基于旋轮线滑裂面的柔性挡土墙非极限土压力理论研究

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挡土墙土压力的计算是岩土工程中的古老课题,柔性挡土墙作为一种常见的基坑支护结构,其所受土压力的大小和分布规律对基坑支护结构的设计有重要影响。传统的土压力理论都是基于刚性挡土墙且墙侧土体达到极限平衡状态时来求解土压力,其结果无法准确反映实际工程中土压力的大小及分布,特别是对于支护结构刚度较小且受到土压力作用后会产生复杂变形的柔性挡土墙,其计算理论存在缺陷。在现有研究的基础上,论文以经典模型实验和实际基坑工程为背景,对非极限状态下柔性挡土墙的土压力计算进行研究,主要内容和成果如下:(1)通过总结经典土压力理论及柔性挡土墙土压力理论研究现状,分析挡土墙后土体的应力状态和滑裂面,发现经典土压力理论存在局限性。(2)以砂土基坑柔性挡土墙为研究对象,用一元三次函数拟合得到柔性挡土墙任意位移曲线方程,考虑非极限状态下墙后土体内摩擦角和墙土接触面上外摩擦角发挥值与位移的关系,假设墙后土体的潜在滑裂面为旋轮线,应用水平层分析法,考虑土拱效应,推导出考虑位移的柔性挡土墙非极限土压力强度、土压力合力和合力作用点的计算式。(3)以模型试验作为基本算例,与经典土压力理论和试验结果进行对比分析。结果表明,旋轮线滑裂面理论计算的潜在滑裂面范围小于经典土压力理论的滑裂面,理论方法与试验得到主动土压力大致呈R形分布,被动土压力大致呈V形分布土压力分布,合力作用点位置高于1/3墙高,与经典土压力理论结果明显不同。最后,利用旋轮线滑裂面理论研究了外摩擦角?对土压力影响。(4)将理论研究应用到实际基坑工程项目中,利用ABAQUS建立以实际工程为背景的二维基坑模型,通过对比分析数值模拟结果与理论计算结果,发现理论值与分析值虽有一定差异,但整体分布趋势相同,反映了理论方法在一定程度上的合理性。
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