岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (6): 1923-1932.doi: 10.16285/j.rsm.2019.1280

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

喻昭晟1, 2，陈晓斌1, 2，张家生1, 2，董亮3，ABDOULKADER M S1   

  1. 1. 中南大学 土木工程学院，湖南 长沙 410083；2. 中南大学 重载铁路工程结构教育部重点实验室，湖南 长沙 410083； 3. 中国铁道科学研究院，北京 100081
  • 收稿日期:2019-07-23 修回日期:2019-11-23 出版日期:2020-06-11 发布日期:2020-08-02
  • 作者简介:喻昭晟，男，1994年生，博士研究生，主要从事交通岩土工程领域粗颗粒土工程性质方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金（No.51678575，No.51608533）。

Analysis of the nonlinearity of coefficient of earth pressure at rest and its calculation method for coarse-grained soils

YU Zhao-sheng1, 2, CHEN Xiao-bin1, 2, ZHANG Jia-sheng1, 2, DONG Liang3, ABDOULKADER M S1   

  1. 1. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha, Hunan 410083, China; 2. Key Laboratory of Engineering Structures of Heavy Haul Railway of Ministry of Education, Central South University, Changsha, Hunan 410083, China; 3. China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China
  • Received:2019-07-23 Revised:2019-11-23 Online:2020-06-11 Published:2020-08-02
  • Contact: 陈晓斌，男，1978年生，博士，教授，主要从事交通岩土工程领域粗颗粒土工程性质方面的研究。E-mail：chen_xiaobin@csu.edu.cn E-mail:yuzhaosheng@csu.edu.cn
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51678575, 51608533).

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摘要： 确定静止土压力系数在土压力计算中非常重要，但是粗颗粒土的静止土压力系数非线性特征长期被忽视，专门研究其非线性特征具有重要现实意义。为弥补粗粒土K0非线性研究的不足，分析了粗颗粒土的静止土压力系数非线性特征。基于邓肯?张模型的应力?应变增量关系，引入邓肯?张模型参数，建立了静止土压力系数数学公式。同时，提出了粗颗粒土静止土压力系数非线性计算方法，并对公式参数敏感性进行了分析。基于K0试验数据和数值试验结果，对粗颗粒土静止土压力系数非线性计算方法进行了应用分析。应用结果表明：K0预测值与K0实测值吻合，所提出的非线性K0计算方法可用于粗颗粒土K0计算。通过与Jaky公式的结果的对比分析，讨论了初始应力条件对粗颗粒土静止土压力系数非线性计算结果的影响。该研究成果有助于加深对土体静止土压力系数非线性的理解，并为粗颗粒土静止土压力系数计算提供参考。

关键词: 静止土压力系数, 非线性, 土压力, 粗颗粒土, 邓肯?张模型

Abstract: The acquisition of a precise coefficient of earth pressure at rest (K0) is very important for earth pressure calculation, and the study of nonlinear characteristics of K0 has great practical significance. Nevertheless, the research on nonlinearity of K0 for coarse-grained soils has long been neglected. To fill the gap, this study presents a detailed analysis of the nonlinearity characteristics of K0 for coarse-grained soils. Based on the incremental stress-strain relation of Duncan-Chang model, we establish the mathematical formula of K0, and the sensitivity analysis of the K0 formula is presented. The proposed method is applied to predict the K0 of coarse-grained soil experimental data reported by others and by DEM method. Comparison results show that the calculated K0-value is very close to the experimental K0-value, particularly for coarse-grained soils. Furthermore, we compared the K0-value from Jaky formula and that from the proposed method, and discussed the influence of initial stress condition on K0 for coarse-grained soils. The research findings of this study are helpful for the understanding of nonlinearity and the precision of K0 in coarse-grained soils, and may provide reference for related earth pressure calculations.

Key words: coefficient of earth pressure at rest (K0), nonlinearity, earth pressure, coarse-grained soil, Duncan-Chang model

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