圓形基坑主動土壓力計算方法研究.pdf

1、受環(huán)向拱效應(yīng)的影響，圓形基坑的主動土壓力小于直邊基坑的主動土壓力。但在實際工程設(shè)計中，由于缺乏完善的理論基礎(chǔ)及相應(yīng)的計算方法，設(shè)計人員多采用平面土壓力理論計算圓形基坑的土壓力，導(dǎo)致成本增加、資源浪費。本文對圓形基坑彈塑性問題的計算模型進行改進，運用軸對稱滑移線法和極限分析的上限解法推導(dǎo)了其主動土壓力的計算公式，采用數(shù)值模擬方法計算分析了圓形基坑土體中主應(yīng)力系數(shù)的影響因素。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在圓形基坑的彈塑性空間軸對稱問題

2、中，環(huán)向應(yīng)力即為中間主應(yīng)力。本文引入中主應(yīng)力系數(shù)b，即假設(shè)σ2=σθ=σ3+b(σ1-σ3)，改進了目前計算中所廣泛采用的σ2=σ1或σ2=σ3的Haar&Karman完全塑性假定，使其更符合工程實際情況。⑵運用滑移線場理論，推導(dǎo)了空間軸對稱問題的滑移線方程。通過將墻后土體的滑移曲線簡化為直線形式，求解滑移線方程，得到圓形基坑土壓力的計算公式，并分析了土壓力的分布模式。計算結(jié)果表明，圓形基坑土壓力隨著深度的增加呈非線性分布，但在較淺的范

3、圍內(nèi)可以認為是線性分布形式。此外，分析了基坑半徑對土壓力的影響，結(jié)果表明土壓力隨半徑的增大而增大，最終趨于平面Rankine土壓力。⑶采用極限分析中的上限法，同時引入中主應(yīng)力系數(shù)b，并考慮環(huán)向應(yīng)力做功引起內(nèi)能耗散，推導(dǎo)了圓形基坑土壓力合力的計算公式。計算結(jié)果表明，不同中主應(yīng)力系數(shù)b對應(yīng)的土壓力明顯小于平面情況下土壓力。當(dāng)半徑趨于很大時，b所對應(yīng)的結(jié)果趨于相同，該值即為在平面情況下Rankine土壓力值。此外，圓形基坑破壞面傾角受中主應(yīng)力

4、系數(shù)影響很大，b值越大時，土體破壞面傾角越大;b值越小時，土體破壞面傾角越小;隨著圓形基坑半徑的增大，土體破壞面傾角將減小。當(dāng)開挖半徑足夠大時，破壞面傾角趨于45°+φ/2。⑷通過有限元計算，分析了圓形基坑中主應(yīng)力系數(shù)的影響因素及其變化規(guī)律。結(jié)果表明，基坑半徑及土體內(nèi)摩擦角是中主應(yīng)力系數(shù)取值的主要影響因素，而黏聚力的影響較小?；影霃郊皟?nèi)摩擦角越小，中主應(yīng)力系數(shù)越大且趨于1.0。為便于實際工程應(yīng)用，作者通過大量計算分析，給出了圓形基坑土