浅论挡土墙主动土压力理论研究

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1、浙江大学建筑工程学院博士学位论文挡土墙主动土压力理论研究姓名：章瑞文申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：徐日庆20070601浙江大学博士学位论文挡土墙主动土压力理论研究章瑞文2007年6月摘要两大经典土压力理论，因其计算简单和力学概念明确，一直为工程界广泛采用。但库仑土压力理论从墙后滑裂楔体的静力平衡解得挡土墙土压力合力，忽略了墙后土体的应力状态；朗肯土压力理论根据墙后土体的应力达到极限平衡求得挡土墙土压力解，但未能考虑墙面摩擦作用。本文把两大经典土压力理论的思想、方法相结合，对库仑土压力理论

2、的墙后滑裂土体静力矩不平衡、平滑裂面的不足进行了分析；通过培后土体的小主应力轨迹线和拱顶面分析，阐明了目前应用土拱效应原理计算土压力存在的问题；考虑墙后滑裂土体的水平土层其土层长度、滑裂面水平倾角、墙面摩擦角和滑裂面摩擦角沿墙高的变化，对水平层分析法改进，建立挡土墙土压力的逐层渐近计算方法，计算结果表明挡土墙主动土压力呈曲线分布，滑裂面为一曲面。考虑挡土墙绕墙脚转动时。墙体下部的墙后土体位移很小，不可能达到极限平衡状态；绕墙顶转动时，墙体顶部的墙后土体位移很小，它阻止其下部土体的水平位移，建立了两种位

3、移模式下墙面摩擦角、滑裂面摩擦角沿墙高变化的计算方法。分别对平移、绕墙脚转动和绕墙顶转动三种位移模式下，采用逐层渐近的方法建立了挡土墙土压力分布、土压力合力及其作用点的理论公式；并将计算结果与模型试验数据、库仑解和静止土压力等进行了比较分析，结果表明本文计算值与模型试验数据相吻合，采用库仑土压力理论计算存在诸多不安全因素。基于挡土墙墙后土体分层填筑情况下，随着墙后土体填筑高度的增加，墙体位移逐步增大的实际情况，对挡土墙三种位移模式受墙后土体分层填筑的影响进行了分析，建立墙面摩擦角、滑裂面摩擦角沿墙高变

4、化和挡土墙土压力计算的理论公式。并将计算结果与模型试验数据、一次性填筑计算值及库仑解进行了比较分析。关键词：刚性挡土墙；主动土压力；土拱效应；应力状态；位移模式；极限平衡；分层填筑；AbstractTwoclassictheoriesofearthpressuresareextensivelyusedinengineeringfortheirsimplycalculatedandsharpconcept．InCoulomb’Stheory,theresultantearthpressuresareob

5、tainedbytheforceequilibriumofslidingsoilandthesoilstressstateisnon-considered．InRankin’Stheory,theearthpressuresarcobtainedbythestresslimitingequilibriumofslidingsoil，thewallfrictionisnon-considered．BasedOilcombiningtheideaandmethodsoftwotheories，thedef

6、iciencyoftheflatslidingsurfaceandnon-balanceofthemomentofslidingsoilinCoulomb’stheoryisanalyzed；andtheproblemsinthesoilarchingeffecttocalculateearthpressuresareexplainedbyanaIyzingthepathofminorprincipalSI／'eSSandarcherown．11圮layer-by—layerasymptoticmet

7、hodiscreatedbymodifyinghorizontal·-soil—stratummethodforconsideringthechangeoflengthofstratum,tiltangle，frictionangleonwallsurfaceandslidingSqll-facealongwimwallheight．Thecalculatingresultsindicatethatthedistributionofactiveearthpressuresisnonlinearandt

8、heslidingsurfaceiscurved．n圮methodstocalculatethefrictionangleinanyheightareestablishedforconsideringthatthedisplacementinlowerwallistoosmalltoobtainlimitingstateunderrotationaboutthebaseandthedisplacementinupperwallisSOsmallthatt