基于粘著破壞的加筋土擋墻土壓力

收稿日期：作者簡介：薛曉輝(1979–)，男，碩士，2008年畢業(yè)于石家莊鐵道學(xué)院研究生分院巖土工程專業(yè)，主要從事土木工程方面的教學(xué)與研究工作。E-mail：xihuixue@163.com基于粘著破壞的加筋土擋墻土壓力分析摘要：加筋土擋墻的破壞形式一般為拉斷破壞和粘著破壞兩種形式，本文通過對粘著破壞形式下的加筋土強(qiáng)度理論的探討，應(yīng)用準(zhǔn)粘聚力理論和庫侖理論，提出了粘著破壞形式下的加筋土擋墻墻背土壓力計算公式。研究結(jié)果表明：粘著破壞下的加筋土內(nèi)摩擦角具有了增量；加筋土擋墻墻背側(cè)向土壓力比經(jīng)典土壓力和變系數(shù)法都小；加筋土擋墻側(cè)向土壓力都隨拉筋垂直間距增加而增加；粘著破壞法計算得到的加筋土擋墻側(cè)向土壓力比實測值大。關(guān)鍵詞：強(qiáng)度模型；側(cè)向土壓力；豎向間距；粘著破壞中圖分類號：TU43/10文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：ANALYSISOFLATERALSOILPRESSURESFORREINFORCEDEARTHRETAININGWALLBASEDONADHESIONFAILUREXueXiaohui1，ZhouYitao2，LiangXiaoyong3，WuAnbao1(1．DepartmentofCivilEngineeringandArchitecture，ShaanxiRailwayInstitute，WeinanShaanxi714000，China;2．HebeiEngineeringandTechnicalCollege，CangzhouHebei061001，China；SchoolofCivilEngineering，3.ShijiazhuangRailwayInstitute，ShijiazhuangHebei050043，)Abstract：Tensilefailureandadhesionfailurearegeneralfailremodeofreinforcedearthretainingwall，thispaperdiscussesstrengthofreinforcedearthforadhesionfailuremodes.Andthen,BasedonthecohesiveforcetheoryandCoulomb’searthpressuretheory,adhesionfailuretheoreticalformulaeoflateralsoilpressureforreinforcedearthretainingwallareobtained.Analyticalresultsshow:angleofinternalfrictionhasincrementfortheadhesionfailure;lateralsoilpressuresvalueusingproposedformulaaresmallerthanusingclassicalearthpressuretheoriesandvariationalcoefficientmethodofearthpressure,andwillincreasewithincreasingoftheverticalspacingofthereinforcement,foradhesionfailure;andtheoreticalvaluesforadhesionfailurearebiggerthantestedvalues.Keywords：strengthmodel；lateralsoilpressure；verticalspacing；adhesionfailure1引言土工格柵加筋土體的破壞模式一般為:1)土體自身的剪切破壞，剪切面未通過筋材；2)剪切面通過的筋材部分被拉斷；3)剪切面通過的筋材從土體中被拔出；4)剪切面通過筋材時，土體沿著筋材滑動。從筋材的角度考慮，前2種破壞模式可以統(tǒng)一成部分筋材的拉斷破壞，其中第1種破壞是第2種破壞的特例；后2種破壞模式又可以統(tǒng)一成土筋界面的摩擦型破壞[1]即本文討論的粘著破壞。加筋土擋墻設(shè)計的關(guān)鍵在于怎樣確定墻背土壓力。對于墻背土壓力的計算，由于公路變系數(shù)法能較其他方法合理解釋一些實際土壓力分布情況，因而在加筋土擋墻設(shè)計中得以廣泛應(yīng)用。國內(nèi)的尹亞雄[2],王祥[3],,楊廣慶[4]等通過加筋土擋墻現(xiàn)場試驗研究，及唐輝明[5]，林彤[6]，周世良[7]等對加筋土擋墻的模型試驗，均發(fā)現(xiàn)墻背土壓力沿墻高呈曲線分布。2009年，楊廣慶和周亦濤等把加筋土擋墻墻背側(cè)向土壓力實測值與理論計算值對比發(fā)現(xiàn)：實測值都偏小，且土壓力沿墻高的分布與實測也有較大不同[8]。本文考慮拉筋的影響，根據(jù)半空間理論對粘著破壞形式下的加筋土強(qiáng)度進(jìn)行討論。采用準(zhǔn)粘聚力理論和庫侖理論對加筋土擋墻墻背主動土壓力的分布及其合力進(jìn)行研究，提出筋材粘著破壞時加筋土擋墻土壓力計算公式。2加筋土強(qiáng)度模型分析設(shè)拉筋的垂直層間距為h(m)，拉筋厚度為t(m)，拉筋抗拉強(qiáng)度為RT(kN/m)；填土為無粘性土，其容重為(kN/m3)，內(nèi)摩擦角為；筋土界面似摩擦系數(shù)為f。對于加筋土擋墻來說，如圖1所示取單位寬度的加筋土來進(jìn)行研究，假設(shè)破裂面與水平方向的夾角(即破裂角)為，拉筋作用在填土上的剪力為T(kN)，土體自重。由于加筋土破壞分為拉斷破壞和粘著破壞，下面就這兩種情況來分別討論加筋土的強(qiáng)度問題，拉筋厚度與拉筋層間距相比很小，因而在下面的討論中忽略拉筋厚度。hhRφh圖1加筋土強(qiáng)度模型回Fig.活1Fa枝ilur顏emo超del遵ofr神einf敵orce龍dso攀il紗2.1繞揀粘著破壞惱所謂粘著礙破壞堤即加筋土蹲達(dá)到極限及應(yīng)力狀態(tài)脖的時候，令因筋土之錦間的摩阻紗力不足，挽拉筋在加編筋土中被惱拔出而發(fā)功生的破壞攻。因此，躍筋土界面蹄拉筋作用暫在填土上凍的剪力脊T盞由筋土之否間的摩擦逆力來控制稀，即：(1)聽對擇圖屑1哭進(jìn)行受力默分析，可斃得粘著破蹄壞下的關(guān)攏系式：(2)仁式中：袋——轎粘著字破壞下的證似粘聚力誘，甜。您演薄(3)局從化式逐(3弊)繁可以看出撒，舉粘著班破壞下的勁似粘聚力屆與大主應(yīng)項力有關(guān)，茫為此悟，把論式絲(2巾)冠改成增加勤了填土內(nèi)沙摩擦角的邊表達(dá)式：(4)硬式老(4裕)唇說明了，燃加筋土的害內(nèi)摩擦角曠比未加筋疫的有所增顏加。設(shè)加彼筋土的內(nèi)忌摩擦角湯，則有：莫進(jìn)而得加浮筋土摩擦序角宋：摟(5掩)拋3縮椒加筋土擋貴墻土壓力糊分析燭3.1象步基于準(zhǔn)粘饞聚力的受躲力模型捆假設(shè)加筋習(xí)土擋墻墻馳后填土達(dá)惜到主動極暫限平衡時陶，墻后填褲土將沿墻謊背和過墻睡趾與水平腥夾角為的添某一平面船BC蒸發(fā)生滑動英，這部分勺滑動楔體亭ABC應(yīng)的滑動導(dǎo)畢致?lián)鯄ι暇禺a(chǎn)生了土田壓力。墻助后為亮0.5m耗內(nèi)為砂礫艙填土，拉吃筋與這部忍分填料之圖間有錯位簽，故可假灶設(shè)墻土界已面無準(zhǔn)粘漿聚力，破抹裂面上有特準(zhǔn)粘聚力扒[2]扶，筋材厚柳度忽略不騎計。視加云筋土為均腥勻的復(fù)合障材料，根稀據(jù)庫侖理送論，則滑視楔體慈ABC爬受力如式圖豬2燒所示。舅加筋土擋巡墻墻高為蛾H挪(呆m)漸；拉筋等懼間距布置宗，且為猜h閑(溪m)茄，填土表密面水平且薯有均布荷居載間q琴0括(塊kN/m許)捏；墻土摩缺擦角為路。菊對加筋土仍體進(jìn)行爛水平方向光受力平衡渠分析，得損：(6)圖對加筋土縮體進(jìn)行豎襖直方向受話力平衡凈分析，得獎：(7)CCθBAHhRφ布圖訂2聰釀加筋土體哄受力簡圖每Fig.召2Fo嘗rces薯act勇ing贏onr慣einf封orce氏dso呀il林聯(lián)立捆式辟(6夏)偏和摘式葉(7挖)籍，可得作銜用在加筋懇土擋墻墻梢背上的側(cè)趕向土壓力稼合力丈E什：(8)橋當(dāng)準(zhǔn)粘聚頁力趨c羨=觀0傘時，著式喝(8倆)利即榨庫侖踏土壓力公硬式。畏3.2貫?zāi)ふ持茐某髸r的加筋危土擋墻土江壓力蒜令姨和之，由博式浴(5劉)澆和柏式美(8任)器，可得粘鬼著破壞時弊作用在加惕筋土擋墻梢背上的水員平土壓力器合力查E變：(9)性當(dāng)哥時，并在灘式感(15垂)雅中取責(zé)+殲/2緒，則：(10)抖當(dāng)啄f等=路0交時，艱式喬(10紫)攜即庫侖主嫁動土壓力作公式。陪庫侖土壓可力理論認(rèn)盾為土壓力休沿墻高線誠性分布，鮮由踢d束E佳/d繡H=勺，并取梨和即+換/2須，得：(11)紀(jì)分析式撫(主9設(shè))~嘩(售1齒1慚)褲可以看出哈，粘著破貍壞形式下課的加筋科土擋墻墻勒背土壓葵力晌(慢合米力虜)英公忍式踢(惹簡稱粘著霸破壞閃法張)毫隨筋土妙界面功似摩擦系盯數(shù)增加而盆減小，加仿筋土擋墻悲側(cè)向乳土壓力鉆隨拉筋垂袍直間距增歸加而增加醫(yī)。料圖尺3去加筋土擋雨墻側(cè)向土線壓力沿墻拘高的分布懲Fig.丸3Di瞞stri拔buti盲ono云fla洪tera圾lso微ilp歌ress簽ure貴alon診gwa缸llh償eigh肌tin瑞rei咸nfor年ced踏eart百hre世tain撕ing睜wall滾4壁驚算蠶煌纏例航將本文提志出的加筋丙土擋墻土如壓力計算較方法與實墾測數(shù)據(jù)砌[8]盯進(jìn)行對比島，如么圖童3久所示。文握獻(xiàn)話[8]衛(wèi)的參數(shù)：械墻塘高配3.2砍m旨以上拉筋短間距施為怪0.6侄m略，墻岔高碗3.2唱m核以下拉筋丑間距把為串0.4遮m懼，筋土界抬面摩擦系悔數(shù)反f稍=0.忍3經(jīng)，拉筋抗泛拉強(qiáng)度為垃kN/m徒(0.5數(shù)%覆拉筋士應(yīng)變下的次強(qiáng)度滿值命)苦，娛=19派kN/m孟3漸，北，題q錦=15對kPa久。運(yùn)從第圖榆3股可以看出奮，本文提蔬出的拉斷步破壞法和應(yīng)粘著破壞溝法計算得巖到的側(cè)向咱土壓力比數(shù)靜止土壓許力和變系張數(shù)法胖[9]娛土壓力小擔(dān)，且與實呀測值相當(dāng)奔接近；在棵離墻擾頂該1/蠟3鏡內(nèi)，拉斷碧法比實測站值小，在非墻瞞高敏2/劈3皮內(nèi)拉斷法獎大于實測立值。粘著罵破壞法包傾絡(luò)了實測災(zāi)值，說明墻了該法是牙安全可靠劇的，也說淹明粘著破債壞法適合綱土工格柵壯加筋土擋程墻的設(shè)計幸。跟5恥非結(jié)欲旬潔語慘少不同的破紀(jì)壞模式的憂加筋機(jī)理表有所不同棍，本文主束要討論了圈粘著破壞陜時加筋土刻擋墻的土港壓力，提冊出了相應(yīng)謎的計算公傻式，并用叔試驗證明符了公式的晉準(zhǔn)確性。偏主要結(jié)論圍如下：訴粘著破壞育下的加筋梨土內(nèi)摩擦型角具有了排增量；澆本文提出啞的加筋土壓擋墻墻背次側(cè)向土壓特力計算公獲式充分考伴慮了拉筋遇對側(cè)向土粗壓力的影數(shù)響，計算倘值與實測造值相當(dāng)接域近，適合撫于土工格馳柵加筋土奶擋墻的設(shè)音計。油參考文獻(xiàn)閉：喜鮑傳富，污郭思搭標(biāo)瞧.紫土工格柵痰加筋土體擦強(qiáng)度形成拉機(jī)理研何究湊[J]明.謙市政技術(shù)譯，僚2008旅(5挎):1抹97-刪199哪.強(qiáng)（質(zhì)Bao緞chua妨nchu亂n,Gu回osi狀biao滾.五Stud捧yon鹿geo親grid掛rei薪nfor炮ceme朝nts坊tren定gth扁mech捷anis否m迅[J].灶Muni者cipa灑lEn垮gine糧erin緊gTe菌chno毅logy旱,200痰8(5膏):頌197-能199酸.費(fèi)）殲尹亞雄，州潘保田，艷王生新糞．價陽涉線加獄筋土擋墻爽試驗研究爐[J閃]零．巖石力沫學(xué)與工程精學(xué)報勒，冶200疊3犬，告2移2照(句增世2誤)欄：弄2釀916變~29寧19梢.(真Yin渡Yaxi葵ong滔,巡Pan掩Baot射ian議,熱Wang休She榨ngxi鈴n雄.隱TEST受ING劃STUD席YON衫REI逼NFOR逃CED旨EART鳥HRE籃TAIN成ING雀WALL置ALO優(yōu)NGYA獻(xiàn)NGQU啟AN-S貞HEXI穗ANR歸AILW扛AY[J缸].Ch伙ines罰eJo乞urna片lof具Ro趴ckM雁echa申nics芒Eng杜inee填rin壺g默，蒼200沿3謀，輪2嫌2盼(報Supp關(guān).2漁)拖：殖28察16繪~29休19潑.(in宅Chi晨nese周))犯王祥，徐逆林榮．雙淺級土工格惑柵加筋土沸擋墻的測件試分鋒析咱[J或]泊．巖土工挑程學(xué)報妖，炒200罰3滿，擦25(2己)僚：墨20~2葡4.(與WA移NGX役iang宅,默XU珍Lin訴rong錯.參Tes獅tan加dan昂alys布iso刷ftw破o-st驅(qū)epr卵etai剖ning禾wal村lre烈info壤rced莊by癢geog截rid[段J].肚Chin覆ese畫Jour她nal退of灘Geot羽echn毫ical營Eng著inee游ring理，始200儉3飾，券25(2虹)亭：貞20~2暢4.(i喂nCh陵ines貴e))期楊廣慶，員呂鵬，龐且巍，等柄．窮返包式土斑工格柵加許筋土高擋澡墻現(xiàn)場試?yán)O驗研究表[J].慰卡巖土力學(xué)燒，元200休8梢，禿2謙9獵(滴2若)鋒：壘517脹~臘5碗22.(兄YANG鮮Gua腹ng-q員ing,臂Lü式Peng圣,PA延NGW吩ei,鼠eta警l怎.遣Rese寨arch得on惠geog捕rid雄rein持forc批eds邀oil死reta孕inin動gwa康llw值ithw族rapp棵edf守ace木byi灰n-si厲tut撞ests創(chuàng)[J]眼.Roc摔kan趨dSo王ilM寫echa注nic懷s拿，傷200刪8筒，臂2研9鴉(銜2疫)濕：梢517柿~揪522毛.(in裂Chi謝nese悅)肚)前唐輝明，嚇林彤．三青峽工程庫搭區(qū)巫縣加茂筋土擋墻采離心模型讓試驗研翅究克[J尚]燕．巖石力利學(xué)與工程敢學(xué)報曾，砍200筋4鳥，貿(mào)23(1丟7夠)嗽：渠2893無~290洽1.(減Tang掙Hui擔(dān)ming據(jù),飄Lin豎Tong翁.庭CEN退TRIF疫UGE辜MODE坊LING伸TES姥TON泊REI類NFOR萌CED兄EART遭HWA培LLA恨TWU燕SHAN融COU殃NTY插INR扮ESER民VOIR肚ARE局AOF互THR納EEG雞ORGE制SPR哲OJEC拐T率[J]靜.Chi景nese陪Jou吸rnal長of獅Roc芽kM猜echa君nics更Eng瓦inee撫rin椅g藥，續(xù)200杠4勾，昏23(1記7文)燈：蒼2893罰~290拿1.(i倘nCh誰ines友e))株林彤．惡離心模型系試驗在超活高加筋土佛擋墻中的貨應(yīng)用研究韻[J爆]扎．虧土木笛工程學(xué)報車，踩200棚4棉，狂37澤(技2侵)灘：閘43知~更46宅.(支Lin恥Ton股g督.紙STUD春YON久THE嚇APP限LICA戶TION萌OF熟CENT也RIFU蘆GEM掀ODEL金ING既TEST柱TOS督UPER佳2ELE圍VATI在ONR赤EINF遣ORCE投DEA熟RTH發(fā)RETA精I(xiàn)NIN荷GWA帖LL步[J]迎.C誘HINA良CIV綠ILE聰NGIN彈EERI挑NG胡JOUR意NAL使，箱200仰4各，宰37丈(否2前)吃：由43徹~唐46剖.(in森Chi咬nese裂))當(dāng)周世良，提何光春，顯汪承志等朝．犧臺階式加淘筋土擋墻朽模型試驗央研究江[J]程.驗巖土工程裕學(xué)報您，哈200塵7秘，垃29(1蝦)偵：枕152-妥156.榜(小ZHO恢USh叼i-li繼ang閘,潔HEG第uang輝-chu順n串,熔WANG親Che賴ng-z寬hi1蠅et擔(dān)al.補(bǔ)Stu奏dyo值nst毫eppe汪dre扒info糊rced貢soi椅lre海tain摔ing選wall奉sby夕mod贈elt現(xiàn)ests沸[J].億Chi始nese底Jou冬rnal群of決