衡重式擋土墻穩(wěn)定性計算的難點

1地基應(yīng)力及抗拉力分析平衡墻適合于地質(zhì)條件好的巖石基巖。它的優(yōu)點是可以有效地減少墻后的土壤壓力。缺點是結(jié)構(gòu)剖面不規(guī)則，外力作用復(fù)雜，尤其是難以確定土壤剖面上的巖反應(yīng)力，這給計算帶來了困難。以往的經(jīng)驗作法，常常將底板斜坡水平投影長度的50%計入底部輪廓來計算地基應(yīng)力，但這種處理方法對擋土墻穩(wěn)定計算的精度和安全性影響尚缺乏論證。為了求解底板后踵斜面和基底的反力，筆者以南水北調(diào)中線某隧洞工程為例進行了擋土墻的穩(wěn)定計算和分析。計算時將墻體和部分回填土并為一體考慮。此時擋土墻受到的荷載主要包括墻體自重（G）、墻后回填土對墻背的土壓力（P該隧洞進口段設(shè)有長20m的矩形槽漸變段，初步設(shè)計階段考慮到基巖條件較好和基坑挖深較大的情況，推薦采用鋼筋混凝土衡重式擋土墻結(jié)構(gòu)型式。隧洞進口段地基巖性渠底以下主要為強風(fēng)化含燧石條帶白云巖、厚約7m，以上為黏土碎石和黃土狀壤土?；幼畲笸谏顬?0～21m，巖石干密度為27.8kN/m2高樁擋墻墻體設(shè)計隧洞進口衡重式擋土墻計算模型，如圖1所示。擋土墻墻頂高程為69.5m，基底高程為60.8m，墻高為8.7m，基底寬度為3.0m。墻背仰斜角為17.7°，迎水面鉛直，墻趾外伸約1.0m，墻后基巖坡度為1:0.5，墻身斷面面積為18.0m擋土墻受到的荷載主要包括墻體自重（G）、墻后回填土對墻背的土壓力（P3土壓力p擋土墻土壓力采用朗肯公式計算，其形式為：式中：γ為回填土容重，取γ=20.5kN/m將有關(guān)參數(shù)代入式（1），得到土壓力（P依據(jù)相關(guān)規(guī)范，土壓力（P4由于墻體重量及其作用點的坐標(biāo)墻體自重計算采用分塊計算法，并將豎直面由表1中數(shù)據(jù)可計算出斷面總重量（G）=773.24kN，重心N5抗梯度反作力和基本反作力5.1邊坡反力摩擦角計算方法按照常規(guī)假定，基巖邊坡對擋土墻的反力（P對于邊坡反力摩擦角，筆者考慮到邊坡坡度較大，認為已達到或接近于極限應(yīng)力狀態(tài)，故取δ=21.8°。在此條件下邊坡反力與豎直面的夾角為θ5.2確定基底反力基底反力（R(1）在擋土墻斷面內(nèi)標(biāo)出重心位置N(2）在豎直面(4）以N(5）在邊坡上標(biāo)出反力（R至此，只要能確定基底反力的豎直夾角θ從N為查找基底反力（R5.3確定基本抗力值基底反力（R5.4復(fù)測器基本抗應(yīng)力計算結(jié)果的恢復(fù)考慮到在求解過程中，對基底反力（R將各參數(shù)代入式（2），得到R5.5計算基底反作用力的揚升得到基底反力（R式中：F為基底反力沿其法線上的投影，取F=R將各參數(shù)代入式（3），得到σ5.6計算的評估從抗滑穩(wěn)定情況看，基底摩擦角tgθ6幾種擋土墻的圖解法和穩(wěn)定性衡重式擋土墻的優(yōu)點主要是能夠有效地削減墻后土壓力；缺點是結(jié)構(gòu)斷面不規(guī)則，底板斜面基巖的反力難以確定。筆者以某隧洞工程為例，根據(jù)物體平衡時所受力系可組成封閉多邊形的原理，采用圖解法得到了合理的解答，為此類擋土墻的穩(wěn)定計算提供了一條新的方法和途徑。根據(jù)物體平衡原理，其所受