有限土体主动土压力计算研究与分析

• 作 者: 魏鹏云
• 出 处: 兰州理工大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 有限土体主动土压力 破裂角 临界状态 极限平衡解 极限分析上限解

随着城市化建设的不断推进,新拟建建筑往往会临近于已有建筑,此时拟建建筑的基坑支护结构所受的主动土压力可能为常见的梯形体有限土体主动土压力。另外,工程建设过程中常常会砌筑临时挡土墙来围挡工程弃土,此类弃土大多为三角形有限填土,此时面临着三角形填土作用下的主动土压力计算问题。这两种情况下的主动土压力计算均可划归为有限土体主动土压力计算问题,经典的主动土压力计算理论并不适用。因而有必要针对这两种有限土体的主动土压力计算理论进行完善。针对典型梯形体有限土体主动土压力静力计算问题,在前人研究的基础上,综合考虑了外摩擦角、粘着力、超载、填土张拉裂缝深度及已有建筑与滑裂土体间的相互作用等因素的影响,推导了相应的计算公式。对于典型梯形体有限土体主动土压力的动力计算问题,则采用拟静力法推导了有限土体地震主动土压力计算公式,此时未考虑已有建筑对滑裂土体的影响。此外,对于三角形填土作用下的主动土压力也进行了公式推导和计算分析。主要研究成果如下:(1)基于Mohr—Coulomb强度理论,分别运用极限平衡法及极限分析上限法推导了典型梯形体有限土体主动土压力计算公式及有限与半无限的临界状态主动土压力计算公式,给出了有限与半无限之间更为合理的判断方式,通过公式对比发现当采用相同的滑裂面时运用极限平衡法和极限分析上限法得出的公式相同,分析了关键参数对临界宽高比、临界宽度、有限土体主动土压力及破裂角的影响。(2)运用极限平衡法分别推导了基于双剪统一强度理论及三剪强度准则的有限土体主动土压力计算公式及有限与半无限的临界状态主动土压力的计算公式,分析了关键参数对相应的临界宽高比、临界宽度、有限土体主动土压力及破裂角的影响,并且对比分析了基于Mohr—Coulomb强度理论、双剪统一强度理论及三剪强度准则的有限土体主动土压力的差异。(3)分别运用极限平衡法及极限分析上限法推导了典型梯形体有限土体地震主动土压力的计算公式及有限与半无限的临界状态的计算公式,分析了关键参数对临界宽高比、临界宽度、有限土体地震主动土压力及其破裂角的影响,利用正交实验获得了关键参数对有限土体地震主动土压力的敏感性大小。(4)针对三角形填土的特殊有限土体,分别运用极限平衡法及极限分析上限法推导了主动土压力计算公式,并分析了关键参数对主动土压力及破裂角的影响。