砂土擋墻破壞機(jī)理宏細(xì)觀研究.pdf

1、大量的研究集中于擋墻的土壓力和水土壓力研究，而對(duì)擋墻后的土體變形破壞研究較少。本文主要對(duì)土拱和滲流作用下主動(dòng)水土壓力和墻后土體破壞進(jìn)行了系統(tǒng)研究。 土拱和滲流是存在于擋墻后土體中的一種常見現(xiàn)象，在計(jì)算擋墻水土壓力時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮其影響。假定土拱曲線為拋物線，分析了擋墻滑楔體內(nèi)的土拱效應(yīng)；將墻后穩(wěn)定滲流分析轉(zhuǎn)化為求解具有一定邊界條件的二維Laplace方程，得到了滲流場分布公式。在土拱和滲流作用分析基礎(chǔ)上，考慮有效應(yīng)力原理，結(jié)合水平微分

2、單元方法，推導(dǎo)了土拱和滲流同時(shí)作用下水土壓力計(jì)算公式。分析表明：計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好；考慮土拱和滲流作用時(shí)，主動(dòng)水土壓力合力增大，合力作用點(diǎn)沿墻高上移。同時(shí)也研究了擋墻的可靠度和敏感性，獲得了隨機(jī)變量對(duì)擋墻可靠度的敏感性規(guī)律。這對(duì)設(shè)計(jì)擋墻有較大的參考價(jià)值。 為了研究飽和砂土剛性擋墻后土體被動(dòng)破壞宏細(xì)觀機(jī)理，自制飽和砂土剛性擋墻模型箱，測試了不同運(yùn)動(dòng)模式下?lián)鯄λ翂毫Ψ植?、土體位移場、超孔隙水壓力的變化規(guī)律，獲得了剪切帶的細(xì)

3、觀參數(shù)。試驗(yàn)表明：不同擋墻位移模式下，水土壓力和土體位移場分布不一樣，與庫侖理論土壓力假定線性分布和滑裂面為平面有所不同。超孔隙水壓力變化反應(yīng)了密砂剪脹變形，松砂剪縮變形；擋墻平移時(shí)剪切內(nèi)的顆粒發(fā)生了重定向和旋轉(zhuǎn)，孔隙率增大，剪切帶的寬度為4-6個(gè)顆粒直徑，傾角為40-50°。同時(shí)在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了可將剛性擋墻后土體被動(dòng)破壞過程分為三階段進(jìn)行分析的觀點(diǎn)。 運(yùn)用顆粒流模擬了砂土剛性擋墻后土體的被動(dòng)破壞細(xì)觀機(jī)理。擋墻被動(dòng)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致土

4、體應(yīng)力增大和旋轉(zhuǎn)，引起靠近擋墻的土顆粒發(fā)生復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生剪切帶。不同擋墻位移模式和大小對(duì)土體應(yīng)力，土體位移場和速度場、顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡和剪切帶的影響不一樣。運(yùn)用顆粒流模擬了擋墻的不同位移模式和大小時(shí)主、被動(dòng)土壓力分布；并采用三維流固耦合顆粒流模型模擬了擋墻被動(dòng)運(yùn)動(dòng)過程中飽和密砂孔隙水壓力的變化規(guī)律；假定土體剪切角系數(shù)沿著墻高線性變化，將土體離散為具有滑動(dòng)連接模型的剛性條塊，建立了剛性擋墻顆粒流主動(dòng)土壓力計(jì)算模型。并分別與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較