硕士学位论文-衡重式挡土墙受力及变形特性离心模型实验研究

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1、西南交通大学研究生学位论文衡重式挡土墙受力及变形特性离心模型实验研究年级二OO二级姓名申请学位级别硕士专业岩土工程指导教师二零零四年六月ClassifiedIndex:U417.11SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisCENTRIFUGALMODELTESTSTUDYONTHESOILPRESSUREANDDEFORMATIONOFRETAININGWALLWITHEQUILIBRATORClass:Grade2002Candidate:Zhangjiagu

2、oAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:GeotechnicalEngineeringSupervisor:Prof.YuzhiqiangJun.15,2004西南交通大学硕士研究生学位论文第VII页摘要挡土墙，是为了保证填土或挖方位置稳定而修筑的永久或临时性的墙或类似于墙的一类人工构造物。广泛运用于公路、铁路边坡，水利工程岸堤防护，建筑物四周，矿山坑道等工程中。根据结构形式的不同，挡土墙可分成很多类别，其中衡重式挡土墙由于衡重台的存在，改善了墙体的受力性能，增强了

3、抗滑移能力和抗倾覆能力，而使其运用范围更广。因此，清楚地认识衡重式挡土墙的受力及变形特性、进行准确的计算和设计便具有重要价值。目前，对挡土墙的土压力计算仍沿用经典的库伦土压力理论（C.A.Coulomb，1773）和朗金土压力理论（W.J.Rankine，1857）两大理论。经典土压力理论计算简便，基本能满足工程建设的精度要求；但一些基本假设不符合实际情况，使其适用范围、准确性、可靠性等受到影响。为深化和发展挡土墙的土压力理论，许多学者在经典土压力理论的基础上作了进一步的工作，对粘性土的土压力计算、土压力的非线

4、性分布、破裂面形态、土压力大小及分布规律及影响因素等课题进行了研究。衡重式挡土墙的衡重台使墙背土压力的大小及分布、变化规律有别于一般的重力式挡土墙。目前对衡重式挡土墙的土压力计算采用将上、下墙段分开计算，取矢量和作为墙背总土压力的方法。由于没有考虑上、下墙背土压力的相互影响，而使其误差较大。总的说来，对衡重式挡土墙的认识还不够深入，研究成果较少；对墙背土压力分布规律及影响因素、作用机理的研究，还没有形成系统的理论。对挡土墙土压力的研究，有理论推导、数值计算、现场监测、室内普通模型试验、离心模型试验等途径。离心模

5、型试验由于能有效地模拟重力作用下构筑物的真实性状，反映、表示原型而显示出优越性，同时由于其特殊的时间比尺使其在模拟岩土工程时大大缩短了实验时间，在岩土工程领域得到了广泛的运用。有学者运用数值计算、现场监测、室内普通模型试验进行了衡重式挡土墙的土压力研究。但将离心模型试验运用于衡重式挡土墙土压力的系统研究，还很少有研究成果见诸报端。本文以318西南交通大学硕士研究生学位论文第VII页国道一段衡重式挡土墙为原型，运用离心模型实验对衡重式挡土墙的受力及变形特性进行研究。共设计了九组离心模型试验，通过不同影响因素的组合

6、，达到不同的设计意图。实验内容包括土工格栅作用下的墙背土压力及变形变化规律、不同压实系数下的墙背土压力及变形变化规律、不同位移模式下的土压力及变形变化规律，运用自制的位移控制机构，实现对衡重式挡土墙的受力及变形特性的模拟。本文的创新点在于，将离心模型试验这种实验手段引入衡重式挡土墙受力及变形机理的研究中，通过自制的位移控制机构，实现对衡重式挡土墙的深入、系统研究。其研究成果可以指导生产实践,具有一定的理论和实践意义。关键词离心模型试验；挡土墙；衡重式；墙背土压力；表面沉降西南交通大学硕士研究生学位论文第VII页

7、AbstractRetaining-walls,arepermanentortemporarywallsorstructuressilimartowalls,builttostabilizethefillorexcavation,andwidelyusedinslopeofhighwaysandrailways,waterconservancyprojects’dykeprotection,buildingsaroundandminingareagalleriesetc.Accordingtothestruct

8、uralform,therearemanysortsofretainingwalls,oneofwhichistheretainingwallwithequilibratorthatisusedmorewidelybecauseoftheequilibrator,andtheequilibratorcanimprovethepoweredfunction,strengthenthean