分层土中水泥土围护结构抗倾覆验算方法的改进

推导了分层土中水泥土围护结构抗倾覆稳定系数计算公式,提出了改进的计算方法,研究了土层分层结构对水泥土围护结构抗倾覆稳定系数的影响。土层上软下硬时,水泥土围护结构抗倾覆稳定系数分别随着墙体宽度与入土深度的增加而增加。土层上硬下软时,增加墙体宽度对于提高抗倾覆稳定系数具有较好的效果,而增加墙体入土深度对于提高抗倾覆稳定系数作用不大,因为分层土中,水泥土围护结构抗倾覆稳定性主要依靠下部土体的被动土压力来维持,即抗倾覆稳定性主要受下层土体强度的影响。如将分层土参数按厚度加权平均取值后作为均匀土对待,对上软下硬土层,该方法计算的抗倾覆稳定系数比分层方法得到的小,偏于保守;而对上硬下软土层,该方法计算的抗倾覆稳定系数比分层方法得到的大,存在安全隐患。改进方法与常规计算方法对比表明,其计算结果更为安全合理     

某变形边坡抗滑桩预应力锚索挡土墙设计与应用

针对某变形边坡,基于力学基础理论,提出了变形边坡抗滑桩预应力锚索挡土墙,即:在坡脚处设置半重力式挡土墙,墙体下方设置双排抗滑桩,墙体露出地表部分以一定倾角布设预应力锚索,通过预应力锚索与半重力式挡土墙相连提供锚拉力,以增加挡土墙抗滑力。设计时着重考虑了土体剩余下滑力、土压力、抗滑桩入土深度、锚拉力、地震主动土压力,并通过理论计算和数值模拟得到了加固后边坡抗滑系数满足国家规范要求,该设计可为其他类似工程提供参考。     

地震条件下悬臂式挡墙主动土压力的极限分析方法

为确定地震条件下悬臂式挡土墙主动土压力,考虑假想坦墙墙背的可能不同位置,给出了墙后填土5种可能的失稳破坏模式;在此基础上,采用拟静力法,基于极限分析上限定理,推导了作用于坦墙墙背上的地震主动土压力计算公式,包括填土性质、填方坡面倾角、踵板长度、墙体高度、水平及竖向地震影响系数等多因素,其中除填土黏聚力与竖向地震影响系数与该土压力呈线性相关性外,其余因素呈非线性影响。实例分析表明,基于本方法地震土压力而计算的墙体抗滑与抗倾稳定系数,多数情况下均比经典的Mononobe-Okabe法略偏大;在填土中存在第二破裂面情况下,以踵板下边缘作为假想墙背端点的计算模式相对略偏不安全;竖直假想墙背模式相应的土压力计算值最小,但相应的墙体稳定系数却不一定最大。     

关于挡土墙的地基承载力验算及抗倾覆稳定性验算方法的探讨

通过对影响挡土墙抗倾覆稳定性问题的深入分析 ,提出了一种引入挡土墙主动土压力分项系数进行挡土墙抗倾覆稳定性验算的新方法。该方法将挡土墙的地基承载力验算与抗倾覆稳定性验算合并 ,概念清晰且计算结果可靠 ,并能与现行《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB 5 0 0 68— 2 0 0 1 )及《建筑结构荷载规范》(GB5 0 0 0 9— 2 0 0 1 )协调一致     

对坦墙墙后土体第二破裂面的研究

基于土的塑性极限分析理论,从挡土墙最小抗倾覆安全系数和挡土墙背上的最大主动土压力两个角度,分别研究了坦墙后土体中第二破裂面的位置,认为在复杂的挡土结构墙背条件下,用最小抗倾覆安全系数来研究挡土墙后土体的破坏机制较为合理。     

对坦墙墙后土体第二破裂面的研究

基于土的塑性极限分析理论，从挡土墙最小抗倾覆安全系数和挡土墙背上的最大主动土压力两个角度，分别研究了坦墙后土体中第二破裂面的位置，认为在复杂的挡土结构墙背条件下，用最小抗倾覆安全系数来研究挡土墙后土体的破坏机制较为合理。     

绕墙趾转动挡土墙主动土压力的确定

墙背土压力分布和挡土墙变位模式、位移大小密切相关。考虑位移影响的土压力分析方法是在已知挡土墙位移大小的情况下,方可计算墙背土压力分布。对于绕墙趾向外转动的刚性挡土墙,从满足倾覆稳定性和基底压应力偏心距要求的角度,提出了确定主动平衡状态时墙顶位移大小和墙背土压力分布的方法,并分析挡土墙宽度和墙背摩擦系数对墙背土压力分布的影响。分析结果表明：主动平衡状态时,墙背土压力均大于库仑主动土压力,墙背土压力产生绕墙趾的倾覆弯矩同样大于由库仑主动土压力计算的倾覆弯矩;挡土墙宽度越大,墙背土压力越接近静止土压力;随着宽度的减小,墙背土压力由静止土压力分布向库仑主动土压力逐渐过渡;摩擦系数主要影响倾覆弯矩,对于墙背光滑的挡土墙,满足倾覆稳定性要求的墙宽显著提高     

重力式挡土墙设计经验谈

对库仑、朗肯土压力理论和《建筑地基基础设计规范ＧＢＪ７－８９》附录１０－“挡土墙主动土压力系数Ｋａ”提出一些看法,提出了粘性土主动土压力计算方法的改进;还提出了以抗滑移稳定为条件决定挡土墙截面的新方法和抗倾覆稳定验算的公式,并阐明墙身强度和地基应力的验算,举例说明一般重力式挡土墙的计算。     

绕墙脚转动的挡土墙主动土压力分布研究

对挡土墙背离填土绕墙脚转动时墙后滑裂土体的应力状态进行了详细分析,建立了墙后滑裂体水平土层墙面反力、滑裂面反力、土层间剪力和土层竖向土压力强度之间的关系式。为了考虑挡土墙绕墙脚转动时墙脚局部土体并未达到极限状态,对墙面摩擦角、滑裂面土体的内摩擦角予以折减。在水平土层单元法的基础上,考虑水平土层间剪力作用、每一土层的墙面摩擦角和滑裂面水平倾角等的变化,建立了土层竖向土压力强度的逐层渐近的计算方法,并给出了挡土墙主动土压力强度、土压力合力及其作用位置的计算公式。经比较表明：挡土墙主动土压力分布曲线与试验结果基本一致,计算得的主动土压力系数与试验结果很接近,比库仑解大;计算得出的滑裂面为一曲面,其顶部开裂宽度比库仑滑裂面小,与工程实际相符。     

重力式挡土墙断面设计的优化

为解决挡土墙断面设计指标计算较为繁琐:难以得出最佳结果的问题,以重力式垂直挡土墙断面设计的顶宽和底宽两个主要指标为变量,断面面积最小为目标,按抗滑、抗倾覆性、墙基应力和挡土要求的计算公式,建立非线性优化的数学模型,并应用于贵州省织金县大新桥水利枢纽工程的挡土墙断面设计,采用Excel对建立的数学模型进行求解,得出断面面积最小的各项优化指标。     

土钉支护中超前锚杆的工作机理研究

超前锚杆作为土钉基坑支护中的主要抗滑措施,在现有的土钉墙基坑支护结构设计中,仅验算其整体稳定性或`作为抗滑安全储备。将Ito and Matsui所提出的作用于排桩上的土压力理论应用于超前锚杆分析,研究了超前锚杆在土钉基坑支护中所起的抗滑作用,提出了带有超前锚杆的土钉墙稳定性分析方法,并得到工程实例的验证。通过研究可以提高土钉墙的设计理论,降低工程造价。     

山区挡土墙土压力的现场试验研究

结合某山区高速公路多个挡土墙墙背水平土压力的监测数据,对挡土墙墙背的水平土压力时空分布规律进行了详细地研究。研究结果表明：施工期间,不同深度的土压力随着上部填土高度增加而增长的速度不同,愈是接近墙顶,其增加越快;施工期间实测水平土压力介于静止土压力和被动土压力之间,在墙身的3/4以下与静止土压力接近,在墙身的1/2以上与垂直土压力接近。刚施工完的挡土墙土压力为非线性分布,近似成双直线,实际土压力合力介于静止土压合力和垂直土压合力之间,更接近静止土压合力,其大小约为库伦主动土压力的2.5倍,为库伦被动土压力的0.3倍。土压力合力作用点在0.38倍墙高处。土压力随着时间而变化,在测量期间土压力变化规律为先减少后增加,总的趋势是不断增加,且随时间的变化量较大。     

多级重力式挡土墙土压力分布试验研究

对某高填方路基挡土墙的现场实测水平土压力数据进行了分析,研究表明:该挡墙墙后土压力呈曲线分布,类似字母"R",土压力最大值出现在挡墙底部,而下部的值略小于底部值,最小值出现在挡墙中部。在本级挡墙施工时,墙后第1、2层土压力值接近静止土压力值,大于主动土压力值,第3、4层土压力值小于主动土压力值;在其上若干级挡墙或边坡施工时墙后各点土压力值均小于主动土压力值,即随着填土深度的变化挡墙后各点的土压力系数是在不断变动着的,土压力系数与土压力数值大小的变化规律一致。同时,土压力作用点介于(0.4～0.5)H,且随填土深度增加作用点位置上移;每级挡土墙之间的平台宽度越小,上级挡土墙对下级挡土墙的影响就越大,土压力作用点就越高。研究结论对高填方多级挡土墙的设计具有理论指导意义。     

A novel strut-free retaining wall system for deep excavation in soft clay: numerical study

This paper presents a novel strut-free earth retaining wall system for excavation in soft clay, referred to as the rigid and fixed diaphragm (RFD) wall retaining system. The RFD system is comprised of four main structures—diaphragm walls, rib-walls, cross walls, and buttress walls—and a complementary structure—the cap-slab. The characteristics of the RFD system are: (1) the formation of a continuous earth retaining wall by constructing diaphragm walls along the circumference of the excavated zone; (2) the formation of a rigid and fixed retaining wall system by a series of rib-walls and cross walls; and (3) the formation of a rigid retaining wall by buttress walls and the cap-slab. Furthermore, the performance and mechanisms of the RFD system were investigated carefully through three-dimensional finite element analyses. The results demonstrated that the system stiffness of the RFD system was a major factor controlling deformations induced by excavation. Moreover, the excavation geometry determined the dimension of each component of the RFD system.

     

洪水致弯曲河道挡墙稳定性衰变

天然河道蜿蜒曲折,河湾处环流助长紊动、引发凹岸淘蚀冲刷,导致沿河公路挡墙水毁频发。针对弯道水流运动规律,对洪水条件下弯道挡墙进行受力分析;基于挡墙稳定性分析力学模型,推导了弯曲河道挡墙稳定系数计算公式,给出挡墙基底极限冲深计算方程。通过算例验证了在河湾平缓条件下弯道洪水冲击计算的合理性,并对挡墙稳定性衰减影响因素进行分析。结果表明：洪水上涨时,在墙底未发生冲刷条件下,随着弯道处洪水对挡墙的冲击荷载增大,挡墙稳定性提高;在墙底发生冲刷条件下,挡墙稳定性降低,墙底淘蚀可能导致挡墙倾覆失稳。洪水陡落时,挡墙稳定性随挡墙前后水位差增大而降低,挡墙的抗滑稳定系数衰减速度比抗倾覆稳定系数衰减速度更快,挡墙滑移失稳可能性较大。得出的挡墙稳定系数计算方法的结果与现场情况基本吻合,可为类似沿河挡墙的设计与研究提供理论参考。     

临近地下室外墙影响下的挡土墙空间土压力研究

目前关于临近地下室外墙影响的挡土墙空间土压力的计算理论的研究还比较少,原有的平面应变条件下的理论不能满足挡土墙的长高比B/H较小时的挡土墙土压力计算要求。通过将土拱效应原理引入顾慰慈[8]建立的空间土压力计算模型,建立了考虑土拱效应的临近地下室外墙影响的空间土压力计算模型,根据挡土墙和地下室外墙的间距与土体破裂面状态的关系将该模型分为3种情况,并将各模型划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个区域,通过在各个区域内取水平微分单元体,建立各微分单元体的水平和竖向静力平衡方程,推导出了各区相应的挡土墙空间主动土压力计算公式,该公式可以计算出墙背任意位置的主动土压力;并提出了空间土压力合力及其合力作用点的计算方法。通过算例计算可以直观地看出挡土墙后主动土压力的空间分布,由此可以看出,当空间效应存在时,考虑土拱效应的挡土墙主动土压力沿墙长的分布与平面应变条件时有很大的不同,此时挡土墙两端附近区域的主动土压力远小于平面应变条件下计算出的主动土压力,同时可以看出,考虑空间效应的挡土墙主动土压力合力作用点要比平面应变条件下的位置要高,挡土墙长高比B/H越小,空间效应对主动土压力沿墙长的分布和主动土压力合力作用点位置的影响越大。     

不同面板形式加筋土挡墙结构特性现场试验研究

以成昆铁路复线加筋土挡墙为工程依托进行现场原位试验,对比分析工后9个月内新型整体式面板、内嵌返包结构的模块式面板和模块式面板3类加筋土挡墙的结构特性。在此期间发生两次地震,监测了震后挡墙变形及土压力变化。结果表明:整体式面板加筋土挡墙整体稳定性最好,具有良好的抗震性能,格栅应变变化率、墙体压缩量和墙面水平位移均最小。整体式面板和模块式面板加筋土挡墙墙背土压力沿墙高近似呈M型,内嵌返包结构的模块式面板加筋土挡墙墙背土压力沿墙高近似呈倒S型。整体式面板加筋土挡墙的侧向土压力系数沿墙高变化较小,小于美国联邦公路局(FHWA)加筋设计指南计算值;内嵌返包结构的模块式面板加筋土挡墙侧向土压力系数沿墙高呈增大的趋势,挡墙中、下部小于FHWA计算值,上部接近或大于静止土压力系数;模块式面板加筋土挡墙侧向土压力系数大部分处在FHWA计算值与静止土压力系数之间。3类挡墙土工格栅应变沿墙高均呈非线性变化。挡墙墙体压缩量随着时间的增加逐渐增加,在工后前50 d时间内增加速率较快,随后增加速率减缓,进入雨季之后增加速率再次增大。发生地震后,3类加筋土挡墙均出现不同程度的墙背土压力减小、格栅应变增大、墙体压缩量增加和墙面板外移的现象。     

基于引力场的挡土墙设计方法研究与初步实验

传统的挡土墙设计理论存在很多缺陷,其对挡土墙工作机理的解释尚有许多争议,挡土墙失效现象时有发生。根据多年来的工程实践与理论研究,结合地球引力场理论,对挡土墙的工作机理作出了新的诠释,指出挡土墙底部与接触岩土体问的摩擦力是挡土墙稳定的关键。据此,给出了挡土墙设计的基础公式,并用实例进行了验证,从计算结果来看,引力场法的计算结果比朗肯土压力法的计算结果偏大,与预埋土压力盒的监测结果较吻合,证实该方法较切合实际。     

Earth pressure distribution behind rigid non-yielding walls under the effect of repeated loading on backfill

One of the most important factors in optimized design of non-yielding retaining walls like basement walls and bridge abutments is to determine the exact variation of earth pressure acting on such walls. In this paper, the distribution of at rest earth pressure behind a laboratory model of a fixed and rigid retaining wall with a cohesionless dry backfill is measured under the effect of static and repeated loads. The same conditions of the experimental model are then simulated numerically with a two-dimensional finite-difference analysis computer code. For the purpose of model verification, the results of numerical model are compared to the results of the experimental model, which is similar in geometrical and geomechanical properties. Cyclic surcharges with different amplitudes and frequencies are applied in different distances from the wall, and the earth pressure distribution, the resultant force, and its point of application are investigated. The effect of soil and loading parameters on the at rest earth pressure is also evaluated, and a parametric study has been carried out. The results of model show a significant increase in the earth pressure due to cyclic loading compared to static loading, especially in the initial cycles of loading. It indicates that the effect of cycling nature of loading should be essentially taken into account in the design of retaining walls.     

Stability analysis of membrane‐reinforced curved earth retaining walls,using a multiphase approach

The stability analysis of curved earth retaining walls, stabilized by reinforcing membranes, is investigated by means of a multiphase model developed in the framework of the yield design approach. This model is an extension of that previously developed for soils reinforced by linear inclusions. It combines the advantage of a homogenization approach in terms of improved computational efficiency, with its capability to account for a specific soil–reinforcement failure condition, in a rational and systematic way. Application of this model is performed on the illustrative example of a cylindrical‐reinforced retaining wall by means of the kinematic approach of yield design, which provides upper bound estimates for the retaining wall stability factor. Nondimensional charts are finally presented assessing the influence of relevant parameters such as the curvature of the wall, the length of the reinforcing membranes or the reinforcement pull‐out resistance. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.