基于土拱效应的非饱和土主动土压力计算方法.pdfVIP

第33卷 第8期 长 江 科 学 院 院 报 V01．33 No．8 2016年 8月 JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstitute Aug．2 0 16 doi：10．11988／ckyyb 2016，33(08)：69—74 基于土拱效应的非饱和土主动土压力计算方法 汪丁建。唐辉明，吴 琼，张雅慧，温 韬 (中国地质大学 (武汉)工程学院，武汉 430074) 摘 要：基于扩展的非饱和土抗剪强度公式 ，假定墙后土体小主应力拱为圆弧拱，分别建立了水平微分单元平均竖 向应力、层间剪切力与墙体水平反力的关系，进而通过静力平衡方程推导出非饱和土主动土压力计算公式。分析 过程中考虑了水平微分单元体层间剪切作用，弥补了传统土拱效应方法中水平微分单元体受力不平衡的不足。与 经典方法获得的非饱和土土压力公式相比，该方法考虑了墙后土体主应力偏转现象，所得主动土压力呈非线性分 布，能够反映土体的真实应力状态；与传统的考虑土拱效应的土压力解析解相比，该方法较全面地分析了主动土压 力影响因素，考虑了非饱和土物理力学性质、地下水位的影响。该结果可为非饱和土土压力研究提供理论依据，对 工程设计有一定参考意义。 关键词：非饱和土；主动土压力 ；土拱效应；基质吸力；层间剪切系数 中图分类号：TU432 文献标志码：A 文章编号：1001-5485(2016)08-0069-06 应。土拱效应反映了土体的应力转移现象，Terzaghi 通过活动门试验证实了该现象的存在。挡土墙后土 1 研究背景 体在墙土剪切力作用下大、小主应力发生偏转，可定 挡土墙土压力计算是工程实践和研究中的重要 义墙后土体主应力轨迹线为土拱，以此为基础计算 课题，由于工程中遇到的土体很多是非饱和土，随着 土压力。Handy_9]、Paik等 、蒋波等[n]、应宏伟 工程科技发展的需要，非饱和土土压力的计算逐渐受 等 ¨假定主应力拱迹线为悬链拱或圆弧拱，基于水 到工程人员的重视。最简洁的非饱和土土压力公式 平微分单元法推导了无黏性土土压力计算公式。章 是基于非饱和土土力学理论得到的扩展的朗肯土压 瑞文等 ¨根据水平微分单元体水平方向受力平衡 力公式H J，该公式一定程度上能用于工程实践。姚 方程计算了土体滑裂面倾角，进而获得无黏性土土 攀峰等 从4条基本假设出发，推导了非饱和土广义 压力分布形式。涂兵雄等 ¨假定主应力拱为圆弧 朗肯土压力公式，该公式相关参数可通过简单的直剪 拱，通过坐标轴平移方法演绎了黏性土土压力计算 试验确定。张常光等 将非饱和土力学原理与统一 过程。以上研究虽然从不同角度考虑了土拱效应对 强度准则结合，提出非饱和土抗剪强度统一解，基于 挡土墙土压力的影响，但均是在饱和土强度理论基 该统一解推导了非饱和土朗肯土压力统一解，并与传 础上进行的，且具体受力分析过程中未考虑水平微 统理论进行了比较。v0等 扩展了非饱和土滑移线 分单元体层间剪切作用，因而单元体在水平方向上 理论，应用该理论研究了挡土墙绕墙顶转动模式下的 受力不平衡或近似平衡，显然其计算结果不准确。 土压力分布形式，分析了基质吸力对土压力的影响。 综上所述，目前考虑土拱效应的非饱和土压力 以上关于非饱和土压力的研究均是在 Rankine或 计算公式尚未建立，而考虑土拱效应的饱和土压力