Coulomb模型下考虑墙体侧向位移的土压力计算

墙体侧向位移对土压力有显著影响。基于墙体位移–土压力关系是墙后土体应力应变特征的宏观体现这一基本认识,通过构建Coulomb土压力模型下的几何与平衡方程,将直剪试验中微观的土体单位长度剪切位移ε同剪应力τ关系转化成宏观上的墙体位移与土压力曲线,推导了极限位移可求、涵盖主动至被动状态全过程的墙体位移–土压力计算模型。分析表明：滑移区范围、初始应力状态及土体的ε–τ关系是影响墙体位移–土压力曲线的核心要素;相对于主动区,被动区范围对墙土摩擦作用更加敏感,导致静止与被动状态之间的位移–土压力关系受墙土摩擦影响更加显著;墙后土体初始应力状态对墙体位移的影响主要体现为静止土压力系数K_0,随着K_0的增大主动与被动状态下的墙体位移相应增加和减小;极限状态下墙体位移与工程经验吻合,理论模型能基本反映土压力随位移的变化规律。

挡土结构位移与土压力关系有限元分析

以天津市文化广场某地铁车站基坑工程为例,应用Midas/GTS建立了基坑开挖施工模型,研究单层土层、多层土层工况下基坑开挖过程中挡土结构的位移—土压力关系曲线。研究结果表明:单层土与多层土的位移土压力曲线能够较好地符合双曲线型,并且随着土层深度的增加,极限土压力随之增加,水平基床系数随深度增加而增加;单层土层与多层土层在深度、土质、位置都相同的情况下,位移与土压力关系曲线能够较好地符合相同的曲线方程。

基坑开挖过程中地下连续墙位移与土压力分析

分析了地下连续墙和土的相互作用机理 ,对墙体位移沿深度的分布进行了有限元分析 ,并与实测结果进行了比较 ,研究了土压力和位移的关系 ,提出了开挖过程中按墙体位移计算土压力。

土压力在位移影响下的近似求解方法

在现有研究的基础上,可以用正弦,指数或双曲线函数来模拟松弛应力,挤压应力与位移之间的关联。从双曲线函数这一方面入手,通过水平基床系数结合邓肯-张模型确定公式中参数,建立了考虑位移非线性影响的主动与被动土压力计算公式。该公式简单易懂,物理含义明确,能够反映位移对土压力的非线性影响,具有较好的可计算性,能够很好的模拟出支护结构土体位移的情况。

双曲线土压力模型适用性分析及工程应用

双曲线土压力模型研究现状是理论研究落后于工程实践。本文计算和绘制各类型土层的土压力在不同位移模式下沿挡墙的分布曲线,总结曲线的变化趋势并与工程实测结果对比,得出两者变化趋势相近的结论。最后,通过试验结果和工程实例,进一步说明双曲线土压力模型在工程应用中的合理性。

基坑开挖中土压力计算模型探讨

根据土压力与位移关系的一般特征,将基坑支护结构上的土压力与位移的关系用双曲线来表示,推导了考虑位移变化影响的土压力计算公式.该公式描述了土压力随位移变化的非线性特征,公式中控制参数可以结合室内试验方便地得到.

影响土压力分布的几种因素

用有限元法对影响悬臂式挡土墙性能的一些主要因素进行了研究和分析 ,并对结果进行了整理 ,从而为此类型挡土结构的土压力计算提供了一种简化的方法 .

关于“盾构隧道施工松动土压力计算方法研究”的讨论

《岩土工程学报》2014年第9期刊登了题为＂盾构隧道施工松动土压力计算方法研究[1]＂的文章（以下称之为＂原文＂）。原文提出了一种可以考虑地层损失和管片刚度的松动土压力计算公式,这一研究内容既新颖也有很强的工程应用价值。不过,原文所给出的研究方法尚存在一些问题,笔者在此提出这些问题,欲与其他学者探讨。（1）位移曲线与土拱曲线是两个概念,因而基于拱顶位移得到的主应力旋转角θ是错误的。

土压力计算中几个问题的探讨

针对土压力计算中传统土压力计算方法的适用性问题、考虑墙体位移的土压力计算问题、不同墙体变位模式下土压力计算问题和水土压力的分算与合算问题,进行了详细的分析与探讨.指出基于极限平衡理论的传统土压力理论与实际出入较大,而现有的考虑墙体位移的土压力计算模型,实质是对主动和被动土压力的非线性插值,是对传统土压力理论的修正;条带平衡法能够导出土压力沿墙背的分布解,与考虑墙体位移的土压力模型结合,可综合考虑墙体变位模式与墙体位移对土压力的影响.关于基坑支护结构上的水土压力,对于沙土可采用水土分算法;对于黏性土,宜采用经以塑性指数与液性指数有关的系数修正的混合算法,从而避免出现夸大或低估静水压力的现象.

土体非线性对水泥土挡墙水平位移的影响

采用比较符合实际的双曲线模型来描述土体与水泥土挡墙之间的非线性相互作用,并假定墙体为刚体,且考虑墙体重量与墙底土的抗剪和抗倾覆作用,得到了表示平衡的非线性方程组.求解时,将其转化为求极值问题的极值点.结果表明:双曲线模型和线性模型算得的水平位移随开挖深度变化的规律基本相似,但双曲线模型的结果较大,且随着基坑开挖深度的增大,两种模型算得的土压力分布的差异越来越大,即土体的非线性的影响也越来越显著.

深基坑支护墙体厚度与位移及内力的关系

利用编制的有限元计算程序 ,结合工程实例分析研究了地下连续墙厚度对支护结构位移及内力的影响规律 。

饱和软土中深基坑主动土压力实测研究

对饱和软黏土中11.0m的深基坑进行了主动土压力与深层位移监测。基坑竖向支护体采用钻孔灌注桩,水平向采用两道钢筋混凝土内支撑。实测主动土压力大于按照朗肯主动土压力公式的计算值,实测值约是计算值的1.20倍,阳角处的主动土压力实测值与计算值的比值大于正常位置的比值,约是正常处的1.13倍。实测主动土压力与墙后土体水平位移关系符合双曲线规律。达到主动土压力状态时,对应的墙后土体水平位移约为开挖深度的0.1%。

膨胀土填料挡土墙土压力问题的讨论

通过一些实验材料,根据膨胀土的物理力学性质,就膨胀土对挡土墙土压力的影响以及计算做了分析,提出了一些减小挡土墙上膨胀土压力的有效措施。

对“盾构隧道施工松动土压力计算方法研究”讨论的答复

首先感谢娄培杰博士对＂盾构隧道施工松动土压力计算方法研究＂（以下简称原文）的关注和讨论,现针对提出的几个问题回复如下：（1）关于位移曲线与土拱曲线的关系问题土拱的形成是土体在力的作用下产生不均匀位移,调动自身抗剪强度以抵抗外力的结果。土拱曲线和位移曲线虽然概念上有所不同,但关系密切。对于土拱曲线的形状,Handy[1]将土拱曲线定义为小主应力轨迹,其形状为悬链线。Park等[2]则假定土拱曲线为一段圆弧曲线。

平动挡墙非极限状态下土体位移及土拱效应研究

文中通过有限元数值计算,就刚性挡土墙平动位移时的墙后土体位移场和主应力拱曲线进行分析,研究土体内摩擦角、弹性模量及墙体位移对位移场和主应力拱曲线影响,探讨利用主应力拱曲线计算挡土墙土压力系数的方法。研究表明,非极限状态情况下,墙后一定范围内的土体形成相对位移区,其形状为倒梯形,其中的主应力拱曲线为以e为底的指数曲线。

挖填条件下锚固板桩墙墙体行为的数值研究

针对用于提供横向土支撑的悬臂式或锚定式板桩墙由于系统刚度相对较低而产生相对较大的变形的问题,采用连续介质力学数值方法,借助有限元数值计算理论对不同土质条件和墙体高度条件下的基坑和回填施工情况进行建模研究,分析了不同土体条件和墙体高度以及施工方法对侧土压力、墙位移、墙体弯矩的影响。研究结果表明:施工方法对作用在墙体上的总侧向土压力的影响不大,对墙体变形和墙体弯矩有显著影响;地基土壤的坚硬程度对墙体变形有着重要的影响,地基土较松时的最大墙体变形比地基土较强时大。

基于Rankine模型的墙体位移–土压力近似计算

墙体位移是影响土压力的核心要素。根据Rankine土压力模型,以试样在单剪试验中的剪切过程近似模拟墙后土体由静止进入极限状态的历程,构建土体剪应变与墙体位移在等极限应变条件下的几何方程和基于点应力状态的剪应力与土压力平衡方程,结合以双曲线表达且与几何方程相匹配的剪应变–剪应力理想非线弹塑性物理模型,建立综合反映土体变形与强度特性及初始应力状态影响的墙体位移–土压力函数关系,讨论极限状态下墙体位移的主要影响因素。分析表明:静止与被动(或主动)状态之间的墙体位移–土压力曲线是土体应力–应变特性的宏观体现,两者随变形的增加呈现出相似的变化规律;主动(或被动)状态下的墙体位移随土体极限剪应变、滑移区范围的增加而增大,随静止土压力系数的降低而减小(或增大);工程设计常用力学指标下的粗细粒土进入主动状态时,墙体位移与墙高之比为0.6‰~15.0‰,被动时为-0.5%^-5.9%,理论分析与相关文献模型试验结果吻合。

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。

黏土中钢管桩拔桩模型试验研究

为了研究桥梁完工后钢管桩拔桩时桩体受力和桩周土受力变化规律,采用模型试验方法,通过对6根不同形式的钢管桩进行拔桩试验,测定不同上拔荷载下桩体的荷载-位移曲线变化、桩身轴力分布和土压力变化并分析规律.试验结果表明:荷载-位移曲线图显示随着上拔荷载不断增大,曲线斜率增大,由较小荷载时的缓变形式逐渐变的陡峭.上拔荷载随着桩径和桩长的增加而增大;等桩径的待拔桩,长度每增加20 cm,桩身轴力相对增加26%;等长度的待拔桩,桩径每增加10 mm,桩身轴力相对增加16%;土压力以待拔桩为中心往四周散开,离桩越远土压力越小;随着拔桩位移的增加,土体应力不断增大.

支挡结构抗震设计的2个关键技术问题

对"5·12"汶川特大地震四川灾区约3000km公路和铁路支挡结构的破坏类型、破坏模式进行了全面调查.根据调查结果,对支挡结构的性能设计和挡土墙墙背地震土压力作用点位置这2个问题进行了讨论,提出支挡结构的抗震设计应考虑墙体位移对支挡结构抗震设计三级设防的要求.对支挡结构的抗震性能可做如下规定:性能要求1:与多遇地震水平一致,位移指数在1.0%以内;性能要求2:与设计地震水平一致,位移指数在3.5%以内;性能要求3:与罕遇地震水平一致,位移指数在6.0%以内.研究表明,地震作用下墙背土压力作用点距挡土墙底的高度为0.45～0.63倍墙高,作用点位置与墙高和墙后土体的性质有关.