不同位移模式下挡墙和抗滑桩稳定性上限分析

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1、不同位移模式下挡墙和抗滑桩稳定性上限分析重庆大学博士学位论文学生姓名：刘杰指导教师：张永兴教授黄达教授专业：土木工程学科门类：工学重庆大学土木工程学院二O一五年三月UpperBoundAnalysisofStabilityofRetainingWallandAntiSlidePilewithDifferentDisplacementModesAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDoctor’sDegreeofEngineeringByLiuJieSupervised

2、byProf.ZhangYongxingbyProf.HuangDaSpecialty:CivilEngineeringCollegeofCivilEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMarch2015中文摘要摘要挡墙和悬臂式抗滑桩作为应用最为广泛的支挡结构，其稳定性问题是岩土工程中一项最为基础的问题。挡墙和抗滑桩的位移模式通常被划为平移滑动模式和转动模式。如何在已知位移模式的情况下确定支挡结构的稳定性对于岩土工程理论研究尤为重要。传统的研究方法往往基于支挡结构所受的抗滑力（抗倾覆力矩）与滑动驱动力（倾覆力矩）之间力的极限平衡

3、，该方法必须首先确定土压力。然而土压力与支挡结构的位移模式紧密相关，现在尚没有完善的理论计算不同位移模式下土压力的大小和分布。论文依托国家自然科学基金项目（NO.41472245），提出一种基于位移模式的极限分析上限法，对挡墙和悬臂式抗滑桩在平移滑动模式和转动模式下的稳定性问题进行研究，该方法不需要确定土压力的大小和分布。本文主要工作内容如下：①首先，将弹性覆盖层以下，与挡墙相邻的三角形土体微元作为研究对象。得到了挡墙在平移模式下，塑性临界深度严格上限解的计算公式。推导过程中考虑了挡墙位移方向效应对塑性临界深度的影响。研究结果表明，朗肯等理论计算结果是推荐方法的特例。②根据挡墙失稳时，

4、平移滑动和转动两种位移模式的特点，本文提出一种针对不同位移模式的挡墙稳定性评价新方法。将挡墙与填土看作一个系统，应用极限分析上限法，直接计算出挡墙的滑动稳定性系数和转动稳定性系数。该方法简单实用，避免了传统方法中求解土压力带来的难题。③考虑悬臂式抗滑桩桩间填土三维下滑体内部变形的能量耗散影响，建立了桩间潜在三维下滑体的能量平衡方程。基于极限分析上限理论，推导了极限桩间距、土体临空面极限高度、下滑体的体积、潜在三维滑动曲面和桩间土稳定性系数的计算公式。④基于悬臂式抗滑桩的平移滑动模式，将桩前填土被动塑性区、桩后填土主动塑性区、抗滑桩三者看作一个系统。应用极限分析上限法，研究了抗滑桩的稳定

5、性。提出桩前填土三维被动塑性区及桩后填土三维主动塑性区破裂面的计算公式。定量分析了桩间距、悬臂段高度、嵌固段深度、填土内摩擦角、填土粘聚力对抗滑桩稳定性的影响。关键词：挡土墙，抗滑桩，位移模式，稳定性，上限分析I英文摘要ABSTRACTTheretainingwallandcantileveranti-slidepilearethemostwidelyappliedretainingstructure,thestabilityofwhichisthemostbasicproblemingeotechnicalengineering.Thedisplacementmodesofretai

6、ningwallandcantileveranti-slidepileareusuallydividedintoslidingmodeandrotatingmode.Inthecaseoftheknowndisplacementmode,howtodeterminethestabilityofretainingstructureisespeciallyimportantforgeotechnicalengineeringtheoryresearch.Intraditionalresearchmethods,itisoftenbasedonthelimitequilibriumofsli

7、dingresistance(resistancetooverturningmoment)andtheslidingdrivingforce(overturningmoment).However,byretainingstructuretothedeterminationofthesizeanddistributionoftheforceingeotechnicalengineeringisdifficult.Thisresearchissup