太沙基松动土压力系数的研究
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摘 要 :从土拱的角度对太沙基松动土压力公式中的侧压力系数进行了研究，提出了土拱是沿大主应力形成的观点,并通过MohrCoulomb极限平衡应力圆分析，推导了太沙基松动土压力公式中侧压力系数X 的一般表达式，其可用于地基局部沉降、盾构隧道
工程的土压力分析。 关 键 词 :松 动 土 压 力 ，侧 压 力 系 数 ，土拱效应
第2 04
12
6卷年第1311
期 月
文章编号：1009-6825 (2016)31-0089-03
S山HANXI西ARC建HITEC筑TURE
VNoovl..42N20o1.631 • 89 •
太沙基松动土压力系数的研究
李君
(铁 道 第 三 勘 察 设 计 院 集 团 有 限 公 司 ，天 津 300251)
土 体 的 静 止 土 压 力 应 力 状 态 发 生 了 变 化 ，产 生 了 主 应 力 轴 旋 转 现
象 。如 图 1 所 示 ，数值模拟也得到类似结论[6]。开挖面失稳过程
中 盾 构 顶 部 上 方 土 体 出 现 主 应 力 轴 旋 转 现 象 ，表 明 盾 构 顶 部 以 上 土拱区域内最大主应力^形成的拱形曲线近似为一条向上拱起 的圆弧线。 2 修正的侧压力系数
⑴
但在式(i ) 中，侧 向 压 力 系 数 &的 取 值 没 有 一 个 确 定 的 计 算
本文鉴于前人关于土拱效应理论研究和试验实测数据的分
析 〜 1，对太沙基松动土压力公式中的侧向土压力系数进行修正。 取 图 2 计 算 模 型 ，假 定 ：
1) 假定土体为无粘性土，两条破坏面竖直贯通。
2)
破 坏 区 土 体 均 满 足 Mohr-Coulomb极 限 平 衡 状 态 ，整个水平
土条单元中主应力恒定。
3)
破坏区域内最大主应力力轨迹线形成的拱形曲线为一条
方 法 。本文基于前人关于土拱效应理论研究和试验实测数据的 向上拱பைடு நூலகம்的圆弧线。
分 析 ，在数值分析的基础上,提出了土拱是沿大主应力形成的观
点 ，并 通 过 Mohr-Coulomb极 限 平 衡应力圆分析，推导了太沙基松
动土压力公式中侧压力系数&的一般表达式。
^：：：：：：：：：：^^ _____________________________________.. |i''：'''!'
.
mm
a i.
a )小主应力迹线变化
b)大主应力迹线变化
图 1 FLAC数值模拟结果
太 沙 基 从 土 拱 应 力 传 递 的 角 度 出 发 ，提 出 以 松 散 介 质 平 衡 理 论 为
2 . 1 计算假定
图 2 大主应力拱分析模型
2.2 土层单元模型中应力分布 根 据 以 上 假 定 ，可 以 得 到 土 层 单 元 中 任 意 一 点 的 水 平 应 力 和
垂直应力分别为：
[6] 昆山市建设工程质量检测中心.昆山正仪林场定销商品房
项目抗拔桩检测报告[R]. 2013.
Optimum design and analysis of uplift pile in an underground garage
基础的计算方法，并 根 据 Tmpdoor试验结果建议侧向压力系数为
1.0。随着近些年隧道工程的发展，关于土拱效应 的 试 验 研 究 也
越 来 越 受 到 重 视 ，国 内 外 有 关 T rapdoor的 砂 土 模 型 试 验 实 测 结 果 发 现 ，Trapdoor达到稳定应力比时，上方土体中心线上的侧向压力 系 数 最 大 值 大 于 1 [4’5]。说 明 在 土 拱 效 应 发 生 前 后 ，Tmpdoor上方
1 公式中侧向土压力系数和土拱效应 由 于 隧 道 开 挖 等 引 起 的 围 岩 应 力 释 放 ，使 得 变 形 土 体 与 周 围
稳 定 土 体 之 间 产 生 一 定 的 相 对 位 移 ，变 形 土 体 通 过 抗 剪 能 力 的 发 挥 ，把部分压力传递给了周围稳定土体，土体内产生了土拱效应。
中图分类号:TU432
文献标识码:A
〇 引言
太沙基提出的松动土压力表达式[1](如 式 （1 ) 所 示 ）较好地
反 映 了 土 拱 效 应 的 应 力 转 移 现 象 ，被 广 泛 地 应 用 于 计 算 隧 道 盾 构
衬 砌 竖 向 土 压 力 [2]及 路 堤 桩 设 计 [3]中。
- _ B (2yK-hta2ncc/j)B )^ _ e -2Kh^ mj,)
Meng Hua (Shanghai Railway Real Estate Co. , Ltd, Shanghai 200070, China) Abstract ：Based on the difficulty of the pile foundation construction in an underground garage project, readjusts and calculates the pile foundation design parameter and the capacity of the uplift pile, based on the static load test of the test pile, the true capacity of uplift pile is redefined and the pile design is optimized and adjusted. At last, the cost is reduced and this project has made the good economic benefits too. Key words：uplift pile, pile foundation, static load test, optimum design
收稿日期=2016-08-21 作者简介:李 君 （1 9 8 5 -),男 ，工程师
• 90 •
第42卷 第 31期 20 16 年 1 1 月
山西建筑
Tv (Jj + cr3
(:
<71 ~ 〇"scos28 =
sin20 + cr3cos26
(2)
yBdz + Bav = B (crv + d〇-v) + 2rdz
工程的土压力分析。 关 键 词 :松 动 土 压 力 ，侧 压 力 系 数 ，土拱效应
第2 04
12
6卷年第1311
期 月
文章编号：1009-6825 (2016)31-0089-03
S山HANXI西ARC建HITEC筑TURE
VNoovl..42N20o1.631 • 89 •
太沙基松动土压力系数的研究
李君
(铁 道 第 三 勘 察 设 计 院 集 团 有 限 公 司 ，天 津 300251)
土 体 的 静 止 土 压 力 应 力 状 态 发 生 了 变 化 ，产 生 了 主 应 力 轴 旋 转 现
象 。如 图 1 所 示 ，数值模拟也得到类似结论[6]。开挖面失稳过程
中 盾 构 顶 部 上 方 土 体 出 现 主 应 力 轴 旋 转 现 象 ，表 明 盾 构 顶 部 以 上 土拱区域内最大主应力^形成的拱形曲线近似为一条向上拱起 的圆弧线。 2 修正的侧压力系数
⑴
但在式(i ) 中，侧 向 压 力 系 数 &的 取 值 没 有 一 个 确 定 的 计 算
本文鉴于前人关于土拱效应理论研究和试验实测数据的分
析 〜 1，对太沙基松动土压力公式中的侧向土压力系数进行修正。 取 图 2 计 算 模 型 ，假 定 ：
1) 假定土体为无粘性土，两条破坏面竖直贯通。
2)
破 坏 区 土 体 均 满 足 Mohr-Coulomb极 限 平 衡 状 态 ，整个水平
土条单元中主应力恒定。
3)
破坏区域内最大主应力力轨迹线形成的拱形曲线为一条
方 法 。本文基于前人关于土拱效应理论研究和试验实测数据的 向上拱பைடு நூலகம்的圆弧线。
分 析 ，在数值分析的基础上,提出了土拱是沿大主应力形成的观
点 ，并 通 过 Mohr-Coulomb极 限 平 衡应力圆分析，推导了太沙基松
动土压力公式中侧压力系数&的一般表达式。
^：：：：：：：：：：^^ _____________________________________.. |i''：'''!'
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mm
a i.
a )小主应力迹线变化
b)大主应力迹线变化
图 1 FLAC数值模拟结果
太 沙 基 从 土 拱 应 力 传 递 的 角 度 出 发 ，提 出 以 松 散 介 质 平 衡 理 论 为
2 . 1 计算假定
图 2 大主应力拱分析模型
2.2 土层单元模型中应力分布 根 据 以 上 假 定 ，可 以 得 到 土 层 单 元 中 任 意 一 点 的 水 平 应 力 和
垂直应力分别为：
[6] 昆山市建设工程质量检测中心.昆山正仪林场定销商品房
项目抗拔桩检测报告[R]. 2013.
Optimum design and analysis of uplift pile in an underground garage
基础的计算方法，并 根 据 Tmpdoor试验结果建议侧向压力系数为
1.0。随着近些年隧道工程的发展，关于土拱效应 的 试 验 研 究 也
越 来 越 受 到 重 视 ，国 内 外 有 关 T rapdoor的 砂 土 模 型 试 验 实 测 结 果 发 现 ，Trapdoor达到稳定应力比时，上方土体中心线上的侧向压力 系 数 最 大 值 大 于 1 [4’5]。说 明 在 土 拱 效 应 发 生 前 后 ，Tmpdoor上方
1 公式中侧向土压力系数和土拱效应 由 于 隧 道 开 挖 等 引 起 的 围 岩 应 力 释 放 ，使 得 变 形 土 体 与 周 围
稳 定 土 体 之 间 产 生 一 定 的 相 对 位 移 ，变 形 土 体 通 过 抗 剪 能 力 的 发 挥 ，把部分压力传递给了周围稳定土体，土体内产生了土拱效应。
中图分类号:TU432
文献标识码:A
〇 引言
太沙基提出的松动土压力表达式[1](如 式 （1 ) 所 示 ）较好地
反 映 了 土 拱 效 应 的 应 力 转 移 现 象 ，被 广 泛 地 应 用 于 计 算 隧 道 盾 构
衬 砌 竖 向 土 压 力 [2]及 路 堤 桩 设 计 [3]中。
- _ B (2yK-hta2ncc/j)B )^ _ e -2Kh^ mj,)
Meng Hua (Shanghai Railway Real Estate Co. , Ltd, Shanghai 200070, China) Abstract ：Based on the difficulty of the pile foundation construction in an underground garage project, readjusts and calculates the pile foundation design parameter and the capacity of the uplift pile, based on the static load test of the test pile, the true capacity of uplift pile is redefined and the pile design is optimized and adjusted. At last, the cost is reduced and this project has made the good economic benefits too. Key words：uplift pile, pile foundation, static load test, optimum design
收稿日期=2016-08-21 作者简介:李 君 （1 9 8 5 -),男 ，工程师
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第42卷 第 31期 20 16 年 1 1 月
山西建筑
Tv (Jj + cr3
(:
<71 ~ 〇"scos28 =
sin20 + cr3cos26
(2)
yBdz + Bav = B (crv + d〇-v) + 2rdz