改进的刚性挡土墙主动土压力计算方法

摘要

经典的库仑土压力理论和朗肯土压力理论，因其力学概念明确、计算简便且计算结果基本能够满足工程实际要求，在实际工程中得到广泛持久的应用。但这两大经典土压力理论的假定条件非常严格，在实际工程应用中也存在一些不足之处：两大经典土压力理论均假定墙后土体处于极限平衡状态，但在工作状态下，墙后土体可能处于非极限状态；朗肯土压力理论所得土压力沿墙背线性分布，库仑土压力理论从墙后滑动楔体的静力平衡解得挡土墙土压力合力，并认为土压力沿墙背线性分布。这与实际情况不符，大量的模型试验及现场实测资料已经证实土压力沿墙背的分布并非都是线性的，大部分为非线性。模型试验结果还表明，土压力的大小和分布与挡土墙的位移模式和位移大小有关，而经典土压力理论并没有考虑位移模式和位移大小对土压力的影响。因此，需要结合工程实际，研究考虑位移模式和位移大小影响的非极限土压力计算方法。准确计算挡土墙上土压力大小，为实际挡土墙设计提供指导。　　本文根据对挡土墙平动、绕墙顶向外转动、绕墙底向外转动三种基本位移模式下挡土墙背离填土方向运动时（即主动状态时）墙后填土渐近破坏机理的研究，分别建立了三种基本位移模式下非极限状态时内摩擦角与位移的关系式，关系式反映了墙后土体内摩擦角随墙体位移的发展而渐近发挥的过程。由挡土墙后滑动土楔上的静力平衡条件求出土压力的基本计算公式，结合已建立的内摩擦角与位移的关系式，分别得到了挡土墙平动、绕墙顶向外转动、绕墙底向外转动时非极限主动状态土压力的计算方法，该计算方法考虑了挡土墙位移模式和位移大小对挡土墙土压力的影响，能够把握墙位移模式和位移大小对土压力的影响。将本文计算方法得到的土压力计算值与模型实测值进行比较，两者较吻合，证实了本文方法的合理性。　　挡土墙后土体抗剪强度的发挥是一个渐进的过程。只有把握挡土墙后土体抗剪强度随墙体位移的变化规律，才能准确预测土压力的大小，为工程实际应用提供指导。本文方法考虑了挡土墙位移模式和位移大小对土体抗剪强度发挥的影响，可以求得非极限状态时的主动土压力及其沿墙背的分布。同经典土压力相比，本文提出的主动土压力计算方法能够更加准确的预测挡土墙后土压力的大小及其分布，为合理、安全的设计挡土墙提供可靠的计算资料。

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第一章 绪 论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 土压力研究现状

1.2.1 土压力试验研究现状

1.2.2 土压力计算理论研究现状

1.3 本文研究的主要工作

第二章 内摩擦角和位移的关系

2.1 概述

2.2 内摩擦角发挥和位移的关系

2.2.1 填土渐近破坏机理研究

2.2.2 T模式下内摩擦角发挥和位移的关系

2.2.3 RT模式下内摩擦角发挥和位移的关系

2.2.4 RB模式下内摩擦角发挥和位移的关系

2.2.5 初始内摩擦角的确定

2.2.6 临界位移的确定

2.3 本章小结

第三章 主动土压力计算理论

3.1 概述

3.2 基本假定

3.3 主动土压力基本计算公式的建立

3.4 本章小结

第四章 主动土压力计算与比较

4.1 概述

4.2 主动土压力计算及比较

4.2.1 T模式下主动土压力计算及比较

4.2.2 RT模式下主动土压力计算及比较

4.2.3 RB模式下主动土压力计算及比较

4.3 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 进一步的研究展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果