对粘性土朗肯主动土压力理论中一个应力的释疑

更正了粘性土朗肯主动土压力分布示图,更改其间“拉应力”区的提法,提出了广义粘聚力概念。最后还给出了粘性土挡土墙的设计步骤。

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。

墙背粗糙的朗肯土压力理论研究

以经典的朗肯土压力理论为基础,考虑墙背摩擦的影响,利用墙后土体的莫尔-库仑准则、墙背与土体之间的接触面库仑定律,建立了能考虑填土成层、墙背粗糙的朗肯土压力理论。利用FORTRAN语言进行编程计算,将计算结果与传统的朗肯理论进行了对比分析,论证其科学性与适用性,研究其规律性。分析结果表明:利用本文理论计算出的主动土压力大于经典朗肯理论值,而被动土压力小于经典朗肯理论值。

主动与被动状态下墙体侧向位移近似计算

极限状态下墙体侧向位移对土压力计算和支挡结构设计影响显著。根据Rankine变形体和Coulomb刚塑体模型,将墙后土体变形分别当作单剪和直剪试验中试样的剪切过程,以达到极限剪切变形(剪应变或单位长度剪切位移)作为进入主被动状态标准,构建了土体变形与墙体位移的几何关系,提出了反映土体变形与强度特性,同时考虑静止时初始应力状态影响的墙体极限侧向位移近似计算模型。分析表明:土体极限剪切变形、滑移区范围、初始应力状态是影响墙体极限位移的核心要素,其中极限剪切变形占据主导作用,是导致不同颗粒组成及密实程度土体进入极限状态所需墙体位移差异显著的主要原因,而主被动区范围不同和因静止土压力系数k_0<1引起的初始剪切变形,则是被动状态墙体位移远大于主动的关键因素;算例中主动与被动状态下墙体位移与墙高之比分别介于0.5‰～13.2‰和-0.4%～-5.2%,且主动状态下细粒土墙体位移大于粗粒土,计算结果与工程经验及相关文献模型试验基本一致。

平面应变状态下基于统一强度理论的土压力计算

运用统一强度理论,推导了在平面应变状态下的极限应力状态平衡方程,并将其引入Rankine土压力理论并加以改进,提出了基于统一强度理论的主、被动土压力系数及土压力公式。得出基于Mohr-Coulomb强度理论的Rankine土压力公式是该公式的特例。运用工程实例,计算了在不同权系数b值下的土压力沿深度分布曲线,论证了中间主应力σ2对土压力的影响。实例证明考虑中间主应力σ2的土压力计算结果更符合实际情况。

各种复杂边界的朗肯土压力计算

介绍了朗肯理论的原理,根据填土面的形状和外荷载的不同,探讨了不同实际情况下的朗肯主动土压力的计算以及朗肯土压力理论的应用,指出该理论还有待进一步研究。