降雨和蒸发对非饱和土土压力的影响

为了探讨降雨和蒸发所引起的渗流对非饱和土土压力的影响,本文将基质吸力与渗流的关系式引入到基于统一强度理论的非饱和土抗剪强度公式中,得到了降雨和蒸发条件下考虑中主应力影响的非饱和土抗剪强度公式;结合土体的极限平衡理论,推导出了受降雨和蒸发影响的主动土压力、被动土压力、静止土压力系数公式;最后通过数值算例进行了分析。结果表明:在降雨和蒸发条件下,非饱和土主动土压力最小值为-145kPa,被动土压力最小值为139kPa;而常规方法计算的主动土压力最小值为-13.85kPa,被动土压力最小值为41.57kPa;在降雨和蒸发条件下,非饱和土主动土压力小于饱和土主动土压力,而被动土压力则相反;在非饱和土中,降雨和蒸发所引起的渗流使得静止土压力系数随着与地下水位距离的增加而减小,在地表附近将会达到-1;而在饱和土中,本算例中各计算点的静止土压力系数总是常数(K0=0.5)。     

临近既有地下室平动模式挡土墙主动土压力研究

对于挡土墙距既有地下室很近,挡土墙与既有地下室外墙之间的填土宽度有限的情形,采用经典的库伦、郎肯土压力理论计算挡墙主动土压力是不合适的,设计偏于保守.本文基于库伦滑动土楔假定,考虑地面超载以及墙土之间的摩擦作用,推导出了临近既有地下室的挡土墙主动极限状态下滑裂面倾角和主动土压力系数的解析公式.分析结果表明滑裂面倾角、主动土压力系数与填土宽高比、土内摩擦角、墙土摩擦角以及地面超载等因素有关.并与经典土压力理论及前人研究成果进行对比,所得结论对实际工程有参考价值.     

截面型式及槽宽比对高填明洞土压力影响分析

利用离散元软件PFC2D,考虑到土体的离散性与不均匀性,通过分析洞顶平均竖向土压力、内外土柱相对沉降差以及颗粒间接触力链的变化规律,探讨截面型式(矩形、1/4拱形、1/2拱形)及槽宽比(B/b=1.5∶1,2∶1,3∶1,4∶1)变化对高填黄土明洞土压力的影响,结合顾安全公式,分析高填明洞沉降差与土压力间的函数关系,并修正该函数,使其可以适用与不同的截面型式与槽宽比下的高填明洞。结果表明：(1)B/b确定,明洞采用矩形截面时,接触力链在洞顶分布,平均土压力更大,明洞采用拱形截面时,平均土压力更小,但拱顶存在局部应力集中现象;(2)明洞截面型式一定,随着B/b的增大,洞顶平均竖向土压力与沉降差均随之增大,当B/b较小时,边坡作用增强,外侧土柱沉降降低,对内土柱的作用力变小,从而导致明洞顶竖向土压力更小;(3)内外土柱沉降差与附加土压力呈线性相关,相对于矩形截面,拱形截面下较小的沉降差会产生相同的附加土压力,更有利于结构的稳定。     

温度影响下不同含水率细砂中土压力盒测试结果试验研究

在长期的工程监测中,土压力盒的测量精度易受到周围土体环境温度变化的影响。为了提高土压力测量值的可靠度,本文将电阻应变式微型土压力盒埋设于装填有不同含水率细砂的标定桶中,运用冻融循环箱模拟温度变化环境,系统研究了温度循环变化时多个因素对土压力盒测量结果的影响。通过试验研究发现：标定桶内砂土的温度从20°C降低到0°C再升高到20°C的单个冻融过程中,温度对土压力盒测量压力值的影响较大,且得到的温度标定系数为负值,细砂的含水率对土压力盒的温度标定系数的影响相对较弱,采用较小量程的土压力盒以及细砂上部载荷量的增加会使土压力盒的温度敏感性增强;冻融循环次数的增多,会造成土压力盒测量值的损失。     

从深基坑护壁桩桩身弯矩分析桩侧土压力

根据某高层建筑深基坑护壁桩从实测钢筋应力求得的桩身变矩,用数值分析的方法,对桩侧土压力的分布和大小进行了反分析,所得结果与经典土压力理论有显差别,中用土拱的概念对桩侧土压力的分布进行了解释,并给出了桩侧土压力建议图式。     

考虑墙体位移模式的成层土动主动土压力研究

为了分析墙体位移模式对成层土动主动土压力的影响,本文基于水平层法,提出一种考虑墙体位移模式影响的成层土动主动土压力计算方法。借助矩阵方程的求解方法,简化了繁复的土压力强度计算式推导工作。利用Fortran语言编制计算机程序,实现了复杂情况下动主动土压力的快速计算。分析了不同位移模式下动主动土压力强度分布、土层微段单元顶底面上的等效黏聚力和等效内摩擦角对不同位移模式下动主动土压力强度分布、土压力对墙踵力矩最大值的影响等问题。分析结果表明:绕墙顶转动(RT)模式下动主动土压力强度分布呈向内收敛的趋势,应力集中于墙体偏上部,绕墙底转动(RB)模式下动主动土压力强度分布呈向外发散的趋势,应力集中于墙体偏下部;等效内摩擦角对动主动土压力强度分布的影响较大;动土压力对墙踵产生最大力矩时的破裂面并非产生动主动土压力时的破裂面。     

基于环圈仪的土压力传感器标定技术分析

合理地进行土压力传感器标定是提高土压力测试精度的基本保证,环圈仪由于克服了侧壁摩擦的影响,被认为是一种良好的标定设备。运用有限元分析,探讨了环圈仪侧壁与土介质摩擦接触条件、加载板与土介质表面的不均匀接触状态、土压力传感器与土介质的刚度不匹配等因素对环圈仪内土介质应力场分布特征的影响。基于环圈侧壁和加载板等边界条件与土压力传感器本身引起的土介质应力场变化范围互不叠加的原则,提出了环圈仪直径和高度的确定方法。通过试验对环圈仪减小侧壁摩擦的效果进行了验证,利用环圈仪进行标定试验得到的匹配误差与理论计算结果吻合很好,验证了环圈仪标定土压力传感器技术的可靠性。     

库仑土压力的变分法研究

以滑动体静力平衡的两个力平衡方程为基础,引入拉氏乘子,将土压力问题以变分学观点来描述,转化为确定含有两个函数自变量的泛函极值问题。依据泛函取极值时必须满足的欧拉方程,得出了主动土压力和被动土压力在取极值时,墙后土体的破坏是沿平面滑动。然后,将土压力的泛函极值问题进一步转化为带有约束的函数极值问题。这种函数极值可利用M atlab6.1优化工具箱提供的fm incon函数进行求解。当土体的粘聚力等于0时,土压力计算结果与库仑土压力理论解完全一致;而当土体的粘聚力不等于0时,归纳给出了相应的土压力计算公式。     

IMPROVEMENT OF THE METHOD OF DETERMINING THE HEIGHT OF ACTION POINT OF COULOMB ACTIVE EARTH PRESSURE

库伦主动土压力作用点位置高度确定为墙高的1/3 处，分析表明这一结论及其推求过程不尽合理.为解决此问题，针对墙后滑动土楔体的受力情况，根据三力汇交原理，考虑墙背土压力的分布与土楔体对其下稳定土体的压力分布的相关关系，采取几何推导方法，得出了主动土压力作用点位置高度表达式；进一步分析了作用点高度对影响因素的敏感性，结果表明其敏感性从大至小的排序为：墙背倾角、内摩擦角、外摩擦角、填土坡角.     

临近复合地基侧向土压力模型试验方案设计研究

为了研究刚性桩复合地基对邻近支护结构侧土压力的影响,在室内模型试验方案设计前,通过有限元软件建立了邻近天然地基与复合地基模型进行数值模拟研究,对不同地基形式下静止挡墙侧土压力分布规律进行预估。两组数值模拟结果对比表明:复合地基土压力分布规律不同于天然地基,当复合地基褥垫层下方桩间土应力与天然地基土应力相同时,天然地基对挡墙相同位置处的墙侧土压力的附加作用效果要明显大于复合地基,但在"载荷传递效应"作用下,复合地基对挡墙侧向土压力的影响随着加载量的增加,逐步向更深处土体传递;与天然地基相比,复合地基对挡墙侧向土压力的影响在浅部土层相对较弱,但在深部土层中较强,并且在桩端应力集中对挡墙底部侧向土压力影响尤为显著。     

Distribution of active earth pressure of retaining wall with wall movement of rotation about top

Based on the Coulomb‘s theory that the earth pressure against the back of a retaining wall is due to the thrust exerted by the sliding wedge of soil from the back of the wall to a plane which passes through the bottom edge of the wall and has an inclination equal to the angle of O, the theoretical answers to the unit earth pressure, the resultant earth pressure and the point of application of the resultant earth pressure on a retaining wall were obtained for the wall movement mode of rotation about top. The comparisons were made among the formula presented here, the formula for the wall movement mode of translation, the Coulomb‘ s formula and some experimental observations. It is demonstrated that the magnitudes of the resultant earth pressures for the wall movement mode of rotation about top is equal to that determined by the formula for the wall movement mode of translation and the Coulomb‘s theory. But the distribution of the earth pressure and the points of application of the resultant earth pressures have significant difference.     

DESIGN OF LATERAL SOIL PRESSURE MODEL TEST SCHEME FOR ADJACENT COMPOSITE FOUNDATION1)

为了研究刚性桩复合地基对邻近支护结构侧土压力的影响,在室内模型试验方案设计前,通过有限元软件建立了邻近天然地基与复合地基模型进行数值模拟研究,对不同地基形式下静止挡墙侧土压力分布规律进行预估。两组数值模拟结果对比表明：复合地基土压力分布规律不同于天然地基,当复合地基褥垫层下方桩间土应力与天然地基土应力相同时,天然地基对挡墙相同位置处的墙侧土压力的附加作用效果要明显大于复合地基,但在"载荷传递效应"作用下,复合地基对挡墙侧向土压力的影响随着加载量的增加,逐步向更深处土体传递;与天然地基相比,复合地基对挡墙侧向土压力的影响在浅部土层相对较弱,但在深部土层中较强,并且在桩端应力集中对挡墙底部侧向土压力影响尤为显著。     

圆弧型墙背下的主动土压力研究

基于平面滑裂面假设,采用水平层分析法计算墙背为圆弧型情况下的挡土墙主动土压力及其分布情况,分析了挡土墙与墙后填土的各参数对主动土压力大小及分布的影响。计算结果表明,随着挡土墙倾斜角的减小,土压力分布曲线由凸曲线变成凹曲线。最后通过算例将圆弧型墙背下主动土压力及分布的计算结果与平面墙背下的进行分析对比,结果表明当墙背倾斜...     

基于对数螺旋滑裂面的有限宽度土体被动土压力计算方法

基于半无限空间假定的经典朗肯和库仑土压力理论无法准确求解有限宽土体的被动土压力．为了求得不同宽度及墙土摩擦角影响下的被动土压力,首先,基于对数螺旋滑裂面假定,建立大主应力与滑裂面的耦合关系,结合应力莫尔圆导出了滑裂面与两侧墙体的夹角,提出了有限宽度土体的滑裂面控制方程;然后,通过对滑动土楔薄层单元应力分析,推导出被动土压力的大小和分布表达式;最后,采用离散元软件对不同宽度填土进行单侧挡墙平动模式下的被动土压力试验模拟,结果表明,所提出计算理论与数值模拟结果基本一致．该方法求解形式简单,具有很好的工程应用价值．     

Upper bound limit analysis of active earth pressure with different fracture surface and nonlinear yield criterion

Conventional calculations of static and seismic active earth pressures of soils on a retaining wall are formulated assuming the soils obeying a linear Mohr–Coulomb yield criterion. However, experimental evidences show that the strength envelopes of almost all geomaterials are nonlinear in nature over a wide range of normal stresses. In this paper, the strength envelope of the backfill behind a retaining wall is considered to follow a nonlinear yield criterion. A simple method is proposed for calculating the static and seismic active earth pressures acting against a retaining wall using a nonlinear yield criterion. This method is based on the upper bound theorem of limit analysis. Both translational and rotational fracture surfaces are employed in the formulation for calculating active earth pressures. Quasi-static representation of earthquake effects using a seismic coefficient concept is adopted for seismic active earth pressure calculations. Instead of using directly the actual nonlinear yield criterion, a linear Mohr–Coulomb yield criterion, which is tangential to the nonlinear yield criterion, is used to formulate the active earth pressure problem as a classical nonlinear programming problem. A nonlinear sequential quadratic programming algorithm is used to search for the maximum solution. In order to assess the validity of the proposed method, values of active earth pressures for different values of seismic coefficients and nonlinear parameters in the yield criterion are calculated and compared with solutions obtained using an extended Rankine’s active earth pressure theory. For the case of static active earth pressure, the upper bound solutions using the present method with a translational fracture surface are equal to the extended Rankine’s theoretical solutions and are slightly smaller than those obtained using the present method with a rotational fracture surface. For the case of seismic active earth pressure, numerical results obtained using the present method with a rotational fracture surface is very close to the extended Rankine’s theoretical solutions. A study is conducted to investigate the effects of the parameters in the nonlinear yield criterion on the active earth pressures.     

Rankine pseudo-static earth pressure for c–ϕ soils

This study provides an analytical solution for calculation of seismic active earth pressure on the back of a rigid wall retaining cohesional–frictional (c–φ) soil. The proposed formulation is based on the conjugate stress concept, without employing any additional assumptions, similar to Rankine's original earth pressure formulation. The effects of sloping backfill and wall inclination are considered. In addition, a closed form solution has been derived for the soil–wall friction angle as a function of inertial forces and problem geometry for any given pseudo-static acceleration, as opposed to the constant value commonly employed in practice. The net seismic active force calculated based on the proposed formulations is found to be comparable with those obtained from previously published methods.     

边坡支护结构荷载取值问题研究

边坡支护结构上的荷载一般采用传统的土(岩)压力理论计算,本文对这种荷载取值方法存在的问题进行了分析,提出了以稳定性为基础确定边坡支挡结构上荷载的方法,该方法能弥补现行荷载取值方法的不足。     

挡土结构物随机地震响应分析及动力可靠度研究

本文提供了一种简单的确定性数值方法,来分析在平稳随机地震荷载作用下的结构随机地震响应及动力可靠度。该方法基于有限元动力分析软件,以单位加速度脉冲函数作为地震荷载的输入,当计算出结构的脉冲响应函数后,再运用傅立叶变换得到随机激励和结构响应之间的传递函数,由此来计算结构的均方根响应和峰值响应。基于此方法,分析了挡土结构物在平稳随机地震荷载作用下的位移、弯矩、基底水平合力、基底竖向合力以及沿墙高的土压力极值的随机地震响应及动力可靠度。从分析结果可以看出:用Kanai谱模型的计算值比欧进萍谱模型的计算值更趋保守,而把响应过程当作马尔可夫过程似比泊松过程更精确。