Numerical and theoretical research on stress distribution in the loosening zone of the trapdoor problem     

Luju Liang  Changjie Xu 《国际地质力学数值与分析法杂志》2019,43(7):1426-1447

The traditional theory of soil arching effect was developed on the assumption that stress distribution in the loosening zone is uniform. However, because of the deflection of principal stress' direction, the stress distribution in the loosening zone is actually ununiform. For the evaluation of principal stress axis deflection and stress redistribution, a discrete element method numerical model of trapdoor problem is established for the simulation of soil arching effect. Based on the numerical results, an arc shape of major principal stress trajectory and uniform horizontal stress distribution at the same depth of the loosening zone are adopted. An analytical model is raised to estimate the average loosening earth pressure acting on the trapdoor and stress distribution in the loosening zone at a limit state. In addition, comparison studies are carried out between the predictions of the proposed solutions and discrete element method numerical results as well as available model test results, thereby validating the accuracy of the proposed theoretical model. Both numerical and theoretical results indicate that the vertical stress distribution in the loosening zone is obviously ununiform. The load acting in the middle of loosening zone is transferred toward two sides so that the vertical stress distribution in loosening zone is concave.  相似文献   

隧道支护新技术——水平旋喷成拱法     

李远宁  段玉刚  吴胜 《四川地质学报》2002,22(Z1):39-41

介绍了水平旋喷成拱工艺，分析了工艺参数对旋喷的影响，并采用该方法在鞍子河电站成功地进行了工程施工，为软弱地层隧道预衬砌提供了一个新途径。  相似文献   

Limiting equilibrium method for slope/drilled shaft system     

Mohammad Yamin  Robert Y. Liang 《国际地质力学数值与分析法杂志》2010,34(10):1063-1075

The use of drilled shafts to stabilize an unstable slope has been a widely accepted practice. There are two basic design and analysis issues involved: one is to determine the global factor of safety of the drilled shafts stabilized slope and the other one is to determine the design earth thrust on the drilled shafts for structural design of the shafts. In this paper, a limiting equilibrium method of slices based solution for calculating global factor of safety (FS) of a slope with the presence of a row of drilled shafts is developed. The arching mechanisms due to the presence of the drilled shafts on slope were taken into account by a load transfer factor. The method for calculating the net force applied to the drilled shaft from the soil mass was also developed. The interrelationships among the drilled shaft location on the slope, the load transfer factor, and the global FS of the slope/shaft system were derived utilizing the developed numerical closed‐form solution. An illustrative example is presented to elucidate the use of the solution in optimizing the location of the drilled shafts on slope to achieve the desired global factor of safety of the slope/shaft system. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

基于离散元方法的不同挡墙变位模式下有限土体主动土压力研究     

张恒志  徐长节  何寨兵  黄展军  何小辉 《岩土力学》2022,(1):257-267

为研究挡墙变位模式以及墙后填土宽度对无黏性有限土体主动土压力的影响,在不同墙后填土宽度条件下分别开展了挡墙平动(T)模式、绕墙底转动(RB)模式以及绕墙顶转动(RT)模式的离散元模拟。根据离散元模拟结果对主动土压力、墙后土体破坏模式以及应力状态进行了分析。研究结果表明:挡墙变位模式和墙后填土宽度的变化使得土体破坏模式和应力状态发生变化,引起主动土压力大小及分布的差异。T与RB模式滑动土楔中内摩擦角调动值会相对初始值增加,且T模式滑动土楔中会出现小主应力拱。RT模式较为特殊,在填土宽度较小时,其应力状态与T模式相似;在填土宽度较大时,滑动土楔上部会出现内摩擦角调动值相对初始值减小的区域,并出现大主应力拱。  相似文献   

考虑土拱效应的管棚合理间距计算方法     

陈峥  何平  颜杜民  高红杰 《岩土力学》2019,40(5):1993-2000

管棚作为隧道安全穿越不良地质地段的超前支护结构,依靠土拱效应发挥其支护作用,管棚间距与成拱效应密切相关。通过引入合理拱轴线,并考虑侧向土压力的影响,结合管棚间土拱破坏条件给出了管棚合理间距的计算方法,通过凤咀江隧道工程实例和离散元对比分析,验证了计算方法的合理性。进一步分析了管棚间距随管棚所处位置的变化规律以及管棚直径、土体参数等对管棚间距的影响规律。结果表明：当侧向土压力系数较小时,拱腰至边墙处管棚间距可适当调大;当侧向土压力系数较大时,拱顶至拱腰处管棚间距应适当减小。管棚间距随管棚直径和土体黏聚力的增加而线性增加,且与土体内摩擦角数呈正相关关系,随内摩擦角增大,对管棚间距的影响也越来越大。  相似文献   

基于桩间土滑动特性的合理桩间距研究          下载免费PDF全文

任永忠  朱彦鹏 《地震工程学报》2020,42(6):1590-1597

为研究抗滑桩合理桩间距以及荷载传递机制,首先以桩侧摩阻力为拱脚时的破裂面推导出以桩身为拱脚时的破裂角计算公式;然后引入对数螺旋线法确定桩间土体的滑移深度,以土拱效应为基础建立计算模型,求解考虑桩间土体滑移深度的合理桩间距表达式;最后对桩间净距的主要影响因素进行分析,包括滑坡推力、黏聚力、桩截面宽度以及高度。研究结果表明：由桩身和桩侧摩阻力同时作为土拱拱脚更符合实际受力状态,同时求得的土拱拱圈厚度和矢高小于以桩身为拱脚条件下相应值而大于以桩侧摩阻力为拱脚条件下的相应值,并且随桩埋深的增加而增大。  相似文献   

基于压力拱理论的水下隧道合理覆岩厚度研究     

彭祖昭  封坤  肖明清  何川  蒋超  陈怀伟 《岩土力学》2018,39(7):2609-2616

建立了水下隧道流固耦合数值模型,通过正交试验优化计算方案,分析土岩复合地层和全断面岩层拱顶竖直方向上围岩压力拱的成拱规律,并据此提出以成拱临界板厚为判据求解水下隧道合理覆岩厚度的思路,建立水下隧道合理覆岩厚度回归模型,并通过BP神经网络模型对回归模型进行评价与校验,结合佛莞城际狮子洋隧道工程,进行了合理覆岩厚度回归模型的应用算例分析。研究表明：土岩复合地层上覆岩层岩性较好时,压力拱高度主要受覆岩厚度影响,上覆岩层岩性较差时,压力拱高度主要受上覆软土厚度影响;压力拱高度随覆岩厚度增加线性增加,达到成拱临界板厚时,逐渐减小随后趋于稳定,上覆岩层岩性越差,成拱临界板厚越大;全断面岩层压力拱高度随覆岩厚度的变化比土岩复合地层平稳。算例分析表明,以成拱临界板厚为判据建立的合理覆岩厚度模型能给出较优的覆岩厚度预测值,可为土岩复合地层水下盾构隧道的设计和施工提供参考。  相似文献   

考虑拱效应深基坑支护结构土压力分析     

李栋  张琪昌  靳刚  王婧 《岩土力学》2015,36(Z2):401-405

针对基坑支护结构土压力的研究以数值模拟为主,而解析理论应用需要完善研究现状,提出一种用于计算基坑支护结构土压力的解析方法。根据填土中土拱效应的作用以及土拱成形的基本理论,结合极限平衡分析方法,应用摩尔圆理论确定了基坑端壁间稳定土拱的轨迹方程,并且得到基于土拱形状所围滑裂土体的体积,确定出基坑支护结构土压力的解析表达式,最后进行了算例分析,研究结果表明土体的物理属性决定了有效滑裂土体的边界。提出的解析方法是深基坑计算土压力的一种新的解析方法。  相似文献   

不同平衡堆载条件下桩基承载特性的原位试验研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

邓会元  戴国亮  龚维明  朱中发 《岩土力学》2015,36(11):3063-3070

沿海吹填围垦地区土质较差,淤泥软弱土层较厚,在后期填土作用下土体会产生很大的固结沉降。后期不同堆载填土方式对桥梁基础影响较大,可降低基桩承载力,同时平衡堆载主要增加基桩的沉降,而不平衡堆载则对基桩水平位移影响较大。结合台州湾大桥工程建设,选取3根基桩进行了平衡堆载（围载）试验,另外,选取了3根基桩进行了不平衡堆载试验,研究不同堆载条件下对桩基承载特性的影响。现场试验结果表明,平衡堆载条件下主要引起桩侧产生负摩阻力,堆载高度达到4 m,堆载面积为24 m×16 m时,负摩阻力总和达到2 687 kN左右,中性点深度约为29.5 m,约为0.36倍桩长,且负摩阻力的发展是随时间而变化的;不平衡堆载条件下主要产生土拱效应,使桩基产生较大的水平位移,试验中不平衡堆载对吹填区的影响主要在距离地面20 m范围之内,土中最大水平位移出现在距离地面4～5 m左右位置,而桩身最大水平位移出现在桩顶。  相似文献   

列车动荷载下桩网结构路基土拱效应试验研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

韩高孝  宫全美  周顺华 《岩土力学》2014,35(6):1600-1606

通过三维模型试验研究了列车动荷载作用下的土拱效应。试验结果表明,动荷载作用下土拱效应依然有效,随着填土的增高,土拱效应在增强,土工格栅的存在可以增强土拱效应的作用。但动荷载条件下动应力的分布与自重条件下的应力分布截然不同。动荷载作用下土拱效应会发生退化,表现为动荷载施加过程中先前由桩所承担的部分动应力会转移至桩间土;完成动荷载施加后,最初由桩承担的部分自重荷载也会转移至桩间土。填土高度和土工格栅对于动荷载作用下土拱的稳定性有很大的影响,但当高度达到一定值之后,填土高度的影响就可忽略,土工格栅的存在使得土拱效应的削弱程度减小了一半。  相似文献