传统挡土墙设计的可靠性分析

长期以来，挡土墙的设计一直依据朗肯或库仑土压力理论。为得到闭合解，这些传统土压力理论均似定均质土体，实际上，土体性质是空间变化的，这样设计中就隐含两个问题：(1)取样获得的土体性质能否完全反映墙后所有填土的性质；(2)土体性质的空间差异是否会导致主动土压力与传统方法预测的结果有很大差别。本文把非线性有限元和随机场模拟结合起来，研究了这两个问题，并对目前设计方法的安全性进行了评价。本文对一个二维、墙壁光滑的挡土墙进行了实例研究，墙后是排水的无粘性填土，该挡墙用朗肯土压力理论进行滑移计算。设计所用的摩擦角和土体重度在模拟的随机场中某一位置取样获得，并被当作有效土体参数用于朗肯模型中。当修正后作用在挡土墙上的朗肯土压力小于实际土体参数的随机有限元计算结果时，挡土墙破坏。本文借助蒙特卡罗模拟方法，将传统设计方法的破坏概率用一个包含安全系数和土体空间变异性的函数评估。