土质边坡重力式挡墙主动土压力的近似解析解

根据极限平衡及应力圆分析理论,对一般重力式挡墙主动土压力计算模型进行了分析,获得了近似解析解。结果表明,墙的主动土压力不仅与墙后土体的重度、粘聚力、内摩擦角及墙背倾角有关,还与墙背与土体间的粘聚力、外摩擦角及墙后坡面倾角有关,同时其合压应力在墙背不同点的作用方向也有所不同。     

考虑动力特性的挡墙地震土压力计算方法

地震土压力的计算一直是挡墙抗震设计的核心内容,目前一般采用MononobeOkabe理论进行拟静力计算得到。但是拟静力法的缺陷也十分明显,它没有考虑地震加速度时空分布的不均匀性和结构与填土的动力特性影响,因此,该文提出了考虑动力特性的挡墙地震土压力计算方法,除拟静力法中涉及到的墙背摩擦角、土体摩擦角等参数以外,此计算方法还考虑了土体粘聚力、墙体和填料的放大效应、地震剪切波和纵波的时程与相变效应等影响因素,并且可以直接得到地震时墙背土压力的非线性分布的解析解。较拟静力法,此方法更为完善,也更具合理性。     

路基挡墙黏性土主动土压力计算误差分析——以某二级公路挡墙为例

对某二级公路路肩式挡墙墙背黏性土主动土压力采用了常见的两种方法计算,即经典库伦理论的等效内摩擦角法和力多变形法。计算结果表明,这两种方法计算出来的该挡墙的抗滑动稳定系数误差达到33.4%,并且,随着墙高的增加,误差增加很快。因此,在设计高墙时,应酌情降低D,在计算黏性土的主动土压力时,最好是按照实际测定的c、值,采用力的数解法计算。     

重力式挡土墙墙背土压力及其分布的研究

库伦土压理论问世以来,其压力分布问题一直未获圆满解决。湖南省交通科学研究所从1976年开始进行专题研究,通过理论推导和试验验证,导出了重力式挡土墙墙背主动土压力的非线性分布解。在1986年发表予《中南工路工程》上的“粘性土对挡墙侧压力的非线性分布”一文的基础上,将土压力分布的理论计算公式推广至填料面倾斜的情况,其理论计算方法的要点包括: a.公式推导时所用的假设条件是在库伦假设的基础上加以扩展的;b.公式适用于包括粘性土在内的任何土质,c.重力式挡土墙墙背主动土压力分布强度P的表达式是本理论推导的基本公式,据此计算的主动土压力合力作用点位置,低时不到0.25H,高时可达0.45H左右;d.由P积分求得的合力表达式与用滑楔整体静力平衡法求得的合力公式一致;e.对于理想砂土,本理论导出的合力表达式的简化形式与库伦公式完全相同。介绍的理论计算方法,不但拓宽了库伦主动土压力理论的适用范围,而且解决了主动土压力沿墙高的分布问题。     

墙背及填土面倾斜刚性墙承受的地震主动土压力研究

地震多发区的刚性挡土墙设计,确定地震主动土压力大小及合力作用点位置至关重要,但以往国内外学者多采用拟静力学法进行分析计算.为使理论分析更贴近实际,设地震时墙后填土受到正弦式稳态振动作用并考虑时间和相位差,采用拟动力学的极限平衡方法(仍假定土中破裂面为平面),分析并建立了无粘性填料的墙背及填土面倾斜刚性挡墙地震主动土压力系数、压应力分布及其合力计算公式.在此基础上,探究了填土摩擦角φ、墙背与土摩擦角δ、墙背倾角α、填土面倾角i以及水平与竖向地震加速度对最危险破裂面倾角θ、主动土压力系数及土压应力分布的影响.与已有分析方法比较,该文提出的地震主动土压力呈非线性分布的结论更加符合工程实际.     

重力式挡土墙稳定性影响因素分析

对可能影响重力式挡墙稳定性的因素进行考察,分析各因素对重力式挡墙抗滑移、抗倾覆和路基整体稳定性的影响。结果表明背后填料对挡墙的抗滑移、抗倾覆和路基整体稳定性均有较大影响,填料的内摩擦角越大,挡墙的稳定性越强;重力式挡土墙的截面尺寸对稳定性的影响程度不同,挡墙背坡倾角坡度、面坡倾角坡度和墙趾宽度对挡墙抗倾覆稳定性的影响较明显,基底倾角对抗滑移稳定性更敏感,增加凸榫对抗滑移和整体稳定性均有较大提高。     

填料参数对路堤和路肩挡墙土压力的影响

从理论计算和实践经验两方面分析填料参数和土压力之间的关系及其对路肩、路堤挡墙的影响。填方边坡较高时,其土压力对填料参数的变化很敏感。填方边坡高于8 m时应慎用路堤墙。如设置桩板式路堤墙,应提高安全系数。     

RB位移模式下黏性土非极限土压力研究

针对经典朗肯与库仑土压力理论的适用范围较小且未能考虑挡墙位移对土压力的影响这一事实.根据已有文献对准主动状态下土体摩擦角、黏聚力发挥值与位移关系的研究,采用位移有效面积比方法将该关系量化至绕墙底转动位移模式挡墙,在此基础上结合斜向层分析法推导了考虑填土的黏聚力、墙土间黏着力、均布超载作用等条件下的非极限主动土压力合力及其作用点位置、土压力分布计算式.相应简化条件下,该公式能够简化为朗肯、库仑理论计算式.算例分析结果表明:理论计算值与试验实测数据基本吻合,初步获得了绕墙底转动位移模式下黏性土非极限土压力随位移变化的规律.     

挡墙后粘性土被动土压力的薄层微元法

基于水平层分析法的思想,采用薄层微元法,推导了考虑挡墙墙高、墙背倾角、填料面仰角、均布超载、填料重度、填料摩擦角、填料与墙背粘结力和摩擦角(外摩擦角)等条件下的粘性土被动土压力公式的解析解,采用图解法给出了临界破裂角的显式解答.并分析了这些因素对被动土压力临界破裂角、被动土压力强度分布、土压力合力大小和作用点位置的影响...     

管棚预支护条件下水下隧道开挖面三维稳定性分析

基于塑性极限分析理论,建立了考虑渗流力的管棚预支护条件下隧道开挖面三维稳定性分析模型,由此确定开挖面的极限支护压力。结合深圳地铁实际工程,采用该方法计算得到的开挖面极限支护压力与流固耦合数值计算结果吻合较好,验证了该方法的合理性,进而研究了管棚预支护对隧道开挖面渗流力的影响,分析了地下水位和管棚剩余长度与开挖面渗流力的关系。分析结果表明:渗流力对隧道开挖面稳定性有显著的影响,而且渗流力与地下水位呈线性关系,当隧道在富水地层施工时,必须考虑渗流力对隧道开挖面稳定性的影响;采用管棚预支护可以显著地减小隧道开挖面处的渗流力,但当开挖面前方管棚剩余长度超过2倍洞径时,再增加管棚长度对减小开挖面渗流力的效果不明显。     

土钉墙地震动力分析及抗震设计方法

为了深入了解地震作用下土钉墙动力特性,并为其提供实用的动力分析方法,基于动力Winkler地基模型,建立了考虑面板、坡后土体及土钉协同工作的土钉墙动力分析模型,并进行了求解.该模型将面板处理为弹性地基梁,将土钉处理为一个弹簧和阻尼来替代.基于建立的计算模型和震害模式给出了其抗震设计方法,并结合具体工程实例进行了地震作用动力分析及抗震设计,最后与动力离心试验进行了验证.结果表明:土钉墙延性大,具有良好的抗震性能;土钉的峰值轴力连线与静力作用下相似;提出的分析方法对土质较均匀的边坡是可行的,为土钉墙的地震分析及抗震设计提供了一种新的途径.     

组合位移模式下刚性挡土墙非极限主动土压力

合理确定水平土层间剪切作用是计算任意位移模式下挡墙土压力的关键,相关计算理论在考虑剪应力时缺乏一定的理论依据和试验支撑。针对组合位移模式下的刚性挡土墙,首先基于考虑位移效应的Mohr应力圆,得到由土拱效应导致主应力偏转所产生的剪应力;在此基础上,由直剪试验比拟土层错动作用,建立了剪切系数与位移模式参数n的幂函数关系式。将其应用于改进的水平层分析法,得到了组合位移模式下刚性挡土墙非极限主动土压力的求解方法。某些单一位移模式下挡墙土压力理论解为本文的特解,说明本文理论推导的可靠性。参数研究表明:RTT模式下,非极限主动土压力呈凸曲线分布,峰值位置随n的增大而上移,且高于已有理论解;RBT模式下,非极限主动土压力呈凹曲线分布,其曲率大于已有理论解;随着n的增大,合力作用点位置会降低,降低幅度与墙顶位移呈正相关;合力作用点位置随墙土摩擦角与内摩擦角比值的增大而增大,当墙土摩擦角大于0.7倍内摩擦角时,增长幅度尤为明显。     

基于非饱和土理论的降雨入渗路基稳定性分析

采用非饱和土强度理论和极限平衡法,得出考虑降雨入渗渗流力作用下的路基稳定性计算公式。把一定降雨强度和降雨持续时间下的路基稳定性转化为对应入渗深度内的渗流力作用下的路基稳定性。通过渗流力把入渗深度引入安全系数的计算公式,并通过安全系数对入渗深度求导,分析入渗深度对路基稳定性的影响及其原因。最后通过具体算例,讨论降雨对路基稳定性的影响。     

降雨入渗条件下路基稳定性分析

采用非饱和土强度理论和极限平衡法,得出了考虑降雨入渗渗流力作用下的路基稳定性计算公式。把一定降雨强度和降雨持时下的路基稳定性转化为对应入渗深度内的渗流力作用下的路基稳定性。通过渗流力把入渗深度引入安全系数的计算公式,并通过安全系数对入渗深度求导,分析了入渗深度对路基稳定性的影响及其原因。通过算例,讨论降雨对路基稳定性的影响。     

均质黏性土挡土墙地震被动土压力计算

在Mononobe-Okabe理论的基础上,采用拟静力分析法和水平层分析法,推出地震条件下黏性均质填土挡土墙的被动土压力强度分布函数计算式、土压力合力作用点位置高度计算式和墙后土体破裂角计算式。通过与朗肯和库伦土压力理论算例的计算结果进行比较,验证了所推出的计算式的合理性和正确性。因公式推求的条件更为一般化,限制性较小,适用性较强。     

挡土墙墙后土体放坡卸荷时土压力计算方法研究

挡土墙后面土体放坡卸荷可以减小挡土墙上的主动土压力,但目前还没有相应的计算方法。根据墙背土体放坡时土楔达到主动极限平衡的条件,推导出作用在墙背的主动土压力计算公式,并计算了土楔与水平方向的夹角。     

两种土压力理论在仰斜式挡墙中的计算比较

Rankine、Coulomb土压力理论是最有名的两个经典理论,被广泛地应用于挡墙的土压力计算中,但是由于两种理论的基本假设不同,所适用的条件也略有不同.对于仰斜墙背情况下,Rankine理论无法直接计算墙背土压力,但对于墙后的超载以及地下水对土压力的影响考虑比较全面;Coulomb理论可以计算无粘性土在各种情况时的土...     

柔性拉筋式重力墙地震土压力计算方法研究

为有效确定地震荷载作用下柔性拉筋式重力墙的土压力,基于塑性极限分析上限法及拟静力法,采用对数螺旋面作为滑裂面,通过对挡墙后填土进行内能耗散功率与外力功率的计算,建立了拉筋式重力墙地震土压力分析模型。通过算例分析,对比数值模拟与研究提出的算法结果,验证了所提出算法的合理性,并就填土及拉筋的相关参数对地震土压力的影响进行了讨论。结果表明:随着填土强度参数的增加,地震土压力呈非线性减小;土压力随着土工格栅间距的增大而呈非线性增大;随着顶层拉筋长度的增加,土压力呈非线性减小趋势;当顶层拉筋长度大于10 m时,土压力值基本不变。     

设置卸荷板的扶壁式挡土墙土压力计算

在扶壁式挡土墙中设置卸荷板可有效地优化结构受力条件,减小直接作用于墙面板上的水平土压力,提高挡土高度,但该类构筑物的结构受力模式复杂,尤其是土压力的计算直接关系到结构计算的可靠度。分别利用朗金土压力和库伦土压力的静力平衡假定条件进行计算分析,指出了朗金公式在计算此类工况土压力时的缺陷,确定了库伦公式的适用性,给出了土压力的具体计算步骤,并提出了适用于库伦公式的卸荷板设计构造要求,为超高扶壁式挡土墙设计提供参考。     

考虑地面径流动水作用的浅层斜坡稳定性分析

在研究降雨与浅层边坡稳定性时,多考虑降雨入渗造成岩土体基质吸力的减小、孔隙水压力的变化、地下水位的上升以及水对岩土体的软化、劣化效应,却忽略了地面径流动水作用。基于此,引入Navier-Stokes方程描述坡面径流,引入Brinkman-extended Darcy方程描述土体渗流,建立非线性数学模型,推导出坡面径流及土体渗流流速分布,求解出流固界面拖曳力。然后利用刚体极限平衡理论对径流状态下浅层边坡的稳定性进行分析,最后通过实例讨论坡面径流高度、土层厚度、土体强度及边坡倾角对稳定系数的影响,量化地表径流拖曳力效应对浅层边坡稳定性的贡献。结果表明:拖曳力作为一种不利因素,将随着径流高度的增加而增大,当边坡处于临界稳定状态时,较小拖曳力将对边坡稳定产生决定性的影响;斜坡稳定系数对斜坡土层厚度较为敏感,当土层厚度较薄(h=1m)时,坡面径流对斜坡稳定性具有较强的控制作用,坡面径流对斜坡稳定系数的影响达到11.3%;当土层厚度增加到5m时,坡面径流对斜坡稳定系数的影响降到3.3%。