临近既有地下室挡土墙主动土压力研究

摘要

对于临近既有地下室的基坑挡土墙，挡土墙与既有地下室外墙之间的填土宽度是有限的。经典的库伦或郎肯土压力理论是建立在填土为半无限体的假定基础上，因此对于这种填土宽度有限的情形并不合适。本文对临近既有地下室的刚性挡土墙主动土压力问题开展数值分析和理论研究，主要工作如下：
　　 1.采用ABAQUS数值分析软件对不同变位模式下，临近既有地下室刚性挡土墙进行数值模拟。首先对T模式下挡土墙主动土压力进行分析，探讨了填土宽高比、墙土摩擦角以及既有地下室深度对挡土墙土压力的影响。进一步研究了RB、盯模式挡土墙土压力的分布情况，并与T模式情况进行对比。数值分析表明挡土墙主动土压力分布、主动土压力系数、侧向土压力系数以及合力作用点相对高度等与挡土墙的变位模式和填土宽高比n密切相关。
　　 2.在前人理论研究的基础上，不考虑邻近既有地下室外墙侧压力的影响，但考虑墙土摩擦和地表超载影响，对T模式下刚性挡土墙无粘性土主动土压力进行理论分析。通过具体算例，研究了滑裂面倾角和主动土压力系数的影响因素，并与前人的研究成果进行对比。
　　 3.根据数值分析结果，考虑邻近既有地下室外墙侧压力的影响，建立新的计算模型，得到无粘性填土T模式挡土墙主动土压力合力及其分布的解析解。研究结果表明，若墙土摩擦角大于零，当填土不满足半无限体条件时，随着填土宽高比的减小，挡土墙主动土压力随之减小，但大于现有不考虑既有地下室外墙侧压力影响的解。
　　 4.对临近既有地下室T模式下刚性挡土墙粘性土主动土压力进行数值分析和理论研究。分析结果表明，墙土之间的粘着力能显著降低挡土墙土压力，若填土宽高比较小，当墙土粘着力大于或等于填土自重，则主动土压力等于零；同时由于填土内粘聚力作用，填土两侧均产生竖向裂缝，且竖向裂缝临界深度基本不随填土宽度变化。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:主要符号与说明

声明

致谢

第1章绪论

1.1引言

1.2研究现状

1.2.1传统土压力理论

1.2.2挡土墙土压力研究现状

1.3本文的主要工作

第2章临近地下室T模式挡土墙土压力有限元分析

2.1引言

2.2 ABAQUS简介

2.3有限元模型

2.3.1模型假定

2.3.2参数选择

2.3.3单元类型选择

2.3.4模型边界条件

2.3.5接触设置

2.3.6网格划分

2.3.7荷载步设定

2.4有限元分析结果

2.4.1挡土墙土压力分布

2.4.2填土宽高比对主动土压力的影响

2.4.3墙土摩擦角对主动土压力的影响

2.4.4填土塑性区发展

2.4.5邻近地下室外墙侧压力分布

2.5地下室深度对挡土墙主动土压力的影响

2.6本章小结

第3章临近地下室RB、RT模式挡土墙土压力有限元分析

3.1引言

3.2有限元分析

3.2.1有限元模型

3.2.2 RB模式分析结果

3.2.3 RT模式分析结果

3.3不同变位模式对比

3.3.1土压力分布

3.3.2主动土压力系数

3.3.3侧向土压力系数

3.3.4土压力合力作用点相对高度

3.4.本章小结

第4章不考虑地下室外墙侧压力影响的刚性挡墙主动土压力解析解

4.1引言

4.2计算模型

4.3滑裂面倾角

4.4主动土压力系数

4.5本章小结

第5章考虑地下室外墙侧压力影响的刚性挡墙主动土压力解析解

5.1引言

5.2挡土墙主动土压力

5.2.1两道滑裂面情况的求解

5.2.2多道滑裂面情况的通解

5.2.3邻近地下室外墙侧压力

5.2.4填土表面作用均布荷载

5.3主动土压力分布

5.3.1基本方程求解

5.3.2侧向土压力系数的讨论

5.3.3结果分析

5.4.合力作用点相对高度

5.5本章小结

第6章临近地下室T模式刚性挡土墙粘性填土主动土压力研究

6.1引言

6.2有限元分析

6.2.1模型建立

6.2.2不考虑墙土之间的粘着力作用

6.2.3考虑墙土之间的粘着力作用

6.2.4填土塑性区发展

6.2.5邻近地下室外墙侧压力

6.2.6竖向裂缝临界深度

6.3主动土压力解析解

6.3.1填土内仅一道滑裂面的情形

6.3.2填土内出现多道滑裂面的情形

6.4主动土压力分布解析解

6.5本章小结

第7章结论与展望

7.1主要结论

7.2进一步工作建议

参考文献

附录:作者简介及相关科研成果