非极限状态主动土压力与填土张拉裂缝研究

为了进一步完善非极限状态主动土压力计算中的不足,并就填土张拉裂缝深度的理论计算展开研究,以复杂工况下刚性挡土墙为研究对象,综合考虑挡土墙变位模式、填土种类、墙背与填土面倾角、墙土摩擦、填土张拉裂缝影响及超载作用等因素,基于薄层单元法,并结合墙土相互作用强度参数与位移的非线性关系,推导得到一种非极限状态主动土压力计算公式;通过与文献特例、试验数据比对,验证了所构建公式的合理性。当墙背填土为黏性土时,利用土压力计算公式及挡土墙模型中的几何关系,建立了填土张拉裂缝深度与挡土墙位移的关系方程,并绘制出不同影响因素下裂缝深度随挡土墙位移的变化曲线,其变化规律与模型试验结果基本吻合。研究结果表明:考虑因素的增多使得非极限状态主动土压力计算过程变得复杂,但假设条件与实际工况更加接近,其计算误差得以降低,且通过迭代法计算方程可以得到满意的数值解;张拉裂缝开展深度随挡土墙位移呈非线性增长,在位移初期增长较快,而接近极限位移时裂缝开展趋于稳定;不同因素对于填土张拉裂缝开展产生的作用存在差异,其中填土内摩擦角和黏聚力影响显著,超载和填土面倾角影响次之,墙背倾角影响最小;降低填土抗剪强度,增加超载以及选择仰斜式挡土墙均有助于抑制张拉裂缝的开展。

非极限状态主动土压力的组合计算模型及工程应用

为了拓展基坑工程中非极限状态土压力的计算模式,根据凸最优化理论提出一种组合计算模型;通过应用功的互等定理和构造拟合函数等手段,构建了线性与非线性变形工况下权重系数的统一计算公式;分别借助灰色预测模型、改进的桩身侧向位移法,给出时间维度与空间维度下非极限位移的计算依据,推导出非极限位移的时空耦合计算方程.实例验证表明,非极限位移和非极限状态土压力公式的计算精度均满足工程要求.将预设报警值与极限位移的比值作为基坑稳定性的判据,采用现场监测与数据反演相结合的方式制定出基坑报警值设定流程图,对保障现场施工安全具有指导意义.

一种非极限状态主、被动土压力计算方法

为了完善非极限状态主、被动土压力计算方法中的不足,以刚性挡土墙为研究对象,采用加权组合的数学思想构建了一种非极限状态土压力计算模式。利用非极限状态土压力与静止土压力、松弛应力、挤压应力三者的关系方程,并引入松弛应力发挥系数和挤压应力发挥系数,分别推导得到非极限状态主、被动土压力的加权组合计算模型;借助非极限状态侧土压力系数与填土内摩擦角、墙土摩擦角的关系式,得到一种求解加权组合计算模型的计算方法;通过引入非极限状态墙土摩擦角与位移比的关系公式,在非极限状态土压力与挡土墙位移之间建立了对应关系。结果表明:本研究方法与经典理论计算结果基本吻合,验证了边界条件的合理性;当挡土墙位移处于非极限状态时,本研究方法较已有文献方法的计算结果更接近于试验数据;本研究方法考虑了非极限状态侧土压力系数与土体内摩擦角、墙土摩擦角的非线性关系,更适用于实际工况;在松弛应力发挥系数、挤压应力发挥系数作为加权组合计算模型中的权重,可以直观反映出应力变化对于非极限状态主、被动土压力的影响程度,为构建土压力计算模式提供了思路;由于墙土摩擦角实测数据偏少,其数值演变规律有待进一步探明,导致本研究方法的计算精度仍有一定提升空间。

基于变形控制的悬臂式支护结构嵌固深度计算方法

随着我国基本建设工程的进一步推进,基坑工程设计理论水平也得到了很大的发展,传统的按承载力设计的方法正逐渐过渡为按变形控制设计.基于提出的考虑位移的非极限状态土压力计算方法,以支护结构的位移为控制变量,通过力矩平衡建立并求解了悬臂式基坑支护结构的抗倾覆稳定控制方程,可获得基于变形控制的悬臂式支护结构临界嵌固深度.根据计算结果,进一步分析了支护结构与土体间外摩擦角、土体内摩擦角、基坑开挖深度以及支护结构控制位移等参数对支护结构临界插入比的影响.研究结果表明:外摩擦角和土体内摩擦角越大,越有利于支护结构的稳定,支护结构的临界插入比越小;传统极限平衡法获得的插入比计算结果偏于不安全,且不安全程度随内摩擦角减小加剧;基坑支护结构的控制位移对临界插入比具有显著影响,控制位移越小临界插入比越大,开挖深度较大时插入比受控制位移影响更明显.