一种考虑塑性区域的无粘性土主被动土压力合力计算方法技术

本发明专利技术涉及岩土设计领域一种考虑塑性区域的无粘性土主被动土压力合力计算方法，包括如下步骤：对已建挡土墙进行位移监测，得到监测位移量；将所述监测位移量带入到主动土压力合力计算公式或被动土压力合力计算公式，得到挡土墙在当前位移量下受到的主动土压力合力E

【技术实现步骤摘要】
一种考虑塑性区域的无粘性土主被动土压力合力计算方法


[0001]本专利技术涉及岩土设计领域，具体涉及一种考虑塑性区域的无粘性土主被动土压力合力计算方法。

技术介绍

[0002]工程中挡土墙土压力合力常用计算方法为朗肯土压力理论和库伦土压力理论，上述两种土压力理论只能计算主动或被动极限平衡状态下的土压力合力，而实际工程中的挡土墙或其他支挡结构未必能够达到主动或被动极限平衡状态，对此国标中针对不同支挡结构给出相应的土压力合力经验修正系数来解决上述问题，经验修正系数无法根据实际支挡结构位移进行土压力合力计算，导致所得土压力合力计算结果可能出现误差较大的情况。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种考虑塑性区域的无粘性土主被动土压力合力计算方法，考虑了墙后塑性区域发展过程，可计算出挡土墙任意位移量下的主动土压力合力或被动土压力合力。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术实施例采用如下技术方案:
[0005]本专利技术实施例提供一种考虑塑性区域的无粘性土主被动土压力合力计算方法，包括如下步骤：
[0006]对已建挡土墙进行位移监测，得到监测位移量；
[0007]将监测位移量带入到主动土压力合力计算公式或被动土压力合力计算公式，得到挡土墙在当前位移量下受到的主动土压力合力或被动土压力合力；
[0008]主动土压力合力计算公式如下
[0009][0010]Δx
a
∈[0,1][0011]其中，Δx
ar/>＝x
外
/x
a
，x
外
为挡土墙向外水平位移量，x
a
为挡土墙墙后土体达到主动极限平衡状态时挡土墙向外水平位移量，K0为静止土压力系数，H为挡土墙高度，γ为墙后土体重度，为土体内摩擦角；
[0012]被动土压力合力计算公式如下
[0013][0014]Δx
p
∈[0,1][0015]其中，Δx
p
＝x
内
/x
p
，x
内
为挡土墙向内水平位移量，x
p
为挡土墙墙后土体达到被动极限平衡状态时挡土墙向内水平位移量；
[0016]基于得到的主动土压力合力或被动土压力合力对挡土墙进行稳定性分析。
[0017]其中，所述主动土压力合力计算公式通过如下过程获得：
[0018]步骤S1：建立挡土墙向外水平位移量x
外
与墙后土体塑性区域贯通量y之间的函数关系如下式，
[0019][0020]x
外
∈[0,x
a
][0021][0022]步骤S2：将挡土墙向外水平位移量为x
外
时的主动土压力合力E
a
，划分为墙后土体塑性区域贯通量y对应直角梯形塑性体水平下滑力T和该塑性体后缘直角三角形弹性体静止土压力E0两部分，E
a
计算公式如下，
[0023]E
a
＝T+E0[0024]步骤S3：根据库伦主动土压力理论计算步骤S2中的T，根据静止土压力理论计算步骤S2中的E0，将计算得到的T和E0求和建立起E
a
与Δx
a
之间的函数关系如下式，
[0025][0026]Δx
a
∈[0,1]。
[0027]其中，所述挡土墙向外水平位移量x
外
与墙后土体塑性区域贯通量y之间的函数关系通过如下过程获得：
[0028]假定挡土墙向外水平位移量x
外
与墙后土体塑性区域贯通量y之间函数关系为线性关系，且贯通的塑性区域与无粘性土的朗肯主动土压力理论滑裂面l保持一致，塑性区域为一个与水平面成的平面如下式，
[0029][0030]由x
外
与y之间的线性函数关系可得下式，
[0031][0032]综合两式可得所述挡土墙向外水平位移量x
外
与墙后土体塑性区域贯通量y之间的函数关系。
[0033]其中，当Δx
a
＝0时所述主动土压力合力计算公式转化为静止土压力合力计算公式，当Δx
a
＝1时所述主动土压力合力计算公式转化为墙后土体达到主动极限平衡状态时的朗肯主动土压力合力计算公式。
[0034]其中，当Δx
p
＝0时所述被动土压力合力计算公式转化为静止土压力合力计算公式，当Δx
p
＝1时所述被动土压力合力计算公式转化为墙后土体达到被动极限平衡状态时的朗肯被动土压力合力计算公式。
[0035]本专利技术实施例所述考虑塑性区域的无粘性土主被动土压力合力计算方法，所得到的E
a
和E
p
与挡土墙位移量建立了函数关系，可以计算出任意挡土墙位移量下的E
a
和E
p
，对已
建挡土墙进行位移监测即可计算出与挡土墙位移量相对应的土压力合力，进而可以对挡土墙进行稳定性验算或内力分析等操作。
[0036]当然，实施本专利技术的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0038]图1为本专利技术一种考虑塑性区域的无粘性土主被动土压力合力计算方法流程图；
[0039]图2为本专利技术实施例主动土压力合力计算方法流程图；
[0040]图3为本专利技术挡土墙墙后土体直角梯形塑性体和其后缘直角三角形弹性体。
具体实施方式
[0041]下面结合附图及具体的实施例对本专利技术进行进一步介绍。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征也可以相互组合。
[0042]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。
[0043]本专利技术实施例提供了一种考虑塑性区域的无粘性土主被动土压力合力计算方法，随着挡土墙向外水平位移墙后土体塑性区域贯通量从“未发生”逐渐发展直到“贯通土体表面”，建立挡土墙向外水平位移量与墙后土体塑性区域贯通量之间的函数关系，分别求解出墙后土体直角梯形塑性体水平下滑力和其后缘直角三角形弹性体静止土压力，进一步求和即可得到挡土墙主动土压力合力，利用同样本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑塑性区域的无粘性土主被动土压力合力计算方法，其特征在于，包括如下步骤：对已建挡土墙进行位移监测，得到监测位移量；将所述监测位移量带入到主动土压力合力计算公式或被动土压力合力计算公式，得到挡土墙在当前位移量下受到的主动土压力合力或被动土压力合力；主动土压力合力E
a
计算公式如下Δx
a
∈[0,1]其中，Δx
a
＝x
外
/x
a
，x
外
为挡土墙向外水平位移量，x
a
为挡土墙墙后土体达到主动极限平衡状态时挡土墙向外水平位移量，K0为静止土压力系数，H为挡土墙高度，γ为墙后土体重度，为土体内摩擦角；被动土压力合力E
p
计算公式如下Δx
p
∈[0,1]其中，Δx
p
＝x
内
/x
p
，x
内
为挡土墙向内水平位移量，x
p
为挡土墙墙后土体达到被动极限平衡状态时挡土墙向内水平位移量；基于得到的主动土压力合力或被动土压力合力对挡土墙进行稳定性分析。2.根据权利要求1所述的一种考虑塑性区域的无粘性土主被动土压力合力计算方法，其特征在于，所述主动土压力合力计算公式通过如下过程获得：步骤S1：建立挡土墙向外水平位移量x
外
与墙后土体塑性区域贯通量y之间的函数关系如下式，x
外
∈[0,x
a
]步骤S2：将挡土墙向外水平位移量为x
外
时的主动土压力合力E
a
，划分为墙后土体塑性区域贯通量y对应直角梯形塑性体水平下滑力T和该塑性体后缘直角三...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈志平，付君宜，姚亮，孙洪，许飞洲，赵东，张晋，雷鑫，杨关文，
申请(专利权)人：贵州正建兴业工程质量检测有限公司，
类型：发明
国别省市：