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Stress disturbance induced by twin-tunneling in sandy ground considering soil arching effect
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作者 Zhiyong Liu Xuanda Wu +2 位作者 Junhua Xiao Jinghui Yang Ying Liu 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 2025年第10期6530-6547,共18页
Due to space constraints in urban areas,metro tunnels are typically constructed in pairs,with a small clearance.The interaction between twin tunnels leads to a significantly more complex ground deformation and stress ... Due to space constraints in urban areas,metro tunnels are typically constructed in pairs,with a small clearance.The interaction between twin tunnels leads to a significantly more complex ground deformation and stress distribution than that observed in a single tunnel scenario,particularly if the tunnels are excavated in sequence.A series of physical model tests were conducted to investigate soil deformation and stress disturbances caused by the excavation of twin tunnels.The test results indicate that the interaction between the twin tunnels was observed.Due to the soil arching effect,the excavation of Tunnel 2 increases the soil stress acting on Tunnel 1.An analytical method was proposed to determine soil stress considering the soil arching effect and the interaction between twin tunnels.The method categorized the relative locations between twin tunnels into non-influenced,partially influenced,and fully influenced scenarios.For non-influenced and fully influenced scenarios,the soil stresses above twin tunnels were calculated based on a symmetric major principal stress trace.For the partially influenced scenario,however,the soil arch above Tunnel 2 was asymmetric due to the interaction,and the stress distribution was obtained based on a new asymmetric major principal stress trace.The soil stress on Tunnel 1 was influenced by the load transferred from Tunnel 2 and calculated based on the force equilibrium.A comparison of the analytical and test results indicates that the proposed method effectively predicts the soil stress in the cover layer above twin tunnels excavated sequentially,considering the interaction and soil arching effects. 展开更多
关键词 Physical model tests Analytical method soil stress Twin tunnels in sandy ground Interaction and soil arching effect
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Pile-soil stress ratio in bidirectionally reinforced composite ground by considering soil arching effect 被引量:1
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作者 邹新军 杨眉 +1 位作者 赵明华 杨小礼 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2008年第S2期1-7,共7页
To discuss the soil arching effect on the load transferring model and sharing ratios by the piles and inter-pile subsoil in the bidirectionally reinforced composite ground, the forming mechanism, mechanical behavior a... To discuss the soil arching effect on the load transferring model and sharing ratios by the piles and inter-pile subsoil in the bidirectionally reinforced composite ground, the forming mechanism, mechanical behavior and its effect factors were discussed in detail. Then, the unified strength theory was introduced to set up the elastoplastic equilibrium differential equation of the subsoil under the limit equilibrium state. And from the equation, the solutions were derived with the corresponding formulas presented to calculate the earth pressure over and beneath the horizontal reinforced cushion or pillow, the stress of inter-pile subsoil and the pile-soil stress ratio. Based on the obtained solutions and measured data from an engineering project, the influence rules by the soil property parameters (i.e., the cohesion c and internal friction angle φ) and pile spacing on the pile-soil stress ratio n were discussed respectively. The results show that to improve the load sharing ratio by the piles, the more effective means for filling materials with a larger value of φ is to increase the ratio of pile cap size to spacing, while to reduce the pile spacing properly and increase the value of cohesion c is advisable for those filling materials with a smaller value of φ. 展开更多
关键词 composite ground PILE geosynthetic-reinforced CUSHION soil archING effect PILE-soil stress ratio
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Analysis of Soil arching effect for Blind sheet-pile wharf based on ABAQUS
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作者 LIU YaWei WANG LiJuan 《International English Education Research》 2016年第4期51-54,共4页
Combined with practical engineering, based on the introduction of soil arching theory, we explore the impact of barrier piles in blind sheet-pile bank connecting structure. Besides, we build a plane strain model by AB... Combined with practical engineering, based on the introduction of soil arching theory, we explore the impact of barrier piles in blind sheet-pile bank connecting structure. Besides, we build a plane strain model by ABAQUS sot'cware to study the impact of cross section type, the pile spacing and soil properties on soil arching effect. We find that cross section type of the pile has a certain influence on soil stress distribution in front of the barrier piles by comparing circular cross section and rectangular cross section. We also find that clear distance between the barrier piles and cohesive force of the soil have a great influence on that impact. We can increase clear distance between the barrier piles appropriately to improve the efficiency of construction and reduce the proiect cost. 展开更多
关键词 Blind sheet-pile wharf barrier piles earth pressure soil arching effect
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Improved method for determining active earth pressure considering arching effect and actual slip surface 被引量:3
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作者 HE Zhong-ming LIU Zheng-fu +1 位作者 LIU Xiao-hong BIAN Han-bing 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第7期2032-2042,共11页
To determine the distribution of active earth pressure on retaining walls, a series of model tests with the horizontally translating rigid walls are designed. Particle image velocimetry is used to study the movement a... To determine the distribution of active earth pressure on retaining walls, a series of model tests with the horizontally translating rigid walls are designed. Particle image velocimetry is used to study the movement and shear strain during the active failure of soil with height H and friction angle φ. The test results show that there are 3 stages of soil deformation under retaining wall translation: the initial stage, the expansion stage and the stability stage. The stable sliding surface in the model tests can be considered to be composed of two parts. Within the height range of 0.82 H-1.0 H, it is a plane at an angle of π/4+φ/2 to the horizontal plane. In the height range of 0-0.82 H, it is a curve between a logarithmic spiral and a plane at an angle of π/4+φ/2 to the horizontal. A new method applicable to any sliding surface is proposed for active earth pressure with the consideration of arching effect. The active earth pressure is computed with the actual shape of the slip surface and compared with model test data and with predictions obtained by existing methods. The comparison shows that predictions from the newly proposed method are more consistent with the measured data than the predictions from the other methods. 展开更多
关键词 particle image velocimetry retaining wall soil arching effect active earth pressure
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飞机滑行荷载对跑道桩网复合地基影响的数值分析
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作者 蔡靖 张博硕 +1 位作者 范怡飞 周鹏 《西南交通大学学报》 北大核心 2026年第1期11-20,40,共11页
桩网复合地基可以有效降低道路工程工后沉降,近年来常用于对我国沿海机场飞行区的跑道和机坪系统进行地基处理.然而,目前关于桩网复合地基的研究多集中于工前静承载特性,缺乏跑道下地基工前沉降完成后,飞机滑行荷载作用对跑道桩网复合... 桩网复合地基可以有效降低道路工程工后沉降,近年来常用于对我国沿海机场飞行区的跑道和机坪系统进行地基处理.然而,目前关于桩网复合地基的研究多集中于工前静承载特性,缺乏跑道下地基工前沉降完成后,飞机滑行荷载作用对跑道桩网复合地基影响的定量评价研究.本文通过改变填土层厚度、桩间距、飞机机型等参数,基于动载影响系数、工后差异沉降比和土拱度退化系数等指标,利用有限元软件ABAQUS对飞机滑行荷载作用下跑道桩网复合地基的受力变形特性进行数值分析,量化飞机滑行荷载对跑道桩网复合地基承载和沉降特性的影响.研究表明:当填土层厚度由4.5 m减小至1.5 m时,土拱退化参数由3.3%升至15.1%;当桩间距由6d减小至3d(d为桩直径)时,土拱退化参数由7.8%升至12.0%,软土层位置处的工后差异沉降比可能超过规范建议值;填土层厚度越小、桩间距和飞机重量越大、起落架荷载越集中,飞机滑行荷载作用后的土拱弱化越明显. 展开更多
关键词 跑道 桩网复合地基 滑行荷载 土拱效应 沉降比
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Soil-structure interaction of unsymmetrical trench installation culvert 被引量:8
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作者 陈保国 郑俊杰 鲁燕儿 《Journal of Southeast University(English Edition)》 EI CAS 2009年第1期94-98,共5页
The computation of the design load on culverts in the current Chinese General Code for Design of Highway Bridges and Culverts (CGCDHBC)is primarily based on the linear earth pressure theory, which cannot accurately ... The computation of the design load on culverts in the current Chinese General Code for Design of Highway Bridges and Culverts (CGCDHBC)is primarily based on the linear earth pressure theory, which cannot accurately reflect the changes in vertical loads on trench installation culverts. So the changes in vertical earth pressure and soil arching effect in the backfill for an unsymmetrical trench installation culvert are studied based on a full scale experiment and finite element (FE) simulation. The variation laws of foundation pressure and settlement are also analyzed. Meanwhile, the influence of eccentric load induced by an unsymmetrical trench installation on the interaction of a soil- structure system is discussed. Results show that soil arch is formed when the backfill on the culvert reaches a certain height. It can relieve the earth pressure concentration on the crest of the culvert, but it is instable. The earth pressures obtained by full scale experiment and numerical simulation are greater than those calculated by the current CGCDHBC method. The eccentric load effect on the culvert has a significant influence on the stress states and deformation of the soil-structure system. 展开更多
关键词 soil-structure interaction soil arching effect eccentric load effect full scale experiment numerical simulation
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超大直径曲线盾构隧道土拱效应的离散元模拟
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作者 黄澳 范杰 张孟喜 《公路交通科技》 北大核心 2026年第1期201-209,共9页
【目标】针对超大直径曲线盾构隧道掘进过程中因非对称地层损失引起的复杂应力传递机制开展研究,旨在揭示曲线隧道上方土拱效应的形成规律、内外边界特征及其不对称性,并量化其对隧道周围土体应力与位移分布的影响。【方法】基于离散元... 【目标】针对超大直径曲线盾构隧道掘进过程中因非对称地层损失引起的复杂应力传递机制开展研究,旨在揭示曲线隧道上方土拱效应的形成规律、内外边界特征及其不对称性,并量化其对隧道周围土体应力与位移分布的影响。【方法】基于离散元方法,通过控制盾尾间隙与曲线内侧超挖间隙实现不同非对称地层损失率的模拟,从而模拟开挖诱发的土体扰动,并与现场实测地表沉降进行对比,验证了该模型的可靠性;基于此模型,研究了超大直径盾构曲线掘进时隧道周围的土拱效应及其内、外边界的判定,进而证明了曲线盾构隧道开挖引起的土拱具有不对称性,并进一步分析了其对隧道的影响。【结果】随着地层损失率增加,隧道上方松动区范围扩大,扰动呈典型倒三角形分布,松动区上方形成应力重新分配的土拱区。将切向应力拐点和切向应力恢复到初始切向应力90%两点所在位置作为土拱内、外边界,可将隧道上方土体由下至上分为3个区域:松动区—土拱区—稳定区。与直线隧道产生的对称土拱不同,曲线隧道超挖导致非对称地层损失增大,并且最大主应力方向更多地改变,从而形成了非对称的拱形应力传递轨迹,即非对称土拱,且非对称土拱使得径向应力下降幅度更大。【结论】研究结果为曲线盾构隧道衬砌受力评估、支护设计及施工控制提供了可靠的数值依据与理论参考。 展开更多
关键词 隧道工程 土拱效应 离散元 曲线盾构隧道 非对称地层损失
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复合地层纯气体带压开舱盾构开挖面失稳机理
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作者 魏纲 王可 +2 位作者 尹鑫晟 莫佩浦 王哲 《浙江工业大学学报》 北大核心 2026年第1期37-46,共10页
依托杭州市某新建下穿公路隧道,对纯气体支护条件下的盾构隧道开挖面主动失稳破坏过程开展数值模拟,从而得到开挖面变形规律、地表沉降特征及失稳破坏模式,并对比数值模拟极限支护压力与工程监测数据验证数值模拟结果可靠性。进一步分... 依托杭州市某新建下穿公路隧道,对纯气体支护条件下的盾构隧道开挖面主动失稳破坏过程开展数值模拟,从而得到开挖面变形规律、地表沉降特征及失稳破坏模式,并对比数值模拟极限支护压力与工程监测数据验证数值模拟结果可靠性。进一步分析开挖面拱顶土体应力变化状态,揭示了土体应力状态变化对土拱效应的影响过程。研究结果表明:当支护比λ=0.75时处于极限平衡状态;开挖面最大沉降量为5.13×10^(-4) m,地表最大沉降位置在开挖面前方0.50D处;当λ=0.75时开挖面拱顶形成土拱,土拱高度约1.00D,X向宽度约1.50D,Y向宽度约4.45D;通过对比分析,数值模拟得到的极限支护压力较为可靠。 展开更多
关键词 复合地层 盾构隧道 主动失稳 数值模拟 土拱效应
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西南地区某铁路站场高填方土压力实测分析
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作者 吴浩 肖玉林 +4 位作者 张春龙 邹华 秦舒桢 李国峰 雷胜友 《山西建筑》 2026年第2期129-133,共5页
为了探究大临铁路站场的高填方结构中土压力的变化规律,在高填方中布设了多排土压力盒,同时在高填方底部的涵洞左右肩处各布设了一排土压力盒,经过两年多监测,发现填土中竖向土压力随填土高度的增加而增加,随距填土体顶面距离的增加呈... 为了探究大临铁路站场的高填方结构中土压力的变化规律,在高填方中布设了多排土压力盒,同时在高填方底部的涵洞左右肩处各布设了一排土压力盒,经过两年多监测,发现填土中竖向土压力随填土高度的增加而增加,随距填土体顶面距离的增加呈现先增加后减少的态势,总体符合梅耶霍夫准则,反映出土拱效应。沿填土体的横截面方向比较,发现在填土的初期阶段,竖向土压力沿横断面分布相对均匀,第一层土压力随着填土体高度的增加而增加,表现出左边大、右边小的变化规律,高填方竣工后,横断面上土压力数值还在调整变化,整个曲线在横向呈S状分布,与第一层土压力相比,第二层以及后续填土层的竖向土压力虽然也随填土体高度的增加而增加,但在横向则呈R状分布。涵洞左肩处土压力随填土高度的增加而增加,表现为左端的土压力最大,右端土压力最小,沿涵洞轴线方向呈波浪式衰减,填土竣工后,土压力稳定,呈多峰的马鞍型分布。涵洞右肩土处的压力分布稍有不同,在洞轴线中部土压力分布相对比较均匀。 展开更多
关键词 竖向土压力 土拱效应 横断面 填土体 涵洞肩部
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韶关市六合村滑坡成因分析及土拱效应下抗滑桩桩间距的确定
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作者 郑兴 罗显新 +1 位作者 王志 宋允 《科学技术创新》 2026年第4期119-122,共4页
本文从韶关市滑坡体的地质背景出发,对滑坡成因及其稳定性进行了分析,通过对坡体剩余下滑力的计算,在考虑土拱效应的前提下进行模型的建立及定量计算,最终从水平及竖直两个方向进行受力分析,确定该滑坡治理中抗滑桩的设计间距,对治理工... 本文从韶关市滑坡体的地质背景出发,对滑坡成因及其稳定性进行了分析,通过对坡体剩余下滑力的计算,在考虑土拱效应的前提下进行模型的建立及定量计算,最终从水平及竖直两个方向进行受力分析,确定该滑坡治理中抗滑桩的设计间距,对治理工程施工图设计进行优化,以达到资金节约效果。 展开更多
关键词 滑坡 土拱效应 抗滑桩 六合村
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基于冻融演化过程的框架-土体-锚杆尺度协同效应计算方法
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作者 侯小强 任继贤 +4 位作者 李瑞冬 侯宝胜 侯燕军 吴朝阳 郑佳乐 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2026年第2期425-434,444,共11页
为了解决冻融条件下边坡框架土拱挤碎及锚固力失效引发的边坡失稳问题,基于莫尔-库伦理论与剪切位移法,考虑土体自由与约束冻胀效应的影响,建立框架梁与土拱、锚固段注浆体与地层界面之间的计算模型.通过分析消融施工期、冻胀期及二次... 为了解决冻融条件下边坡框架土拱挤碎及锚固力失效引发的边坡失稳问题,基于莫尔-库伦理论与剪切位移法,考虑土体自由与约束冻胀效应的影响,建立框架梁与土拱、锚固段注浆体与地层界面之间的计算模型.通过分析消融施工期、冻胀期及二次消融期的演化过程,确定以冻胀期为最不利工况的框架锚杆尺度设计原则,利用现场监测与数值模拟验证理论方法的可靠性.算例分析结果表明:随着冻胀力的增加,框架梁的几何宽度显著增大;随着坡面冻胀力增加,锚杆的内力呈显著增加趋势,锚杆锚固段长度增加明显,其中弹性阶段、弹塑性阶段及残余阶段相对消融施工期均有所增加,弹性段增长最为明显. 展开更多
关键词 边坡工程 尺度效应 土拱效应 框架锚杆 冻胀作用
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考虑空间土拱效应的非饱和地层圆形基坑围护结构侧向土压力计算方法
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作者 徐杰 张振光 李海祥 《岩土力学》 北大核心 2026年第1期245-254,共10页
为合理描述非饱和地层圆形基坑围护结构侧向土压力沿深度的大小、分布、合力及作用点高度,基于非饱和土的吸应力理论与极限平衡法,首先推导了对吸应力均匀/线性分布都适用的围护结构后方土体滑动面倾角,然后组合竖向土拱和环向土拱的不... 为合理描述非饱和地层圆形基坑围护结构侧向土压力沿深度的大小、分布、合力及作用点高度,基于非饱和土的吸应力理论与极限平衡法,首先推导了对吸应力均匀/线性分布都适用的围护结构后方土体滑动面倾角,然后组合竖向土拱和环向土拱的不同作用,建立了空间土拱效应下非饱和地层圆形基坑围护结构侧向土压力的计算方法,并对比已有理论解答和模型试验数据进行验证、分析相关因素的影响规律。研究结果表明:计算方法不仅与文献理论解答、模型试验数据吻合良好,验证了其准确性和合理性,而且有效解决了非饱和地层、空间土拱效应、结构-土体接触参数等对圆形基坑侧向土压力的综合影响,有助于实现圆形基坑的设计与施工优化,具有一定的理论意义和良好的应用前景;基坑侧向土压力合力随着地表吸应力的绝对值、环向应力系数、外黏聚力的增加而明显减小,而合力作用点高度的变化却不大;线性吸应力下的基坑侧向土压力大于均布吸应力下的,但均布吸应力下的侧向土压力变化更显著。 展开更多
关键词 圆形基坑 侧向土压力 空间土拱效应 吸应力 极限平衡法
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推力作用下微型桩桩间土拱效应数值分析
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作者 杨浩 高彦东 +2 位作者 金宇轩 石云冈 钟卫 《路基工程》 2026年第1期45-50,共6页
基于有限差分法考虑桩-土相互作用建立数值分析模型,探究微型桩桩间土拱的形成机理,并讨论桩间距、桩长与排布方式等设计参数对桩间土拱效应的影响。结果表明:由于微型桩的支挡作用,桩后将形成土拱,水平推力通过土拱在土体与桩体间进行... 基于有限差分法考虑桩-土相互作用建立数值分析模型,探究微型桩桩间土拱的形成机理,并讨论桩间距、桩长与排布方式等设计参数对桩间土拱效应的影响。结果表明:由于微型桩的支挡作用,桩后将形成土拱,水平推力通过土拱在土体与桩体间进行传递;桩间距对土拱效应的影响显著,间距越大土拱效应越弱,桩体分担的水平推力越小,当桩间距与桩径比小于8时,出现拱效应,大于该值时,拱效应不存在;内摩擦角、黏聚力、土体弹性模量等土层参数对土拱的形成有一定的影响,但影响程度有限;界面粗糙程度与土拱的产生相关,界面越粗糙,土拱效应越明显,形成的土拱范围越大。综上,微型桩的设计施工应控制合理桩间距等设计参数,提高桩-土界面的粗糙程度,从而有效利用土拱效应,提高微型桩的承载比例,充分发挥微型桩的抗滑承载能力。 展开更多
关键词 微型桩 桩间距 土拱效应 抗滑承载能力
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大水深遮帘式钢板桩码头受力特性分析
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作者 陈立文 《水运工程》 2026年第1期105-111,共7页
随着码头建设的大型化,对钢板桩码头的承载力要求越来越高。常规的钢板桩结构在大水深条件下,结构受力较大、造价较高,而遮帘式钢板桩结构形式能够有效分担后方土体主动土压力,优化前板桩和锚定体系的受力条件,具有受力合理、变形量小... 随着码头建设的大型化,对钢板桩码头的承载力要求越来越高。常规的钢板桩结构在大水深条件下,结构受力较大、造价较高,而遮帘式钢板桩结构形式能够有效分担后方土体主动土压力,优化前板桩和锚定体系的受力条件,具有受力合理、变形量小和经济性等优点,但目前对遮帘式钢板桩结构的受力特性及影响因素的研究尚不够深入,有待于进一步研究。依托某钢板桩码头工程,采用模型分析软件建立模型,对影响遮帘式钢板桩受力特性的因素进行了分析。结果显示:遮帘式较普通钢板桩结构经济性能提高约17.9%;遮帘桩间距在2.8 m、桩直径不小于0.8 m时,能够有效发挥遮帘效应,土拱效应明显;遮帘桩距前板桩间距超过7倍遮帘桩桩径时遮帘效应明显下降,在实际工程中尚应结合上部装卸工艺综合考虑。以期为大水深遮帘式钢板桩码头设计应用提供一定的借鉴和参考。 展开更多
关键词 遮帘式钢板桩 板桩码头 土拱效应 弯矩
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考虑主应力偏转的桩承式路堤土拱效应分析 被引量:2
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作者 张玲 林炜 +1 位作者 周帅 周杰 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第3期1064-1073,共10页
土拱效应是桩承式路堤荷载传递的主要机理之一。基于Terzaghi土柱土拱模型,考虑小主应力偏转对桩承式路堤土拱效应的影响,假定应力偏转角随土拱高度的增加呈线性变化,且小主应力线轨迹为圆弧形,引入小主应力形状系数来表征同一深度处桩... 土拱效应是桩承式路堤荷载传递的主要机理之一。基于Terzaghi土柱土拱模型,考虑小主应力偏转对桩承式路堤土拱效应的影响,假定应力偏转角随土拱高度的增加呈线性变化,且小主应力线轨迹为圆弧形,引入小主应力形状系数来表征同一深度处桩间土平均竖向应力与滑移面竖向应力的关系;然后通过分析等沉面以下桩间土上方路堤填土单元体,建立竖向应力平衡方程,同时利用Winkler地基模型表征桩间土和桩,建立等沉面至桩底的桩-土位移协调方程,解得随桩土差异沉降变化的桩承式路堤土拱高度,以及随土拱高度变化的桩土应力比;最后,结合2个实际工程案例,对比本文方法计算值、实测值以及其他已有理论方法计算值,验证本文方法的合理性。在此基础上,分析路堤高度、桩土刚度比、桩间净距等参数变化时主应力偏转对桩土应力比的影响。研究结果表明:本文方法考虑了主应力偏转,优化了滑移面应力分布;与传统Terzaghi法相比,本文方法土拱高度能随剪应力动态调整;桩土应力比与Terzaghi法趋势一致,但数值更低;桩土应力比和土拱高度随桩土刚度比和路堤高度的增加而增大,桩土应力比随桩间净距的增大而减小,而土拱高度随桩间净距的增加而增大;3个影响因素中,桩间净距对桩土应力比和土拱高度的影响最为显著,路堤填土高度的影响则相对较小。 展开更多
关键词 桩承式路堤 土拱效应 主应力偏转 桩土应力比 土拱高度 桩土刚度比
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渗流条件下盾构隧道松动区非极限状态水土压力研究 被引量:4
16
作者 陕耀 董雅丞 +2 位作者 吴遥杰 赵昱 宫全美 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第8期822-833,共12页
城市轨道交通越江盾构隧道施工时,上覆土层在土仓内、外水力交互作用下将产生渗流,渗流会改变隧道整体受荷状态进而影响其结构稳定性.为描述稳定渗流条件下盾构隧道外侧水土荷载变化规律,解决既有松动土压力计算中松动区渐进破坏与渗流... 城市轨道交通越江盾构隧道施工时,上覆土层在土仓内、外水力交互作用下将产生渗流,渗流会改变隧道整体受荷状态进而影响其结构稳定性.为描述稳定渗流条件下盾构隧道外侧水土荷载变化规律,解决既有松动土压力计算中松动区渐进破坏与渗流效应考虑不全的难题,基于颗粒椭球体理论,探明了松动区发展与土体渐进破坏间的关系;基于水平微分单元法,推导得出考虑大主应力拱效应的侧土压力系数计算公式;进一步构建并验证了考虑松动区渐进演化过程的隧顶水土荷载的数值迭代算法,实现松动区发展到任意高度时的隧顶水土荷载计算.研究结果表明:主应力迹线形状系数随着土体内摩擦角和应力偏转角的增大而减小,当应力偏转角和土体内摩擦角确定时,抛物线拱形应力迹线引起的荷载不均匀分布最小;平均侧土压力系数随着土体内摩擦角增加呈现略微增大的变化规律;调用摩擦角随应力偏转逐渐发展,滑移面剪应力完全发挥时对应的盾构隧顶水土荷载最小;土体内摩擦角和黏聚力的增加将显著降低隧顶水土荷载,渗流的存在将削弱土拱效应进而增大隧顶水土荷载.本文成果为稳定渗流场中非极限状态松动土压力计算提供了更精确的解答,可为实际工程中水下盾构隧道受荷评价提供理论依据. 展开更多
关键词 盾构隧道 稳定渗流 松动土压力 土拱效应 非极限状态
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考虑土拱效应的渗流作用下砂漏型岩溶塌陷机理 被引量:1
17
作者 高旭 吴诗 +2 位作者 晏鄂川 熊启华 陈诺 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第2期164-172,共9页
渗流作用下砂漏型岩溶塌陷在“上黏下砂”二元结构覆盖层隐伏岩溶区经常发生,此类塌陷宏细观力学机理和漏砂启动力学评价模型的研究还不充分。以武汉市二元结构覆盖层岩溶区由岩溶水位降低诱发的陆家街岩溶塌陷为例,采用物理模型试验和P... 渗流作用下砂漏型岩溶塌陷在“上黏下砂”二元结构覆盖层隐伏岩溶区经常发生,此类塌陷宏细观力学机理和漏砂启动力学评价模型的研究还不充分。以武汉市二元结构覆盖层岩溶区由岩溶水位降低诱发的陆家街岩溶塌陷为例,采用物理模型试验和PFC(particle flow code)-CFD(computational fluid dynamics)耦合数值试验探索塌陷破坏的宏细观力学机理,并构建渗流作用下漏砂启动的土拱极限平衡力学评价模型。结果表明:(1)物理模型试验和数值模型试验得到的陆家街塌陷临界水位差分别为7.2 m和8.0 m,误差约10%,漏砂启动后砂层底部孔隙水压力骤降,地表沉降增加;(2)在到达临界水位差之前,岩溶开口处砂层流速增大而孔隙水压力减小,土拱水平应力、竖向应力以及侧压力系数增大,且水力梯度增大速率明显大于侧压力系数;(3)所构建的渗流作用下土拱极限平衡模型表明,随着水位差增加,土拱中致塌力和抗塌力都在增加,但致塌力增大更明显。研究结果对提高砂漏型岩溶塌陷防灾监测水平具有重要意义。 展开更多
关键词 二元结构覆盖层 砂漏型岩溶塌陷 渗流作用 临界水位差 土拱效应
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斜坡自重应力条件下的土拱效应与变形规律研究 被引量:1
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作者 芮瑞 方涵喆 +4 位作者 胡向东 伊坤 刘吉 贺世开 崔程煜 《建筑科学与工程学报》 北大核心 2025年第4期146-156,共11页
采用阵列式活动门装置开展了偏压(斜坡)条件下的活动门试验,通过粒子图像测速技术得到了填料断面全场位移与剪应变,并通过载荷计准确测得了活动门与周边固定部分随活动门下沉过程的竖向荷载变化。采用离散元(DEM)数值模拟探讨了活动门... 采用阵列式活动门装置开展了偏压(斜坡)条件下的活动门试验,通过粒子图像测速技术得到了填料断面全场位移与剪应变,并通过载荷计准确测得了活动门与周边固定部分随活动门下沉过程的竖向荷载变化。采用离散元(DEM)数值模拟探讨了活动门距坡脚距离的影响规律,对活动门下沉过程中填料颗粒旋转、主应力偏转与力链分布等细观力学机制进行了分析。结果表明:活动门下沉过程中,荷载更迅速地转移到坡脚侧,随后更多地转移到深埋侧,最终两侧荷载增量基本相等;填料中坡脚侧滑移面先于深埋侧形成,两侧滑移面张开角度基本恒定,但深埋侧会随活动门下沉量增加形成新的向外侧扩展的滑移面;偏压条件下的地基反应曲线与传统活动门试验类似,活动门越靠近深埋侧,土拱效应发挥越稳定;当活动门离坡脚距离达到2倍活动门宽度时,土拱效应发挥基本保持不变;随着活动门的下沉,填料中形成了以活动门两侧为拱脚的强力链网络结构。 展开更多
关键词 土拱效应 变形规律 偏压条件 活动门试验 离散元
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基于椭球体理论粘性土层隧道松动土压力研究
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作者 丁海滨 喻义天 +4 位作者 梁禄钜 孙洋 余辉 何建国 徐长节 《湖南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期228-238,共11页
准确预测隧道上覆土压力对隧道支护结构的设计和开挖方式的选择具有重要意义.Terzaghi土拱效应理论是基于滑移面为垂直面这一假设建立的,但实际情况中由于受到地层扰动的影响,滑移面呈现出曲面形状.为研究粘性土层滑移面演化规律及松动... 准确预测隧道上覆土压力对隧道支护结构的设计和开挖方式的选择具有重要意义.Terzaghi土拱效应理论是基于滑移面为垂直面这一假设建立的,但实际情况中由于受到地层扰动的影响,滑移面呈现出曲面形状.为研究粘性土层滑移面演化规律及松动土压力分布规律,首先,采用数值模拟软件计算隧道开挖后上覆土压力,并分析粘性土下土拱效应演化规律;其次,根据隧道拱的破裂面规律,从椭球体理论出发,并考虑粘性土层中主应力轨迹线为圆弧对Terzaghi松动土压力进行修正;最后,将理论计算结果与已有的实验数据及有限元计算结果进行对比,验证了本文公式在粘性土层中应用的合理性,并进一步研究了地层损失率S_(L)、内摩擦角φ、黏聚力c与隧道松动土压力的关系.研究结果表明:相较于无粘性土层,粘性土层滑移面的破坏程度更大,但两者滑移面变化规律基本一致.当隧道埋深比H/D≤1.5,出现三角形状滑移面,随着隧道埋深的持续增大,地层逐渐向内形成剪切面,最终形成塔形状滑移面;松动区内部侧土压力系数K_(v)在任意位置处都是不同的,且在Terzaghi建议的1.0上下浮动.对比浅埋隧道,深埋隧道的松动土压力受地层损失率S_(L)的影响更大.粘性土层隧道上覆荷载呈“半葫芦形”分布,表现为从拱顶附近向拱腰逐渐减小;同时,在内摩擦角φ较小的地层中,提高黏聚力c有利于减小隧道上覆土压力. 展开更多
关键词 土拱效应 粘性土 椭球体理论 松动土压力 数值模拟
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地基湿陷条件下路基体响应机制研究
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作者 翁效林 李泽杰 +3 位作者 王春力 郭帅杰 闫穆涵 刘维正 《中国公路学报》 北大核心 2025年第10期240-254,共15页
为了探究湿陷性黄土地区路基在地基湿陷变形下的响应机制,采用数值模拟的方法研究了路基底湿陷性黄土地基在不同湿陷路径下的变形模式,并应用到大比尺沉降模型试验中。研究表明:地基湿陷条件下路基底地基变形模式较复杂,涵盖了线性、二... 为了探究湿陷性黄土地区路基在地基湿陷变形下的响应机制,采用数值模拟的方法研究了路基底湿陷性黄土地基在不同湿陷路径下的变形模式,并应用到大比尺沉降模型试验中。研究表明:地基湿陷条件下路基底地基变形模式较复杂,涵盖了线性、二次曲线、梯形、“S”形曲线等多种分布形式;同一厚度路基结构在典型的线性、曲线和梯形沉降模式下,路基体应力、变形呈递增趋势;路基体在未形成稳定土拱前,其内部的受拉区和核心区随沉降模式转换发生分布形态变化和位置转移,路基体的应力水平随路堤厚度增加而增加;3种沉降模式下的路基顶面变形水平呈现递增趋势,下路堤厚度分别为0、2、4 m时各组的最大变形量为10.32、12.52、2.25 mm;当路基体的下路堤厚度为4 m时,路基体内部形成稳定土拱,在不同沉降模式的边界扰动下,路基体在底部核心区与拱肋区之间因支承效应产生应力释放,应力水平降幅近60%,变形水平相较于未形成土拱的情况降幅达到80%以上。地基湿陷条件下路基体响应机制的研究对路基工程全寿命周期内的安全运营意义重大。 展开更多
关键词 路基工程 响应机制 数值模拟 大比尺试验 湿陷性黄土 土拱效应
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