本文關(guān)鍵詞：空間土拱效應(yīng)原理的研究與應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：模型試驗表明土拱效應(yīng)客觀存在,目前關(guān)于土拱效應(yīng)原理的研究,平面應(yīng)變條件下主要以直墻背擋土墻的側(cè)向土壓力計算為主,空間條件下主要集中在樁頂豎向土壓力的計算方面。但擋土墻的范疇不只限于直背墻,也不只限于平面應(yīng)變條件,考慮土拱效應(yīng)的斜背擋土墻土壓力計算理論還存在著很多的不足,空間擋土墻土壓力計算理論目前還未見有文獻對其進行探討。同時,在其它實際工程中土拱效應(yīng)原理的研究和應(yīng)用也還處于剛剛起步的階段,如礦區(qū)回填場上覆土壓力、地下洞室上覆土壓力和盾構(gòu)開挖面支護力等方面。因而,有必要對土拱效應(yīng)原理在擋土墻和這些所涉及的實際工程中的應(yīng)用進行更為深入的研究。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,對土拱效應(yīng)原理及其應(yīng)用的研究作了進一步的拓展。主要工作包括：1、以顧慰慈等建立的擋土墻后土體破壞模型為基礎(chǔ),結(jié)合土拱效應(yīng)原理,建立了擋土墻和臨近地下室外墻的空間土壓力計算模型,將該模型劃分為Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ、Ⅳ四個區(qū)域,通過在各個區(qū)域內(nèi)取水平微分單元體,建立各微分單元體的水平和豎向靜力平衡方程,推導出了各區(qū)相應(yīng)的擋土墻空間主動土壓力計算公式,該公式可以計算出擋土墻后任意位置的主動土壓力；并提出了空間土壓力合力及其合力作用點的計算方法。2、用Matlab畫出了考慮土拱效應(yīng)影響的擋土墻和臨近地下外墻的擋土墻的空間主動土壓力分布三維視圖,分析總結(jié)了擋土墻和臨近地下外墻的擋土墻空間主動土壓力及其合力作用點的分布規(guī)律,表明了空間效應(yīng)對主動土壓力分布的影響。3、利用顧慰慈等建立的擋土墻后土體破壞規(guī)律對梯形楔形體模型進行了修正,得到了新的滑動面傾角α、以及β角計算公式,避免了其體積計算過程中可能出現(xiàn)的錯誤；結(jié)合土拱效應(yīng)原理,推導出了松動土壓力狀況下的側(cè)向土壓力系數(shù),對Terzaghi松動土壓力理論進行了修正,并將其應(yīng)用到梯形楔形體模型中；與以往模型相比較,修正后的梯形楔形體模型所計算出的盾構(gòu)開挖面極限支護力與模型試驗值更為接近。4、結(jié)合土拱效應(yīng)原理以及斜墻背擋土墻的特點,提出了新的主動側(cè)向土壓力系數(shù)的計算方法,解決了采用以往考慮土拱效應(yīng)的側(cè)壓力系數(shù)不能求解出黏性土條件下?lián)跬翂ν翂毫馕鼋獾碾y題。通過與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)和不考慮土拱效應(yīng)計算理論的比較,表明考慮土拱效應(yīng)的計算理論能更為準確的反應(yīng)擋土墻后主動土壓力的分布狀況。
【關(guān)鍵詞】：土拱效應(yīng) 有限土體 空間主動土壓力 梯形楔形體模型 斜墻背擋土墻
【學位授予單位】：北方工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU432
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-26
• 1.1 背景意義9-10
• 1.2 擋土結(jié)構(gòu)土拱效應(yīng)研究現(xiàn)狀10-24
• 1.2.1 擋土墻試驗研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 平面應(yīng)變條件下土拱效應(yīng)原理及其應(yīng)用研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.3 空間條件下土拱效應(yīng)原理及其應(yīng)用研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.4 數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀17-23
• 1.2.5 土拱效應(yīng)研究未來發(fā)展趨勢23-24
• 1.3 本文研究內(nèi)容與難點分析24-26
• 1.3.1 本文研究內(nèi)容24-25
• 1.3.2 本文研究內(nèi)容難點分析25-26
• 第二章 考慮土拱效應(yīng)的擋土墻空間土壓力研究26-41
• 2.1 計算模型26-28
• 2.2 主動土壓力計算28-34
• 2.2.1 模型A主動土壓力計算方法28-33
• 2.2.2 模型B主動土壓力計算方法33-34
• 2.3 擋土墻空間主動土壓力合力34-36
• 2.3.1 情況一時主動土壓力合力計算方法34-35
• 2.3.2 情況二時主動土壓力合力計算方法35-36
• 2.3.3 空間主動土壓力合力36
• 2.4 算例分析36-40
• 2.5 本章總結(jié)40-41
• 第三章 臨近地下室外墻影響的擋土墻空間土壓力研究41-54
• 3.1 計算模型41-44
• 3.2 主動土壓力計算44-49
• 3.2.1 第一類土體破壞狀態(tài)時主動土壓力計算方法44-49
• 3.2.2 第二、三類土體破壞狀態(tài)時主動土壓力計算方法49
• 3.3 空間主動土壓力合力49-50
• 3.4 算例研究50-53
• 3.5 本章總結(jié)53-54
• 第四章 考慮土拱效應(yīng)的盾構(gòu)隧道開挖面穩(wěn)定性研究54-66
• 4.1 梯形楔形體模型的修正55-57
• 4.2 上部覆土壓力計算57-63
• 4.2.1 側(cè)向土壓力系數(shù)57-59
• 4.2.2 修正Terzaghi松動土壓力59-62
• 4.2.3 修正Terzaghi松動土壓力公式的驗證62-63
• 4.3 開挖面極限支護力63-64
• 4.4 算例分析64
• 4.5 本章總結(jié)64-66
• 第五章 考慮土拱效應(yīng)的斜墻背擋土墻主動土壓力研究66-75
• 5.1 主動土壓力66-71
• 5.1.1 主動土壓力系數(shù)67-69
• 5.1.2 主動土壓力計算69-71
• 5.2 主動土壓力合力及合力作用點71
• 5.3 算例分析71-74
• 5.3.1 與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)比較72-73
• 5.3.2 與不考慮土拱效應(yīng)的理論比較73-74
• 5.4 本章總結(jié)74-75
• 第六章 結(jié)論與展望75-77
• 6.1 主要結(jié)論75-76
• 6.2 研究展望76-77
• 參考文獻77-84
• 在學期間的研究成果84-85
• 致謝85

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