基于土拱效应和剪应力作用的挡土墙主动土压力分析

摘要

挡土墙土压力问题一直是土力学领域的一个重要课题。经典的库仑和朗肯土压力理论认为土压力沿墙高呈线性分布，这与许多的场外或室内试验结果并不相符。因此，如何比较准确地描述作用在挡土墙的土压力对解决墙土接触问题至关重要，对此所做的研究很有必要，也很有意义。
　　现有理论认为土拱效应是导致土压力呈非线性分布的主要原因。基于土拱效应的土压力研究主要针对砂性填土平动模式的情况，对墙后为多层填土和有限填土的情况研究还比较少，因而有必要对多层填土和有限填土的土压力问题进行分析。此外，许多研究在分析平动情况的土压力时，认为水平土层间不存在剪应力，然而考虑剪应力互等定理可知水平土层间一定存在剪应力，不能忽略。本文在前人研究的基础上，基于水平层分析法，考虑土拱效应和水平土层间剪应力作用对墙后主动土压力问题进行了比较深入的研究，所做的主要工作及结论如下：
　　（1）首先对墙后为半无限均匀填土的土压力问题进行了分析。与已有理论对比发现，将填土滑裂面假定为库仑滑裂面是合理的；假定所采用的拱形对土压力合力及合力作用点并无明显影响，而滑裂面形状是影响土压力合力及合力作用点的主要因素；此外，侧向土压力系数与所假定的拱形和滑裂面没有必然联系，主要受填土内摩擦角和墙土摩擦程度的影响。与不考虑剪应力作用相比，考虑剪应力作用使得填土上部土压力变小而下部土压力变大，从而使合力作用点高度降低。
　　（2）将上述计算理论推广到墙后为多层填土的情况，结果表明有无考虑土拱效应几乎不影响滑裂面倾角和土压力合力。与不考虑土拱效应和剪应力作用的研究对比，考虑土拱效应和剪应力作用会影响土压力的分布，使其上部变小，下部变大，进而影响合力作用点的位置，使其较未考虑时低，但仍高于库仑理论值。
　　（3）最后，分析了墙后为有限填土的土压力问题。发现填土中出现的滑裂面倾角要远远小于库仑理论值，墙土摩擦角及挡土墙与岩坡间的距离是影响土压力合力及合力作用点的主要因素；某些情况下，有限填土土压力合力会大于经典土压力理论值，此时若采用经典理论进行支护设计会偏不安全。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 挡土墙土压力研究现状

1.3 本文研究的主要内容

2 刚性挡土墙主动土压力分析

2.1 引言

2.2 土拱效应土压力分析

2.3 结果对比与分析

2.4 本章小结

3 分层填土主动土压力分析

3.1 引言

3.2 土拱效应土压力分析

3.3 结果对比与分析

3.4 本章小结

4 有限填土主动土压力分析

4.1 引言

4.2 土拱效应土压力分析

4.3 结果对比与分析

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 工作展望

参考文献

致谢

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