有限土体主动土压力计算

建立在半无限土体假定基础上的朗肯、库仑土压力理论并不适用于有限土体土压力的计算。根据实际情况,建立有限土体土压力计算模型,基于极限平衡理论及平面滑裂面假定,在考虑土黏聚力及有限土体宽度的基础上,推导有限土体滑裂面剪切破坏角的数学表达式,并建立有限土体主动土压力计算公式。所建立的计算公式表明,有限土体滑裂面剪切破坏角不再是库仑土压力理论给出的定值45°+/2,而是一个变量,与计算深度、土内摩擦角、土黏聚力及有限土体宽度有密切关系。通过算例分析发现,有限土体滑裂面剪切破坏角随深度增加成非线性增长;而与土黏聚力和有限土体宽度成负相关;随着土内摩擦角的增大,剪切破坏角先是减小,随后增大。最后,将有限土体土压力计算结果与朗肯土压力进行对比,证实了有限土体主动土压力计算公式的合理性。

粘聚力对土压力计算的影响

本文在综合考虑土的粘聚力的前提下,通过对挡土墙后的滑动棱体进行受力分析,推导出了主动土压力的计算公式,并把该公式的计算结果与库仑土压力计算结果通过算例进行了比较,说明了计算土压力时综合考虑粘聚力的必要性及合理性。

倾斜挡墙黏性填土非极限主动土压力计算

朗肯理论局限于求解墙背铅直且光滑,墙后填土位移达到极限状态的土压力,因而开展倾斜粗糙墙背的非极限主动土压力的理论研究具有重大意义。将墙后黏性填土滑裂体分为弹性区和塑性区两部分,并基于非极限状态下的虚功原理,建立了能量守恒方程,推导了张拉裂缝深度及潜在滑裂面的解析式。在此基础上,考虑了土拱效应,并通过摩尔应力圆,得到了水平应力、竖向应力的表达式,由水平层分析法建立受力平衡方程,推求了倾斜挡墙黏性填土非极限主动土压力分布、合力大小、合力作用点深度的理论表达式。当满足朗肯假设时,朗肯裂缝深度、滑裂面倾角、合力值为其特解。由两例模型试验验证了公式的合理性。研究表明:张拉裂缝深度与填土内摩擦角φ_(m)、填土黏聚力c_(m)、墙土摩擦角δ_(m)、墙土黏聚力c_(wm)、墙体位移比η呈正相关,与墙背倾角ε呈负相关。潜在滑裂面倾角大小与c_(m)无关,随ε、φ_(m)、η的增大而增大,而δ_(m)、c_(m)对其影响则相反。墙背光滑时,土压力近似呈线性分布,合力作用点深度与朗肯解接近;墙背粗糙时,土压力则呈凸曲线分布,上部本文解大于朗肯解,下部反之,其大小随η、φ_(m)、c_(m)的增加而减小,峰值随ε的减小而有所提高,c_(wm)对其影响甚微,合力作用点深度仅在俯斜式挡墙发生较大位移时才可能低于朗肯解。

复杂条件下挡土墙塑性临界深度极限上限分析

塑性临界深度计算是黏性土主动土压力计算中一项重要的内容,目前规范中给出的计算公式仅适用一些特殊情况。因此,应用极限上限分析理论,将与挡墙顶部相邻滑裂面为折线的滑楔体作为研究对象,针对多种因素对塑性临界深度的影响,推导了平移模式下挡墙塑性临界深度计算公式。研究结果表明:极限破裂角并不是定值,而是随计算参数变化而变化;塑性临界深度不仅受填土黏聚力、内摩擦角的影响,而且与墙-土黏聚力、墙背倾角、填土倾角和裂缝深度有关;经典朗肯塑性临界计算公式为文中计算公式的一个特例,文中计算公式相比其他计算公式适用性更广,计算结果更接近实测值。