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换句话说,当土壤被破坏,这意味着土壤应力状态的破坏准则和应力状态和交叉的破坏包络线模型。材料的破坏准则,如金属材料,金属材料,有两个著名的标准,一个是二维应力状态特莱斯C(Tresca)准则,另一个指的是优化三维应力状态(msies)准则。因为土的材料和金属材料相差甚大,所以金属材料的准则是不适合于土体材料,因此,土体材料有属于自己的准则,比较有名的是莫尔-库仑准则的二维应力状态和(MOHrcuolomb)利用莫尔-库仑准则推广到SMP(一个在松岗)准则。
2土压力概述
2.1挡土墙的类型
在平常的工程中,比如常见的土木、水利、交通等工程中,在支护结构施工中经常遇到,挡土结构是支持一些天然或人工边坡坍塌的预防作用,挡土是一种保持土体稳定性的建筑物,故又被称为挡土墙。常用的挡土在路基挡土墙基础两侧壁,两侧壁上,对翼墙进出口和两个侧壁,水力结构桥台,河岸的防护墙,双方港口的边坡挡土墙墙,地下结构的边墙,等。由上面可知挡土墙是多种作样的,如果根据挡土墙的特点可以将其分为重力式挡土墙,悬臂式挡土墙,扶臂式挡土墙,支撑墙,板桩墙挡土墙,锚定板挡土墙,加筋土挡土墙等等。
2.2作用于挡土墙上的土压力
作用在挡土墙上的土压力的来源是土,地下连续墙等结构上的挡土墙土压力,无论什么样的建筑物承受从的侧压力就是土压力。因此,土压力是在保留部分设计的主要考虑因素,检查土壤结构的稳定性。自从十八世纪开始就有许多学者意识到了这个问题并对此进行了研究,而且很多学者还得到了不错的效果并对应提出了许多土压力的计算理论和计算方法。其中最为著名的是1773年库仑(C.A.Cuolomb)提出的土压力理论和1857年朗肯(W.J.Ranklne)提出的土压力理论,这两个土压力理论子已广泛应用于土压力的计算,基础仍在工程建设。作用于挡土墙上的土压力,所受到的因素是多方面的,比如挡土墙的形式和墙体刚硬度、挡土墙的与地面倾斜度及其表面粗糙程度、挡土墙的变形和位移、填土的材料、填土表面荷载情况、地下水情况等等。当挡土墙的形式发生改变时,作用在其上的土压力的大小和分布也会随着改变。正常情况下,只要刚性挡墙,挡墙位移产生足够的,你可以把墙回填土后处于极限平衡状态,然后土压力的分布是一个三角形。恰好库仑土压力理论和朗肯土压力理论都是适用于刚性挡土墙。而柔性挡土墙由于受到墙体本身变形的影响,土压力的大小及其分布与刚性挡土墙有很大的区别。如前所述,对墙体的位移和变形会使作用在挡土墙土压力的变化。静止土压力是指壁静态,而不产生位移,不变形,墙背填挡土墙土压力填充弹性平衡状态。如果墙体填充方向偏离水平位移墙的顶部附近,或在填充墙的旋转方向,或墙在墙附近的地球旋转墙踵,偏离土体的变形方向,静止土压力时,土压力逐渐降低,逐渐失去了原来的平衡状态,如果填充的极限平衡状态,土压力作用在挡土墙被称为主动土压力。被动土压力是指墙向平移或旋转地球的方向,并填写朝墙的位移或变形的方向,墙背填土压实,因为逐渐失去原有的平衡状态,当位移达到一定数量,且土体压密到一定程度,从而使墙背填土处于被动极限平衡状态时,填土作用在挡土墙上的土压力。
3朗肯土压力理论
朗肯土压力理论第一次面世是在1857年,是由英国人朗肯(W.J.M.Ranklne)提出的,这一理论自面世以来由于其概念明确、方法简单、至今仍然被广泛应用。朗肯研究半无限土体内各点在重应力作用下,从极限平衡状态发展过程中的应力平衡状态,然后提出在挡土墙上的土压力的理论计算。这一理论的前提条件是土的极限平衡,在极限平衡的状态下提出如下的基本假定:(1)挡土墙的墙面时竖直且光滑的,接触面是毫无摩擦的;(2)挡土墙墙背面的是各向同性的均质填土,填土表面光滑;(3)在压力的作用下,足够产生位移和变形,是填土处于极限平衡状态。朗肯土压力理论是基于土的应力状态和朗肯土压力理论计算的基础上的两种理论及其研究极限平衡的半空间理论。朗肯在计算挡土墙压力时应用了半空间体的应力状态和土的极限平衡理论。直壁的第一假设回填土表面,光滑,墙的水平。在这种状态下的墙背土压力和剪切对土的界面应力为零。如果不改变右边土体中的应力状态。当主动或被动的挡土墙位移极限平衡条件,朗肯主动土压力与挡在墙背土压力被动土压力的作用。
4三维化的临塑荷载公式
是不考虑中间主应力的影响,但是最近的研究表明,中主应力对土体强度有一定影响,所以,如果计算结果没有考虑中主应力的影响会使计算结果出现误差,导致结果偏小。此外,前者还提到,土是一种颗粒材料,其强度包线和莫尔-库仑准则的三维应力是不同的,一些实验表明,在国内和国外。三维度的SMP强度准则在1974松岗元,NakaiTeruo两位科学家是非常相似的三维土压力作用下的强度包络线。因此,因此,临界荷载公式中引入了三维应力状态,不再采用莫尔-库仑准则的二维,而是直接由三维SMP破坏准则,这样子做不仅可以使现有的临塑荷载理论更为完善,还可以反映出工程实际的情况。
5结语
本文选中SMP强度准则作为说明对象,只是因为SMP强度准则在实验中的效果性是最好的。但是,众所周知,任何事物都不可能只有一条标准,同理,土体的强度准则也不是一个SMP准则就可以概括所有土体的强度性质,就目前而言,其他的强度准则也都有其可以很好使用情况,在使用准则的时候,要根据土体的强度性质对应找出最合适的强度准则,而不是一味的人为某一个准则是最好用的。本篇文章只是大致的讲解了SMP的一个参考方向,如果研究者可以更深入的研究出更符合当代适用的准则强度,这会是岩土工程的一个福音。
作者:王桃桃 刘洁 单位:西安工业大学北方信息工程学院