考虑三维空间效应的砌块土坡侧向土压力分析

摘要

在支挡结构稳定性设计中,基于侧向土压力系数的设计方法简单易用,一直被广泛用于实际工程中。已有侧向土压力系数主要在平面应变分析方法下计算获得,忽略了三维空间效应的影响。基于三维边坡稳定分析方法,采用变分法获得安全系数极值下对应的三维破坏机制,建立考虑三维效应的砌块土坡侧向土压力计算方法,从而揭示三维效应对砌块土坡侧向土压力大小的影响规律。提出的方法还考虑了砌块与土摩擦作用力和水平地震力的影响。给定参数值,通过优化计算获得了不同长高比下的三维砌块土坡水平土压力系数,以图的形式给出便于使用。从计算结果可以发现,在地震作用下,三维空间效应对侧向土压力的影响显著,特别是对于垂直的支挡结构。最后结合算例,通过与传统的平面应变下侧向土压力结果进行对比分析,显示了考虑三维效应的土压力系数对支挡结构稳定性设计的重要性。