黏土的复合地层的土压力分布、合力随挡土墙位移及位移模式的变化规律,分析了该地层条件下土体的破坏过程和滑移面形态.研究结果表明:全卵石土的主动极限位移为(0....     

极限状态法与容许应力法铁路大跨连续梁设计对比分析

铁路桥涵设计规范的基本理论正在从容许应力法向极限状态法转轨,通过对主跨100 m连续梁采用极限状态法和容许应力法进行正截面抗弯强度、正截面抗裂性和斜截面抗裂性等结构控制因素的对比分析,校核铁路桥涵极限状态法设计规范的适用性,并对铁路桥涵极限状态法设计规范的部分内容提出修改建议。对比结果表明:两种方法的安全储备基本接近,采用容许应力法进行设计更为保守。研究结果对铁路规范的转轨工作具有一定的参考作用。     

广义对数螺旋型滑面模型的构建与验证

临界滑动面的合理确定是边坡稳定性分析的关键问题之一。传统的边坡滑动面假设方法构造生成的潜在滑动面形式单一,且无法考虑复杂边坡中土层强度参数变化对临界滑动面形状的影响,从而降低了边坡稳定性分析结果的可靠性。基于此,提出一种新的广义对数螺旋型滑面模型,该模型可生成包含传统圆弧滑动面和对数螺旋滑动面在内的多种形式的潜在滑动面;并针对非均质边坡中各土层抗剪强度不同的特点,采用多中心分段构造策略,将该滑面模型应用于非均质边坡稳定性分析中。基于极限平衡理论计算滑动面安全系数并搜索临界滑动面,对边坡进行稳定性评估。选取多个均质边坡及多种型式的非均质边坡(水平分层、倾斜分层和斜折线分层)经典算例与现有研究成果以及数值模拟软件获得的结果进行对比分析,验证该滑面模型的合理性与优势性。研究结果表明：文中方法计算所得安全系数与其他方法相比更小,相对误差在5%以内。能够得到传统滑动面假设方法下难以搜索到的临界滑动面,并与数值模拟结果吻合度较好,稳定性分析结果更接近实际情况。由此说明,此方法用于均质边坡及非均质边坡稳定性分析是合理可行的,有望为工程实践提供更优的临界滑动面解决方案。     

考虑孔隙水压劣化作用的围岩黏弹性变形解

基于Terzaghi 有效应力原理,建立孔隙水压作用下轴对称隧洞的平衡方程,利用平面应变理论计算弹性应力场,并在体积应变率保持不变下获得高孔隙水压劣化Kelvin流变围岩的黏弹性蠕变解。在对比Gu解基础上,对不同孔隙水压与水头边界进行敏感性分析,结果表明：随着孔隙水压增大,蠕变稳定阶段逐渐向不稳定发展,尤其在高孔隙水压作用下围岩劣化变形能力明显增大,印证了佘成学等人的试验成果;当内外水压比较小时,洞壁时效变形发展较快,蠕变衰减阶段持续时间较长。该研究可为分析高孔隙水压作用下深埋隧洞围岩劣化的黏弹性变形提供理论基础。     

节理倾角及组数对铁路隧道围岩稳定性的影响

我国西南地区崇山峻岭、地质构造条件复杂多变,岩体内部节理、片理、层理发育。隧道穿越节理发育围岩时,极易引发围岩大变形、掌子面失稳坍塌、钢架变形扭曲、初支掉块和二次衬砌开裂等工程灾害。为了分析节理对隧道围岩稳定性的影响规律,依托玉磨铁路西双版纳隧道,利用ABAQUS建立计算分析模型,得到不同节理条件下围岩塑性破坏特征。（1）节理对称分布时,节理屈服、围岩塑性应变呈现出对称分布于拱部、两侧拱肩和仰拱两侧区域的特点。（2）节理倾角较陡时,岩体性质是影响主控因素;节理倾角较平缓时,围岩发生沿节理面的剪切滑移破坏,节理是围岩整体发生塑性破坏的主控因素;当节理倾角为60°或120°时,围岩的塑性应变最大,最大塑性应变为0.197。（3）当节理倾角为90°时,围岩及节理屈服区域主要沿着节理方向垂向分布,且影响范围深入地层中。（4）2组节理条件下造成围岩塑性破坏的主要原因是节理面的塑性屈服;当节理倾角组合为60°+90°时,围岩的塑性应变最大,最大塑性应变为0.521。     

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。     

地震条件下被动土压力及其分布分析的新方法

研究目的:目前国内外关于地震条件下被动土压力及分布分析的方法,要么存在分布规律及位置不合理,要么存在推导过程复杂、求解麻烦、适用条件苛刻等局限性。本文采用旋转挡土墙计算模型的变换法,将在地震条件下被动土压力的求解问题转化为在静力条件下被动土压力的求解问题,对于简化被动地震土压力问题,统一地震土压力的求解等方面具有参考价值。研究结论:(1)根据在静力条件下水平层分析法的被动土压力推导结果,直接获得在地震条件下被动土压力强度分布、土压力合力及其作用点位置的表达式,并运用图解法得到了临界破裂角的解析解;(2)公式考虑了水平和垂直地震加速度、不同墙背倾角、墙背、坡面倾角与填料存在粘结力和外摩擦角、存在均布超载等诸多因素的影响,公式可以适用于在常用边界和地震条件下黏性土的被动土压力计算;(3)本文方法大大简化了在地震条件下的被动土压力计算公式推导过程,统一了地震土压力的求解,理论更加完善;(4)本文研究成果可应用于地震条件下挡土墙结构被动土压力的快速求解计算。     

关于规定曲率弯矩方程弯矩正负号的问题

阐明了曲率弯矩方程的物理概念及用此方程建立梁(柱)弯曲微分方程的思路,论述了在建立梁(柱)弯曲微分方程中规定弯矩正负号(简称这种规定)引起的问题:1)这种规定破坏了曲率弯矩方程所反映的物理概念及用曲率弯矩方程建立梁(柱)弯曲微分方程的思路;2)这种规定导致了梁(柱)截面内力矩与梁(柱)曲率正负号无关的错误概念;3)按这种规定建立梁(柱)弯曲微分方程须记住弯矩正负号的规定,与此种规定对应的坐标系,不考虑梁(柱)曲率的正负号等3条内容,否则得出错误结果。建议材料力学在阐述梁(柱)弯曲微分方程中删去这种规定,以避免上述问题。