多級(jí)擋土墻下墻主動(dòng)土壓力及穩(wěn)定性分析

多級(jí)擋土墻下墻主動(dòng)土壓力及穩(wěn)定性分析李慧慧;姚晶;陳俊輝;岑仰潤(rùn)【摘要】Withamultistageretainingwallengineeringbuiltinthehillsideasanexample,tothesoilwedgeactingonthelowerpartofthemulti-stageretainingwall,thefirstfractureplanewasdeterminedbyactualsituation,thesecondfrac-tureplaneanditsactiveearthpressurewereobtainedbygraphicalmethodbasedonCoulomb’searthpressuretheory,over-turningstability,anti-slipstabilityandbearingcapacityofthefoundationweresubjectedtocheckingaswell.Theretainingwallhasbeenbuiltmorethantwoyears,nowusedingoodcondition,showingthattheanalysismethodisfeasible.%以某一建造于山坡上的多級(jí)擋土墻工程為例，對(duì)作用在多級(jí)擋土墻下墻后的土楔體，在按實(shí)際確定第一破裂面的情況下，采用基于庫(kù)倫土壓力理論的圖解法確定第二破裂面并求得其主動(dòng)土壓力，進(jìn)行抗傾覆、抗滑移穩(wěn)定性以及地基承載力驗(yàn)算。擋土墻建成已有兩年多的時(shí)間，使用情況良好，表明該分析方法合理可行?！酒诳Q】《城市勘測(cè)》【年(卷)，期】2016(000)003【總頁(yè)數(shù)】4頁(yè)(P165-167,172)【關(guān)鍵詞】多級(jí)擋土墻;下墻;主動(dòng)土壓力;穩(wěn)定性;圖解法;凸榫【作者】李慧慧;姚晶;陳俊輝;岑仰潤(rùn)【作者單位】杭州市勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，浙江杭州310012；杭州市勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，浙江杭州310012；杭州市勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，浙江杭州I310012；杭州市勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，浙江杭州I310012【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】TU476建于山區(qū)的居住小區(qū)，為了建造房屋或道路，往往需要挖、填土石方，同時(shí)采用擋土墻或邊坡支護(hù)處理場(chǎng)地高差問(wèn)題。在邊坡景觀設(shè)計(jì)上，通常將邊坡按高度梯次分級(jí)并綠化，邊坡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則根據(jù)景觀設(shè)計(jì)要求相應(yīng)采用多級(jí)擋土墻，多級(jí)擋土墻設(shè)計(jì)計(jì)算關(guān)鍵在于下墻的主動(dòng)土壓力與穩(wěn)定性分析。本文結(jié)合一建造于山坡上的多級(jí)擋土墻工程，采用基于庫(kù)倫土壓力理論的圖解法分析下墻的主動(dòng)土壓力和穩(wěn)定性。邊坡高度大約7.2m，設(shè)計(jì)結(jié)合景觀要求采用三級(jí)現(xiàn)澆鋼筋砼薄壁式擋土墻，其中，一、二級(jí)擋土墻為懸臂式，三級(jí)(下墻)為扶壁式。該擋土墻形式的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便，墻身斷面小、質(zhì)量輕，材料強(qiáng)度性能發(fā)揮較好，對(duì)地基承載力有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。擋土墻建筑圖如圖1所示，擋土墻結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。下墻主動(dòng)土壓力計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3(a)所示，鋼筋砼墻體尺寸如圖3(b)所示。擋土墻后填土容重18kN/m3，綜合內(nèi)摩擦角30°。擋土墻假想墻背或土體破裂面上的摩擦角取30°。根據(jù)本工程實(shí)際，破裂楔體遠(yuǎn)墻處只能沿巖石邊坡滑動(dòng)，即遠(yuǎn)墻破裂面為如圖3(a)所示AC面，摩擦角取10°。鋼筋砼墻體容重25kN/m3。綠化等均布荷載6kPa換算成土柱?！?、二級(jí)擋土墻鋼筋砼墻體容重大于填土，土楔體增重23.5kN。土壓力計(jì)算采用基于庫(kù)倫土壓力理論的圖解法［1,2］。根據(jù)本工程實(shí)際，破裂楔體另一個(gè)破裂面應(yīng)處于如圖3(a)所示AB1與AB5之間，設(shè)計(jì)假定可能的破裂面為AB1、AB2、AB3、AB4、AB5。根據(jù)假定，可確定各個(gè)楔體的重力W的大小和方向以及反力R和E的方向，從而繪制出閉合的力三角形，并進(jìn)而求出E的大小，如圖4(a)所示。楔體AB1C重：W1=586.0kN，AB2C重：W2=573.9kN，AB3C重：W3=562.2kN，AB4C重：W4=551.0kN，AB5C重：W5=540.4kN，在圖上等比例繪制，如圖4(b)所示。經(jīng)過(guò)作圖，得到：楔體AB1C反力：E1=455.5kN，E1x=208.0kN；楔體AB2C反力：E2=442.1kN，E2x=217.3kN；楔體AB3C反力：E3=429.9kN，E3x=226.0kN；楔體AB4C反力：E4=419.0kN，E4x=234.2kN；楔體AB5C反力：E5=409.2kN，E5x=242.0kN。楔體AB5C的反力E的水平分力E5x最大，即它對(duì)擋土墻的土壓力的水平分力最大。⑷如果假定的破裂面AB5為第二破裂面，那么它與假想墻背AB1之間的楔體不會(huì)沿假想墻背下滑，即假想墻背上的諸力所產(chǎn)生的抗滑力大于下滑力［3］，表示為：Eax-tan(a+S)>Eaz+W6式中：a——擋土墻假想墻背與垂線的夾角；6——擋土墻假想墻背上的摩擦角；Eax——楔體AB5C主動(dòng)土壓力水平分力；Eaz——楔體AB5C主動(dòng)土壓力垂直分力；W6——楔體AB1B2B5的重力。Eax=242.0kN,Eaz=330.0kN,a=32.8°,6=30.0°,W6=41.4kN，經(jīng)計(jì)算，上式成立，則根據(jù)(3)可得出，楔體AB5C即為破裂楔體，AB5為第二破裂面，AC為第一破裂面。(5)按下述方法［1］近似確定主動(dòng)土壓力Ea作用點(diǎn)的位置：如圖4(c)所示，找出破裂楔體AB5C的重心O點(diǎn)，過(guò)O點(diǎn)作AC的平行線，交AB5于。'點(diǎn)，0'點(diǎn)就是Ea的作用點(diǎn)。計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖5所示。由于擋土墻基礎(chǔ)埋深不大、基坑開(kāi)挖擾動(dòng)較大、回填土夯實(shí)密度難保證等原因，抗傾覆和抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算不考慮墻前土的作用［4］。鋼筋砼擋土墻及其上的土總重：G=230.6kN,x0=1.535m,Eax=242.0kN,Eaz=330.0kN,Xf=2.931m,Zf=1.748m。地基土內(nèi)摩擦角中=15°,對(duì)擋土墻基底的摩擦系數(shù)p=0.35,地基承載力fa=200kPa。擋土墻趾板上覆土重=0.2m。對(duì)墻趾O點(diǎn)取力矩，抗傾覆安全系數(shù)K0。K0求擋土墻基底垂直合力N的偏心距。，N=G+Eaz=560.6kN。e基底邊緣壓力。1和。2、凸榫處基底壓力。3。凸榫前被動(dòng)土壓應(yīng)力。p、被動(dòng)土壓力Ep。叩Ep=ap-Ht=338.4x0.6=203.0kN凸榫及其后踵板與地基土的摩擦力F。F抗滑移安全系數(shù)Kc。滿足要求求擋土墻基底垂直合力N‘的偏心距e',N'=N+G'=568.7kN。e'基底邊緣最大壓力omax和最小壓力omin、基底平均壓力。。本工程設(shè)計(jì)采用三級(jí)現(xiàn)澆鋼筋砼薄壁式擋土墻，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工時(shí)，第一級(jí)擋土墻做法結(jié)合山體實(shí)際情況，略有調(diào)整。但下墻工作受力狀態(tài)與設(shè)計(jì)計(jì)算基本一致，現(xiàn)本工程已正常運(yùn)行兩年多的時(shí)間，根據(jù)水平和垂直位移監(jiān)測(cè)結(jié)果及現(xiàn)場(chǎng)觀察情況，顯示擋土墻處于安全可靠狀態(tài)，表明本文分析方法合理可行，總結(jié)如下：用基于庫(kù)倫土壓力理論的圖解法求解擋土墻主動(dòng)土壓