基于土拱效应和剪应力作用的挡土墙主动土压力分析

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1、学校代码10459学号或申请号201212212406密级硕士学位论文基于土拱效应和剪应力作用的挡土墙主动土压力分析作者姓名:李东阳导师姓名:刘忠玉教授学科门类:工学专业名称:岩土工程培养院系:土木工程学院完成时间:2015年4月学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研宄所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研宄作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者东]日

2、期:20/S•年亡月22_日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品,知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时,第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者曰期:>丨夂年上月

3、^曰AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterStudyonActiveEarthPressureonRetainingWallBasedonSoilArchEffectandShearStressByDongyangLiSupervisor:Prof.ZhongyuLiuGeotechnicalEngineeringSchoolofCivilEngineeringApril2015摘要摘要挡土墙土压力问题一直是土力学领域的一个重要课题。经典的库仑

4、和朗肯土压力理论认为土压力沿墙高呈线性分布,这与许多的场外或室内试验结果并不相符。因此,如何比较准确地描述作用在挡土墙的土压力对解决墙土接触问题至关重要,对此所做的研究很有必要,也很有意义。现有理论认为土拱效应是导致土压力呈非线性分布的主要原因。基于土拱效应的土压力研究主要针对砂性填土平动模式的情况,对墙后为多层填土和有限填土的情况研究还比较少,因而有必要对多层填土和有限填土的土压力问题进行分析。此外,许多研究在分析平动情况的土压力时,认为水平土层间不存在剪应力,然而考虑剪应力互等定理可知水平土层间一定存在剪应力,不能

5、忽略。本文在前人研究的基础上,基于水平层分析法,考虑土拱效应和水平土层间剪应力作用对墙后主动土压力问题进行了比较深入的研究,所做的主要工作及结论如下:(1)首先对墙后为半无限均匀填土的土压力问题进行了分析。与已有理论对比发现,将填土滑裂面假定为库仑滑裂面是合理的;假定所采用的拱形对土压力合力及合力作用点并无明显影响,而滑裂面形状是影响土压力合力及合力作用点的主要因素;此外,侧向土压力系数与所假定的拱形和滑裂面没有必然联系,主要受填土内摩擦角和墙土摩擦程度的影响。与不考虑剪应力作用相比,考虑剪应力作用使得填土上部土压力变

6、小而下部土压力变大,从而使合力作用点高度降低。(2)将上述计算理论推广到墙后为多层填土的情况,结果表明有无考虑土拱效应几乎不影响滑裂面倾角和土压力合力。与不考虑土拱效应和剪应力作用的研究对比,考虑土拱效应和剪应力作用会影响土压力的分布,使其上部变小,下部变大,进而影响合力作用点的位置,使其较未考虑时低,但仍高于库仑理论值。(3)最后,分析了墙后为有限填土的土压力问题。发现填土中出现的滑裂面倾角要远远小于库仑理论值,墙土摩擦角及挡土墙与岩坡间的距离是影响土压力合力及合力作用点的主要因素;某些情况下,有限填土土压力合力会大

7、于I摘要经典土压力理论值,此时若采用经典理论进行支护设计会偏不安全。关键词:土力学挡土墙土压力土拱效应剪应力水平层分析法IIAbstractAbstractEarthpressureonretainingwallisanimportantissueinthefieldofsoilmechanic.TheclassicalRankineandCoulombearthpressuretheoryshowsthatearthpressureisdistributednonlinearlyalongthedepthofreta

8、iningwall,whichisnotcorrespondedwiththetestresultsinthefieldorinthelab.Therefore,itisnecessarytodescribeearthpressureonretainingwallaccurately,whichisalsomeaningful.T

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