砂土擋墻破壞機理宏細觀研究.pdf

1、大量的研究集中于擋墻的土壓力和水土壓力研究，而對擋墻后的土體變形破壞研究較少。本文主要對土拱和滲流作用下主動水土壓力和墻后土體破壞進行了系統(tǒng)研究。 土拱和滲流是存在于擋墻后土體中的一種常見現(xiàn)象，在計算擋墻水土壓力時應(yīng)當考慮其影響。假定土拱曲線為拋物線，分析了擋墻滑楔體內(nèi)的土拱效應(yīng)；將墻后穩(wěn)定滲流分析轉(zhuǎn)化為求解具有一定邊界條件的二維Laplace方程，得到了滲流場分布公式。在土拱和滲流作用分析基礎(chǔ)上，考慮有效應(yīng)力原理，結(jié)合水平微分

2、單元方法，推導(dǎo)了土拱和滲流同時作用下水土壓力計算公式。分析表明：計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好；考慮土拱和滲流作用時，主動水土壓力合力增大，合力作用點沿墻高上移。同時也研究了擋墻的可靠度和敏感性，獲得了隨機變量對擋墻可靠度的敏感性規(guī)律。這對設(shè)計擋墻有較大的參考價值。 為了研究飽和砂土剛性擋墻后土體被動破壞宏細觀機理，自制飽和砂土剛性擋墻模型箱，測試了不同運動模式下?lián)鯄λ翂毫Ψ植肌⑼馏w位移場、超孔隙水壓力的變化規(guī)律，獲得了剪切帶的細

3、觀參數(shù)。試驗表明：不同擋墻位移模式下，水土壓力和土體位移場分布不一樣，與庫侖理論土壓力假定線性分布和滑裂面為平面有所不同。超孔隙水壓力變化反應(yīng)了密砂剪脹變形，松砂剪縮變形；擋墻平移時剪切內(nèi)的顆粒發(fā)生了重定向和旋轉(zhuǎn)，孔隙率增大，剪切帶的寬度為4-6個顆粒直徑，傾角為40-50°。同時在試驗的基礎(chǔ)上提出了可將剛性擋墻后土體被動破壞過程分為三階段進行分析的觀點。 運用顆粒流模擬了砂土剛性擋墻后土體的被動破壞細觀機理。擋墻被動運動導(dǎo)致土

4、體應(yīng)力增大和旋轉(zhuǎn)，引起靠近擋墻的土顆粒發(fā)生復(fù)雜的運動，產(chǎn)生剪切帶。不同擋墻位移模式和大小對土體應(yīng)力，土體位移場和速度場、顆粒運動軌跡和剪切帶的影響不一樣。運用顆粒流模擬了擋墻的不同位移模式和大小時主、被動土壓力分布；并采用三維流固耦合顆粒流模型模擬了擋墻被動運動過程中飽和密砂孔隙水壓力的變化規(guī)律；假定土體剪切角系數(shù)沿著墻高線性變化，將土體離散為具有滑動連接模型的剛性條塊，建立了剛性擋墻顆粒流主動土壓力計算模型。并分別與試驗結(jié)果進行了比較