墻后有限寬度無(wú)粘性土主動(dòng)土壓力試驗(yàn)及數(shù)值模擬.pdf

1、墻后土壓力計(jì)算是巖土工程領(lǐng)域的基本課題之一。目前土壓力計(jì)算大多采用朗肯或庫(kù)侖土壓力等經(jīng)典理論，但其前提是墻后土體寬度滿足半無(wú)限假定。然而，實(shí)際工程中，往往遇到墻后土體寬度為有限寬度的情況，此時(shí)，經(jīng)典土壓力理論難以適用，因此，開(kāi)展墻后有限寬度情況下土體破壞模式及土壓力計(jì)算方法成為巖土工程急需解決的問(wèn)題。本文在前人已有研究的基礎(chǔ)上，對(duì)墻后有限寬度無(wú)粘性土主動(dòng)土壓力問(wèn)題開(kāi)展了室內(nèi)試驗(yàn)、數(shù)值分析及理論研究，主要工作如下:
　　(1)基于自

2、制試驗(yàn)設(shè)備，對(duì)不同變位模式下墻后有限寬度無(wú)粘性土體的破壞模式及主動(dòng)土壓力分布規(guī)律進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并與經(jīng)典土壓力理論進(jìn)行了對(duì)比分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，墻后有限寬度土體的破壞面為一連續(xù)曲面，隨著墻后土體寬度的增加，土體破壞面逐漸向外側(cè)偏移，最終趨于某一固定位置，但始終位于庫(kù)侖破壞面內(nèi)側(cè)。土壓力值監(jiān)測(cè)表明，庫(kù)侖土壓力理論并不適用于有限寬度土體。當(dāng)填土寬度為有限寬度時(shí)，土壓力值小于庫(kù)侖主動(dòng)土壓力值，其差距隨土體寬度減小而逐漸增大。當(dāng)墻體平動(dòng)時(shí)，土壓

3、力值沿墻高先增大后減小;墻體繞墻底轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)土壓力值則呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì);而當(dāng)墻體繞墻頂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在擋墻上部出現(xiàn)了明顯的土拱效應(yīng)。
　　(2)采用ABAQUS有限元軟件，建立了墻后有限寬度無(wú)粘性土平面模型，模擬了剛性擋墻在三種經(jīng)典變位模式下土壓力分布問(wèn)題。對(duì)于T模式，詳細(xì)分析了墻后填土寬高比n、墻土之間的摩擦角δ、土體內(nèi)摩擦角φ以及擋墻位移對(duì)擋墻上主動(dòng)土壓力的影響，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析了相應(yīng)固定擋墻上土壓力強(qiáng)度分布的情況。結(jié)果表明:在T模

4、式下，土體達(dá)到主動(dòng)狀態(tài)所需相對(duì)位移隨著填土寬高比的增大而增大;且當(dāng)填土寬高比逐漸增大，擋土墻主動(dòng)土壓力也逐漸增大;而當(dāng)土體內(nèi)摩擦角逐漸增大時(shí)，主動(dòng)土壓力則逐漸減小。同時(shí)可以看出，三種變位模式下土壓力的強(qiáng)度分布規(guī)律與試驗(yàn)結(jié)果基本一致。
　　(3)基于室內(nèi)試驗(yàn)與變分極限平衡法，對(duì)墻后有限寬度填土情況下的無(wú)粘性土的滑裂面具體形態(tài)進(jìn)行了深入研究。計(jì)算結(jié)果表明，在土體強(qiáng)度符合摩爾庫(kù)侖準(zhǔn)則的情況下，墻后有限寬度無(wú)粘性土的滑裂面實(shí)質(zhì)上為對(duì)數(shù)螺旋