竖井衬砌主动土压力在一般环向压应力系数下的简化滑移线解(英文)

引进一个广义环向压应力系数来修正空间轴对称滑移线问题中的哈尔-卡门(Haar-Von Karman)完全塑性假定, 采用简化滑移线方法, 在竖井衬砌后背光滑,水平填土的条件下,得到竖井衬砌上主动土压力的解析式。分析表明:环向压应力系数对竖井衬砌上的主动土压力有较大的影晌,若采用哈尔-卡门完全塑性假定,其所求得的主动土压力最小,在工程应用中偏于危险。笔者建议在工程应用中采用环向压应力系数为静止土压力系数 K0时所求得的竖井衬砌上的主动土压力值。

引入环向压应力系数的竖井井壁空间被动土压力新解

若采用哈尔-卡门完全塑性准则,通过简化滑移线法求解的竖井井壁空间被动土压力值偏大,在工程应用中偏于保守。为了更加准确地计算竖井井壁的空间被动土压力值,引入一个环向压应力系数,对哈尔-卡门完全塑性准则进行修正,此时井壁围岩微元体上径向正应力最大、环向正应力次之、轴向正应力最小,并针对轴对称竖井围岩被动极限平衡状态开展分析,从而推导了一般环向压应力系数下竖井井壁空间被动土压力计算新解。分析表明:环向压应力系数对竖井井壁空间被动土压力有较大影响,呈现环向压应力系数越大、井壁空间被动土压力值越小的特点。建议在工程应用中,采用环向压应力系数为静止土压力系数的倒数时的竖井井壁空间被动土压力值。

基于Mogi-Coulomb强度准则的竖井井壁土压力广义解

为了解决在工程中采用基于哈尔-卡门假定的别林赞茨叶夫主动土压力偏危险的问题,引入一个环向压应力系数,对上述假定进行修正,通过对竖井围岩进行弹塑性分析,推导了竖井围岩的空间主动土压力解析解。分析表明,中间主应力系数b=0.1、0.2、0.3、0.4和0.5时竖井井壁空间主动土压力较b=0或1.0时分别减小23.0%、42.6%、57.7%、67.2%和70.5%,随着b值的增大,竖井围岩拉张区开裂深度增大;随着环向压应力系数ζ的减小,竖井井壁空间主动土压力分别增大29.4%、65.2%、109.2%和163.3%,随着ζ值的减小,竖井围岩拉张区开裂深度随之减小。通过将本文推导的空间土压力与平面应变条件下的朗肯土压力进行对比发现,不同工况下本文空间主动土压力较朗肯土压力约减小33%~86%,因此,在工程中采用朗肯土压力偏保守而造成井壁支护材料的浪费。