暴雨条件下自嵌式加筋挡土墙稳定性数值模拟分析

结合具体工程,对暴雨条件下自嵌式加筋挡土墙存在的变形、受力特征和稳定性进行了有限元数值模拟,并与一般气候条件下进行对比。结果表明:在暴雨条件下,墙体将产生较大的侧向变形;墙背土压力在加筋处明显增大;挡土墙内部筋材之间局部出现拉应力区,筋材断裂后拉应力区明显扩大,存在墙面倾覆的趋势。该结论在对特大暴雨后加筋挡土墙局部破坏事故的现场调查后得到了验证。     

RT模式下挡土墙主动土压力的确定

墙背土压力的分布情况与挡土墙变位模式、墙体位移大小密切相关。考虑位移影响的土压力分析方法是在已知墙体位移大小的情况下,才能计算墙背土压力的分布。针对RT(绕墙顶转动)模式下的挡土墙,从满足挡土墙倾覆稳定性和基底不受拉力的角度考虑,利用改进的水平层析法,建立倾覆力矩和抗倾覆力矩的平衡方程,得到了墙底位移未知情况下确定挡土墙主动土压力的一种方法。分析结果表明:墙宽有一个合理的取值区间,在区间内墙宽的土压力大致在库伦土压力和静止土压力之间;随着墙宽的增大,墙背土压力增大,倾覆力矩和抗倾覆力矩随之增大,墙底位移随着墙宽的增大而减小;墙背越光滑,则倾覆力矩越大,满足倾覆稳定所需的墙宽就越大。     

水平柔性拉筋式重力墙地震土压力拟静力分析方法

水平柔性拉筋式重力墙是一种新型耐震结构,为研究墙后地震土压力,运用拟静力法并基于塑性极限分析上限原理,采用平面滑动破坏机构,考虑拉筋拔出和拉断两种破坏模式,推导墙后地震土压力的计算公式,并通过数值模拟方法进行验证,且讨论了填土内摩擦角、黏聚力、墙背外摩擦角、拉筋间距、极限拉力以及拉筋长度对地震土压力的影响特征。实例分析结果表明：随填土强度参数的增大地震土压力总体呈非线性减小,墙背外摩擦角对地震土压力的影响较小;随拉筋竖向间距增大,土压力呈非线性增大,但增幅渐小;拉筋极限拉力达到一定值后,对土压力没有影响;随拉筋长度在一定范围内的增加,墙后土压力逐渐减小。     

砂土潮湿状态下悬臂式挡土墙RBT模型试验

鉴于悬臂式挡土墙在实际运营过程中受外界因素影响多呈现为挡土墙平移和绕墙底转动的组合位移（RBT）变形模式,且墙背填料经常处于潮湿状态,经典土压力理论不能合理反映其实际受力状态。为了揭示土体潮湿状态及RBT模式下悬臂式挡土墙墙后土压力分布规律,设计制作了基于RBT模式的悬臂式挡土墙模型试验装置,并开展了不同RBT转动位移量下的模型试验,得到了RBT模式下悬臂式挡土墙墙后土压力分布规律,并与现有理论对比,验证了试验结果的可靠性。依据测试结果,进行了理论公式验证。结果表明:对悬臂式挡土墙施加向外转动位移时,由于潮湿砂土存在较为明显的假性黏聚力,墙背土压力随墙体转动位移的增大而呈现较为明显的先减小后增大的趋势;随着转角增大,水平土压力减小,且下部土体减小趋势较缓,墙体中部位置水平土压力计算值大于实测值。     

论返包式土工格栅的加筋土高挡墙试验

为了研究返包式土工格栅加筋土高挡墙结构的受力、变形状态,分析其作用机理,进行了包括加筋土墙体基底应力、墙背侧向土压力、拉筋拉力和墙面水平变形等内容的现场试验,研究了加筋土墙体基底垂直应力、不同层位的拉筋拉力沿筋长的分布规律,加筋土挡墙潜在的破裂面位置,墙背侧向土压力沿墙高的分布规律以及墙面水平变形规律。测试结果表明,加筋土挡墙基底垂直土压力沿土工格栅拉筋长度方向呈非线性分布,最大值发生在拉筋中部附近,向拉筋两端方向逐渐减少;实测墙背侧向土压力沿墙高呈非线性形式分布,其值小于主动土压力;上部墙体拉筋应变沿筋长呈单峰值分布,下部墙体拉筋应变沿筋长呈双峰值分布;上部墙体潜在破裂面形状与"0.3H法"接近,而下部墙体潜在的破裂面形状与朗肯主动土压力理论接近;施工期墙面最大水平变形位置在墙高的下部,竣工后墙面最大水平变形发生在墙顶处等结论。     

多级加筋土复合式挡墙的现场试验

在现场对由L型挡土墙与加筋土挡墙形成的多级加筋土复合式挡墙进行了原位试验。试验表明:土压力和拉筋应变随上覆填土厚度增加而增大,但增速却减小;L型挡土墙的加筋土体底部竖向土压力沿筋长方向在加筋土施工期间呈非残性分布,在其上的中且上级模块式加筋土挡墙的竖向土压力施工期呈明显的非线性分布,但最大值均靠近拉筋尾部;L型加筋土挡墙的拉筋应变非常小,且曲线只有一个峰值;模块式加筋土挡墙的加筋土体底部竖向土压力沿筋长方向起初呈线性分布且大小基本相同,但随着填土厚度的增大而呈明显的非线性分布,且出现双峰值;中、上级挡墙的墙面板基底竖向应力随填土厚度的变化形式基本一样,且随填土厚度的增大先是内侧大于外侧,而后是外侧大于内侧;模块式加筋土挡墙的墙背侧向土压力沿墙高、拉筋应变沿筋长方向均呈非线性分布,且实测值均较小。     

多级加筋土复合式挡墙的现场试验

在现场对由L型挡土墙与加筋土挡墙形成的多级加筋土复合式挡墙进行了原位试验。试验表明:土压力和拉筋应变随上覆填土厚度增加而增大,但增速却减小;L型挡土墙的加筋土体底部竖向土压力沿筋长方向在加筋土施工期间呈非残性分布,在其上的中且上级模块式加筋土挡墙的竖向土压力施工期呈明显的非线性分布,但最大值均靠近拉筋尾部;L型加筋土挡墙的拉筋应变非常小,且曲线只有一个峰值;模块式加筋土挡墙的加筋土体底部竖向土压力沿筋长方向起初呈线性分布且大小基本相同,但随着填土厚度的增大而呈明显的非线性分布,且出现双峰值;中、上级挡墙的墙面板基底竖向应力随填土厚度的变化形式基本一样,且随填土厚度的增大先是内侧大于外侧,而后是外侧大于内侧;模块式加筋土挡墙的墙背侧向土压力沿墙高、拉筋应变沿筋长方向均呈非线性分布,且实测值均较小。     

整体面板式土工格栅加筋土挡墙现场试验研究

以赣(州)龙(岩)铁路整体现浇面板土工格栅加筋土高挡墙为工程依托进行现场原型试验.通过现场埋设土压力盒、柔性位移计和水平测斜仪等测试仪器,进行包括加筋土墙体基底应力、墙背侧向土压力、拉筋变形和墙面水平变形等内容的测试.测试结果表明:加筋土挡墙基底垂直土压力沿土工格栅拉筋长度方向呈非线性分布,最大值发生在拉筋中部附近,向拉筋两端方向逐渐减少;实测墙背侧向土压力沿墙高呈非线性形式分布,其值小于主动土压力;上部墙体拉筋应变沿筋长呈单峰值分布,下部墙体拉筋应变沿筋长呈双峰值分布;上部墙体潜在破裂面形状与“0.3H法“接近,而下部墙体潜在的破裂面形状与朗肯主动土压力结果接近;施工期墙面最大水平变形位置在挡墙的下部,竣工后墙面最大水平变形发生在墙顶处等.该结论为类似工程的研究与设计提供参考.     

多级加筋土挡墙的土压力分布特性试验研究

文章采用现场试验方法对多级加筋土挡墙的土压力分布特性进行了研究。结果表明随着挡墙填土高度的增加,墙背侧向土压力和墙底垂直土压力随之增大。第一级和第二级挡墙墙背土压力,在填土高度达到一定值后,土压力增长速率明显减小。沿拉筋长度方向,垂直土压力呈非线性分布,最大值出现在离面板较近位置。挡土墙竣工后,随着时间的延续,垂直土压力基本保持稳定状态。     

一种新型剁式悬臂挡土墙特征分析

针对传统垛式挡土墙中上墙与下墙之间缺乏有效连接的局限性,提出一种新型剁式挡土墙:在下墙顶部的填土侧设置一个支墩,但上墙的墙趾板沿竖向压在下墙的支墩上。上、下级挡土墙之间本质上是相互分离的,上墙承担的部分竖向荷载可通过支墩直接传递给下墙。基于有限元方法,对所提新型挡土墙进行对比分析,计算结果表明:下墙顶部设置支墩后,下墙原本较大的侧向土压力值逐渐变小,上墙原本较小的侧向土压力值有所变大,下墙与上墙的侧向土压力得到了合理的转移与重分配;下墙底板上部的竖向土压力降低,下墙底板底部墙趾板附近的最大竖向应力进一步增大;上墙有绕支墩向填土侧旋转滑裂破坏的趋势。     

土工格栅在衡重式挡土墙中的作用研究

通过四组离心模型实验表明：在衡重式挡土墙墙后填土中铺设土工格栅，能减小墙背土压力、减小路基表面沉降值及不均匀沉降。文中对土工格栅的作用机理进行了分析研究。     

上部加载对钙质砂土压力的影响试验研究

随着海洋石油天然气资源、渔业资源的开发和国防建设的需要,在珊瑚礁区开展的工程规模愈来愈大,类型也愈来愈多。岛礁建设中,钙质土挡土墙经常受到外部荷载的影响,通过室内模型试验,模拟了钙质土挡土墙在不同工况时,挡土墙上土压力随上部荷载的变化规律。结果表明:上部加载时,挡土墙各深度处土压力随着上部荷载的增大而增大,并且随着深度的增加,土压力增长速率变缓;加荷距离较近时,上部加载对挡土墙上部土压力较下部的影响较大,加荷距离较远时,上部加载对挡土墙下部土压力较上部影响大;上部荷载接触形式包括荷载接触面积和荷载接触形状,相同加载大小下,方板的土压力稍大于圆板的土压力,大方板加载时的土压力比方板加载时大很多,荷载接触面积相对荷载接触形状对钙质土挡土墙土压力的影响较大。     

对扶壁式挡土墙上主动土压力的探讨

基于土的塑性极限分析理论，在挡土墙倾覆破坏机制下，对不同的墙后无粘性土体的破坏模式，较为系统地探讨了扶壁式挡土墙上土压力的计算方法，并通过算例对扶壁高度问题进行了有益的探讨。     

改进的绕墙趾转动主动状态土压力

墙背土压力分布与挡土墙的位移大小、位移模式以及平衡状态密切相关。针对绕墙底向外转动的刚性挡土墙,基于已有的土压力计算理论,结合由卸荷路径三轴试验所建立的填土内摩擦角与挡土墙位移间的关系,提出一种改进的考虑位移影响的主动状态土压力计算方法。分析表明:随着挡土墙位移的发展,墙背土压力由静止土压力逐步减小,当挡土墙位移达到临界值后,相应的墙背土压力均收敛到库仑主动土压力。填土内摩擦角发挥值的分布显著影响墙背土压力分布。非极限平衡状态时,墙背土压力大于库仑主动土压力。     

平移模式下挡土墙主动土压力的确定

平移模式下的挡土墙主动土压力的分布与墙体位移量密切相关。本文考虑挡土墙在满足滑移稳定的前提下,利用改进的极限平衡理论,建立了滑移与抗滑移平衡方程,得到了墙体位移未知情况下,挡土墙主动土压力确定的一种新方法,并分析了墙顶宽度对挡土墙主动土压力分布的影响。结果表明:墙顶宽度有一个合理的取值区间,其区间的上、下限值随挡土墙的基底倾角、墙面倾角的增大而增大,随填土表面超载的增大而减小;当墙顶宽度小于区间下限时,挡土墙滑移失稳;当墙顶宽度在区间范围内增大时,达到主动平衡状态的位移逐渐减小,主动土压力大致由库伦土压力向静止土压力过渡;当墙顶宽度大于区间上限时,主动土压力分布则与静止土压力分布一致。     

悬臂式挡土墙地震主动土压力计算方法

为确定悬臂式挡土墙立臂的地震主动土压力,针对墙后填土的5种可能失稳破坏模式,基于对数螺旋式滑裂面形态,采用极限分析上限定理与拟静力法推导了作用于假想坦墙背上的地震土压力合力;在此基础上,对坦墙背后滑楔体、立臂与坦墙背之间的土体分别采用斜条分与水平条分法,并通过土压力合力的上限解对坦墙背上的土压应力进行修正,进而求得立臂上的土压力分布。实例分析表明,立臂静土压力沿深度分布呈顶点位于下部的抛物线模式;地震土压力分布一般呈非线性递减模式,计算值与试验值有良好的一致性;两种工况下合力作用点分别位于立臂下半段与上半段。参数分析显示,水平地震影响系数、踵板宽度和立臂倾角的增加均使立臂中上部地震主动土压力显著增大;地震条件下增长踵板宽度会导致立臂受力增加。在强震条件下,本法得到的立臂土压力比铁路规范法的结果高出约9%～14%,立臂底端弯矩更显著高于规范法结果,规范法进行强震条件下悬臂墙的抗震设计可能偏于不安全。     

高路堤加筋土挡土墙的变形和受力研究

一座总墙高为31 m的多级台阶式高路堤加筋土挡土墙首次应用于我国铁路正线上。为了研究各级墙的侧向位移、基底应力及墙背土压力的分布规律，对该挡土墙的变形和受力进行了现场原型观测。观测结果表明，各级墙的侧向位移均较小，且下部测点的侧向位移较墙顶测点要大；各级墙基底应力均小于100 kPa；墙背土压力呈曲线形分布，4 m宽台阶的存在使墙后填土顶面的外荷载对该墙的侧向土压力影响不大。该结论可供今后加筋土挡土墙的研究和设计参考。     

软基上柔性加筋挡土墙的工作性状研究

通过分别改变地基土压缩模量、地基土强度计算了软土地基上柔性加筋挡土墙的墙顶沉降、墙背土压力和筋材拉力并与刚性面板进行对比,得出了以下结论:与刚性面板的加筋挡土墙不同的是,柔性加筋挡土墙的墙顶沉降量最大的点位于墙临空面,地基土的强度和压缩模量对加筋挡土墙的墙背土压力和筋材拉力的影响不大,柔性加筋挡土墙的墙背土压力分布在静止土压力线附近,其大小比刚性面板的加筋挡土墙要大的多,软土地基上的加筋挡土墙筋材拉力有两个峰值,而且筋材拉力要比刚性面板的加筋挡土墙大的多。     

地震荷载下重力式挡土墙的抗倾覆稳定性分析

基于平面滑裂面假设,采用水平层分析法推导了地震荷载作用下的主动土压力计算公式,并给出了地震土压力沿墙高的分布及土压力合力作用点的位置。在此基础上提出了重力式挡土墙的抗倾覆稳定性验算公式,为实际工程中挡土墙抗震设计提供了理论依据。稳定性分析结果表明,随着水平地震荷载的增大,抗倾覆稳定性显著降低。     

挡土墙侧向位移修复结构设计与研究

针对实际工程中普遍存在的挡土墙侧移问题,设计了一种挡土墙水平位移修复结构,并给出了具体的施工方法。所设计结构主要包括水平位移修复结构与挡土墙加固结构两部分,既可完全修复挡土墙已经产生的水平位移,又可对位移修复后的挡土墙及墙后土体进行加固。基于所设计挡土墙水平位移修复结构开展了模型试验研究,试验结果表明:挡土墙水平位移产生过程中,墙面应力逐步减小,墙后土压力呈上部递减、下部递增趋势;利用所设计结构可完全修复挡土墙已产生的水平位移;挡土墙水平位移修复过程中,墙面应力与墙后土压力均逐步增大,且不同深度墙面应力的增幅均在2倍左右,不同深度墙后土压力的增幅均在1.5-1.8倍之间。通过数值优化分析得出,顶压方向为斜向下30°、取土孔位置为0.30 m时,侧向位移修复效果最理想。