墻后有限寬度無粘性土主動土壓力試驗及數(shù)值模擬.pdf

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

2、制試驗設(shè)備，對不同變位模式下墻后有限寬度無粘性土體的破壞模式及主動土壓力分布規(guī)律進行了試驗研究，并與經(jīng)典土壓力理論進行了對比分析。試驗結(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，但始終位于庫侖破壞面內(nèi)側(cè)。土壓力值監(jiān)測表明，庫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，土壓力值小于庫侖主動土壓力值，其差距隨土體寬度減小而逐漸增大。當(dāng)墻體平動時，土壓

3、力值沿墻高先增大后減小;墻體繞墻底轉(zhuǎn)動時土壓力值則呈線性增長趨勢;而當(dāng)墻體繞墻頂轉(zhuǎn)動時，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題。對于T模式，詳細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以及擋墻位移對擋墻上主動土壓力的影響，在此基礎(chǔ)上，進一步分析了相應(yīng)固定擋墻上土壓力強度分布的情況。結(jié)果表明:在T模

4、式下，土體達到主動狀態(tài)所需相對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，擋土墻主動土壓力也逐漸增大;而當(dāng)土體內(nèi)摩擦角逐漸增大時，主動土壓力則逐漸減小。同時可以看出，三種變位模式下土壓力的強度分布規(guī)律與試驗結(jié)果基本一致。
　　(3)基于室內(nèi)試驗與變分極限平衡法，對墻后有限寬度填土情況下的無粘性土的滑裂面具體形態(tài)進行了深入研究。計算結(jié)果表明，在土體強度符合摩爾庫侖準(zhǔn)則的情況下，墻后有限寬度無粘性土的滑裂面實質(zhì)上為對數(shù)螺旋