基于曲面滑动的挡土墙地震主动土压力拟动力法研究

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1、分类号:TU410710-2015126009硕士学位论文基于曲面滑动的挡土墙地震主动土压力拟动力法研究汪刘军导师姓名职称邓亚虹教授申请学位类别硕士学科专业名称岩土工程论文提交日期2018年4月18日论文答辩日期2018年6月3日学位授予单位长安大学ResearchonPseudo-dynamicMethodforSeismicActiveEarthPressureofRetainingWallBasedonCurveSurfaceSlidingADissertationSubmittedfor

2、theDegreeofMasterCandidate:LiujunWangSupervisor:Prof.YahongDengChang'anUniversity,Xi'an,China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：年月日论文知识产权权

3、属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。（保密的论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：年月日导师签名：年月日摘要我国地处环太平洋地震带和地中海—喜马拉雅地震带这两个世界最活跃的地震带上，是世界上遭受震害最严重的国家之一。挡土墙作为工程建设中最常见的构造物，在地震中经常会因为受到过大的地震土压力而产生变形与破坏。目

4、前主要的地震土压力计算方法有：拟静力法、拟动力法、弹性波法和数值法。拟静力法以其能够提出受力明确、形式简单的参数表达式，从而广泛应用于工程实践。但拟静力法是从静力下的库伦土压力理论推导而来，仍属于静力学范畴，并不能反映出地震的动力学特征。弹性波法主要研究墙—土间的相互作用，主要用于地下建筑结构的抗震设计工作，用于挡土墙墙背的地震土压力计算会产生较大误差。数值法可以较好的模拟出实际地震作用下挡土墙墙背的地震土压力分布情况，但该方法并不能提出地震土压力参数表达式，且数值法结果受材料特性和边界条件影响

5、明显，适用于“一例一解”，即一个具体的实例模拟出具体结果。另一方面，拟动力法是在拟静力法基础上提出，同时引入剪切波速和卓越频率两个参数来反映填土的动力特性和地震波的相互作用。所以拟动力法既提出了具有普遍适用性的参数表达式，又反映了地震的动力效应。相较于拟静力法和数值法，拟动力法有其天然的优越性，所以继续对拟动力法进行深入研究，有着重要的理论意义和工程实践价值。目前关于拟动力法下的地震土压力理论均是基于墙后滑动面为平面的假设推导而来，而实际墙后滑动面为曲面形式。目前基于拟动力法的曲面滑动地震主动土

6、压力理论尚未成型，缺少相关研究成果。故本文在拟动力法基础上，假设墙后土楔体滑动面为对数螺旋线加直线形式的复合曲面，推导出地震主动土压力计算公式。并分析讨论了挡墙倾角、土体振动放大系数、内摩擦角、接触摩擦角、水平和竖向地震加速度系数对主动地震土压力系数和主动地震土压力分布的影响。进一步将所得公式与其他拟静力法、拟动力法公式进行分析比较。通过不同地震土压力计算方法比较发现，在相同条件下，四种方法中地震土压力结果从大到小依次为：本方法、C-N法、S-Z法、M-O法。且在拟动力法基础上，本文假定滑动面为

7、曲面时的地震主动土压力大于其他方法中假定滑动面为平面时的地震主动土压力。从地震波动理论而言，拟动力法仍然存在局限性，拟动力法是在拟静力法基础上考虑了波的传播作用，不是从波动方程推导而来，不满足半无限弹性体空间界面零应力边界条件。且在地震远场情况下瑞利波占地震总能量67%，忽略瑞利波的影响进行i地震土压力计算时不合理的，鉴于此，本文在地震远场情况下基于地震波传播波动方程，考虑瑞利波对挡土墙后地震土压力的影响，同时假设墙后土体滑动面为直线加对数螺旋线的复合曲面，对墙背地震土压力进行拟动力分析，推导出

8、挡土墙在地震作用下的地震主动土压力计算公式。并分析讨论了挡墙倾角、内摩擦角、接触摩擦角、水平地震加速度系数、竖向地震加速度系数对地震主动土压力系数和主动地震土压力分布的影响。进一步将所得公式与其他拟静力法、拟动力法公式进行分析比较。通过比较发现，在远场情况下考虑瑞利波对挡土墙后地震土压力的影响得出的地震土压力要大于仅考虑体波影响的拟静力法和拟动力法下的地震土压力。关键词：挡土墙；地震主动土压力；拟静力法；拟动力法；曲面滑动；瑞利波；iiAbstractChinaislocatedinthewor