圓形基坑主動土壓力計算方法研究.pdf

1、受環(huán)向拱效應的影響，圓形基坑的主動土壓力小于直邊基坑的主動土壓力。但在實際工程設計中，由于缺乏完善的理論基礎及相應的計算方法，設計人員多采用平面土壓力理論計算圓形基坑的土壓力，導致成本增加、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)向應力即為中間主應力。本文引入中主應力系數(shù)b，即假設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，同時引入中主應力系數(shù)b，并考慮環(huán)向應力做功引起內(nèi)能耗散，推導了圓形基坑土壓力合力的計算公式。計算結果表明，不同中主應力系數(shù)b對應的土壓力明顯小于平面情況下土壓力。當半徑趨于很大時，b所對應的結果趨于相同，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力系數(shù)的影響因素及其變化規(guī)律。結果表明，基坑半徑及土體內(nèi)摩擦角是中主應力系數(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，中主應力系數(shù)越大且趨于1.0。為便于實際工程應用，作者通過大量計算分析，給出了圓形基坑土