庫侖土壓力的力學(xué)機(jī)制研究及其工程應(yīng)用.pdf

1、庫侖土壓力理論至今仍是計算土壓力的主要方法之一，并在工程中廣泛應(yīng)用。然而，隨著土木工程科學(xué)的發(fā)展和對土木工程安全性要求的提高，傳統(tǒng)的土壓力理論已不能滿足土壓力問題的設(shè)計計算，對土壓力理論的研究一直是土木工程中的一個研究熱點(diǎn)。根據(jù)目前庫侖土壓力的研究現(xiàn)狀，本文從基本的力學(xué)方法和力學(xué)現(xiàn)象出發(fā)，對庫侖土壓力的計算方法進(jìn)行了探討和研究。本文完成的研究工作如下:
　　1.通過分析庫侖土壓力的墻后土楔體的受力特點(diǎn)，特別是深入研究了土楔體與墻的

2、作用力關(guān)系，對庫侖土壓力理論給出了一些修正。
　　(1)認(rèn)為土楔體和擋土墻之間的作用力（也即定義的土壓力），并非一定要達(dá)到極限狀態(tài)，所以不能確定土壓力的作用方向，但土壓力的作用方向必須在其允許的角度范圍之內(nèi)。所以，本文研究認(rèn)為庫侖主動土壓力為作用方向角度變化范圍內(nèi)的最大值，庫侖被動土壓力為作用方向角度變化范圍內(nèi)的最小值。
　　(2)對于墻后土楔體，本文認(rèn)為，墻體和土楔體是兩個不同物體，土楔體的形成是因為土中產(chǎn)生有潛在破裂面，

3、而原庫侖土壓力理論要求墻體與土之間也達(dá)到臨界狀態(tài)是不必要的。墻體對土楔體的作用力（即土壓力）實質(zhì)就是相當(dāng)于一物（墻）施加于另一物（土楔體）的力，即使土楔體滑動了，兩物之間也并非要滑動。
　　(3)本文推導(dǎo)了修正的主動土壓力計算公式，給出了被動土壓力的近似計算方案。通過例題證明本文的計算結(jié)果與原庫侖理論有明顯不同。
　　2.考慮傳統(tǒng)庫侖土壓力并不滿足力距平衡，本文開展了嚴(yán)格靜力平衡方法的庫侖土壓力計算方法的研究。
　　(

4、1)考慮墻后土楔體的靜力矩平衡條件下，推導(dǎo)了土壓力的解析公式。
　　(2)通過建立不同類型的擋土墻模型，用Matlab編程對推導(dǎo)的表達(dá)式數(shù)值求解，得到擋土墻在不同的滑動面坡角時對應(yīng)的土壓力大小，在土壓力的方向取值范圍之內(nèi)找到最大土壓力值，其對應(yīng)的角度即為滑動面的位置。
　　(3)根據(jù)分析的結(jié)果得到填土面坡角這一參數(shù)對土壓力計算結(jié)果的影響很大。
　　3.采用有限元數(shù)值方法對工程實例和算例進(jìn)行模擬分析，并和傳統(tǒng)庫侖理論、修