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浸水重力式挡土墙破裂面交边坡土压力计算的探讨

汇报人：

2024-01-31

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目录

引言

浸水重力式挡土墙概述

土压力计算基本理论与方法

破裂面交边坡土压力计算模型构建

浸水重力式挡土墙破裂面交边坡稳定性分析

实际应用案例分析与讨论

结论与展望

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引言

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浸水重力式挡土墙在水利工程中的广泛应用

破裂面交边坡土压力计算的重要性

现有计算方法的不足与局限性

本研究对于提高浸水重力式挡土墙设计水平和安全性的意义

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国内外关于浸水重力式挡土墙破裂面交边坡土压力计算的研究现状

现有计算方法的分类与特点

国内外研究存在的差异与原因分析

未来研究的发展趋势与方向

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研究目标

研究内容

研究方法

技术路线

提出一种更准确、更实用的浸水重力式挡土墙破裂面交边坡土压力计算方法

采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法进行研究

分析浸水重力式挡土墙的受力特点，建立破裂面交边坡土压力计算模型，进行实例验证与对比分析

收集资料→建立模型→编制程序→实例验证→对比分析→得出结论

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浸水重力式挡土墙概述

挡土墙是一种用于支撑土壤、岩石或其他填充材料，防止其滑动或坍塌的结构物。

挡土墙定义

根据结构形式、使用材料和受力特点，挡土墙可分为重力式、悬臂式、扶壁式等多种类型。

挡土墙分类

浸水重力式挡土墙主要依靠自身重量和基底摩擦力来抵抗土压力，通常具有较大的截面尺寸和重量。

结构特点

使用环境

稳定性分析

浸水重力式挡土墙适用于地下水位较高或长期受水浸泡的环境，需要特别考虑水对墙体的影响。

浸水重力式挡土墙的稳定性分析需要考虑水压力、土压力、墙体自重等多种因素。

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破裂面定义

破裂面是指挡土墙后填土中潜在的滑动面，当填土达到一定高度或受到外部荷载作用时，可能沿此面发生滑动。

交边坡问题

在浸水重力式挡土墙的设计中，当墙后填土存在不同土层或坡度时，可能形成多个破裂面交于一点的情况，导致土压力计算复杂。

研究意义

探讨浸水重力式挡土墙破裂面交边坡土压力计算方法，对于提高挡土墙设计的安全性和经济性具有重要意义。

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土压力计算基本理论与方法

由于挡土墙移动或变形，墙后填土产生主动或被动土压力，作用于挡土墙上。

包括填土的物理性质、挡土墙的移动方向和位移量、填土的应力历史和应力路径等。

影响因素

土压力产生原因

朗肯土压力理论

基于极限平衡理论，假设填土为无粘性土，通过求解静力平衡方程得到主动和被动土压力。

库仑土压力理论

考虑填土与挡土墙之间的摩擦作用，通过求解滑动楔体的静力平衡方程得到主动土压力。

离散元法

适用于模拟大变形和非连续介质的力学行为，通过建立填土的离散元模型，模拟挡土墙移动过程中填土的应力变化和土压力分布。

有限元法

通过建立填土和挡土墙的有限元模型，考虑填土的非线性本构关系和复杂的边界条件，求解填土中的应力分布和土压力。

极限分析法

基于塑性力学上限定理或下限定理，通过构造机动场或静力场，求解填土在极限状态下的土压力上限或下限解。

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破裂面交边坡土压力计算模型构建

假设土体为均质、各向同性的理想弹塑性体，服从Mohr-Coulomb破坏准则。

忽略墙背与土体之间的摩擦力，将问题简化为二维平面应变问题。

假设破裂面为平面，且通过墙踵，将复杂的空间问题简化为平面问题。

03

采用极限平衡法或有限元法进行求解，其中极限平衡法适用于简单情况，有限元法适用于复杂情况。

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设定墙背为竖直、光滑，不考虑墙背与土体之间的黏着力。

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设定土体的上边界为自由边界，下边界为固定边界，左右边界根据实际情况确定。

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通过与实验数据、现场监测数据或其他理论计算结果进行对比，验证模型的正确性和适用性。

分析模型计算结果的误差来源，包括模型假设、边界条件设定、求解方法选择等方面的影响。

根据误差分析结果，对模型进行修正和改进，提高模型的计算精度和可靠性。

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浸水重力式挡土墙破裂面交边坡稳定性分析

评价标准

基于极限平衡理论，采用安全系数作为稳定性评价指标，通常要求安全系数大于1.0以保证边坡稳定。

指标选取

考虑挡土墙高度、坡度、土体重度、内摩擦角、粘聚力等因素，以及浸水条件下的土体强度降低等因素，综合确定稳定性评价指标。

随着挡土墙高度的增加，边坡稳定性逐渐降低；坡度越陡，稳定性越差。

挡土墙高度与坡度

土体重度、内摩擦角和粘聚力是影响边坡稳定性的重要因素，其中内摩擦角和粘聚力对稳定性的影响更为显著。

土体物理力学性质

浸水条件下，土体强度降低，边坡稳定性下降，尤其是长期浸水或水位骤降情况下，边坡稳定性问题更为突出。

浸水条件

合理确定挡土墙高度和坡度，采用适当的结构形式和材料，提高挡土墙的整体稳定性。

优化挡土墙设计

加强排水措施

土体加固处理