隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的進一步推進,擋土墻作為一種常見的支擋結(jié)構(gòu)在水利工程、公路工程、鐵道工程、土建工程、采礦工程、巖土工程扮演著愈發(fā)重要的角色,為工程的順利竣工及建筑物的正常運行保駕護航。擋土墻的主要受力來源是墻后土壓力,如何能夠更加精確的計算土壓力是擋土墻設(shè)計的關(guān)鍵內(nèi)容。目前工程中計算土壓力常用的庫侖理論和朗肯理論其實只在土體達到極限位移時這種特殊工況下才適用,而大量試驗證明墻體位移會影響土壓力的分布,基于此,本文開展了非極限土壓力理論的研究,并針對平動模式下墻背傾斜的擋土墻,建立了位移同內(nèi)、外摩擦角的函數(shù)關(guān)系式,同時基于考慮土拱效應(yīng)的摩爾應(yīng)力圓,得到了水平應(yīng)力、豎向應(yīng)力、剪應(yīng)力的表達式,并應(yīng)用于水平層分析法中,推求了非極限主、被動土壓力強度、合力、合力作用點高度的理論表達式。本文的理論分析與已有計算理論相比,其非極限主、被動土壓力分布解與試驗值吻合得更好,充分說明了本論文理論推導(dǎo)的合理性與正確性。此外,還做了相應(yīng)參數(shù)的敏感性分析,主要結(jié)論有:非極限主動狀態(tài)下,無論是否考慮土層間剪應(yīng)力,土壓力的大小均隨墻體位移的增大而減小,呈峰值靠近墻底處的凸曲線分布,且考慮剪應(yīng)力作用的土壓力在墻體上部較不考慮剪應(yīng)力要小,下部反之。剪應(yīng)力隨內(nèi)摩擦角的增大出現(xiàn)先顯著增大后略微減小的狀態(tài);隨位移、外摩擦角、地面超載的增大而增大;隨著墻背傾角的增大,剪應(yīng)力先減小,再反向增大,土壓力隨之增大。非極限被動狀態(tài)下,無論是否考慮土層間剪應(yīng)力,土壓力的大小均隨墻體位移的增大而增大,呈凹曲線分布,且考慮剪應(yīng)力作用的土壓力在墻體上部較不考慮剪應(yīng)力要大,下部則要小。隨著位移、內(nèi)摩擦角、外摩擦角、地面超載的增大,剪應(yīng)力隨之增大,隨著墻背傾角的增大,在墻體上部增大,距墻底較小范圍內(nèi)減小。無論土體處于非極限主動狀態(tài)還是非極限被動狀態(tài),土層間剪應(yīng)力均不能忽略,且對土體均表現(xiàn)為與墻體位移相反的作用力,剪應(yīng)力的分布情況也與土壓力基本一致。并且是否考慮剪應(yīng)力作用,土壓力合力均相同,且考慮剪應(yīng)力作用的土壓力合力作用點位置位于庫侖解與不考慮剪應(yīng)力理論解之間。
【學(xué)位單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TU432;TU476.4
【部分圖文】：

(c)堆放散粒材料的擋墻 (d)支撐建筑物周圍填土的擋墻圖 1.1 擋土墻應(yīng)用舉例Fig . 1.1 Example of retaining wall application要使擋土結(jié)構(gòu)能夠安全運營，就得要求墻體自身有足夠強度、墻基達到承載力要求、墻體能夠保持滑移穩(wěn)定、墻體不會發(fā)生傾覆、在偶然荷載作用下有一定的安全余度等硬性要求。在滿足這些條件下，能夠充分節(jié)約土地資源、節(jié)約墻體原材料、減少人力財力的投入，也是工程師們所追求的終極目標。因而，只有準確的考慮土壓力，方能達到此目標。目前，計算土壓力的方法普遍采用的仍是庫侖土壓力理論和朗肯土壓力理論，這兩種理論最大的缺陷是沒有涉及到位移因素對土壓力的影響，得到的土壓力呈線性分布，與實測值或模型試驗值偏差較大，得到的土壓力值要么偏危險，要么不經(jīng)濟。然而，在實際工程中，擋土墻后的土體往往不會同時達到極限狀態(tài)。鑒于此，為了使所求得的土壓力更接近于實際情況，有必要對非極限狀態(tài)下主、被動土壓力進行進一步研究。1.3 經(jīng)典土壓力理論

庫侖土壓力理論計算模型示意圖

γ為填土容重；ε為墻背傾角；φ為填土內(nèi)摩擦角；α為填土表面與水平方向的夾角；δ為墻土摩擦角；y 為距離墻頂?shù)木嚯x；H 為墻高；Kac為庫侖主動側(cè)土壓力系數(shù)；為 Kpc為庫侖被動側(cè)土壓力系數(shù)。由于庫侖理論假定了土壓力呈線性分布，因而，無論是主動狀態(tài)還是被動狀態(tài)，其合力作用點位置均在距墻底 H/3 處，合力方向與水平方向夾角為δ+ε。1.3.2 朗肯土壓力理論1857 年，朗肯（Rankine，W.J.M）認為在計算黏性土壓力時，若忽略土粒間的黏聚力所得到的結(jié)果是不可靠的，因而從微觀出發(fā)，研究了黏性土土壓力的計算方法，以半無限土體中應(yīng)力狀態(tài)和極限平衡條件為前提，推求出了極限土應(yīng)力的理論解，即朗肯土壓力理論。由于應(yīng)力分析的局限性，朗肯理論計算土壓力必須要墻背鉛直、光滑，填土表面水平，且需達到極限平衡狀態(tài)。墻體在黏性填土自重下將到達極限位移，將會產(chǎn)生張拉裂縫，由圖 1.3 進行應(yīng)力分析，可計算出沿擋土墻縱向每延米的朗肯主動土壓力強度為aR aR aRe yK 2c K(1.3)
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5 J、Rias Wyk ;何浩;;技術(shù)極限的概念——技術(shù)預(yù)測的輔助工具之一[J];預(yù)測;1987年01期

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本文編號：2891974