擋土墻土壓力計算中的特殊工況分析

劉茂祥

(黑龍江農墾勘測設計研究院，哈爾濱 150090)

擋土墻土壓力計算中的特殊工況分析

劉茂祥

(黑龍江農墾勘測設計研究院，哈爾濱 150090)

在常工程設計中，經常遇到擋土墻工程，但有些特殊的情況按常規(guī)的計算方法無法解釋或解決，就工程中遇到得這種特殊擋土墻的土壓力計算方法進行分析，其結論認為一般情況下工程碰到的不完全土壓力情況的擋土墻，偏安全地采用極限平衡狀態(tài)壓力進行穩(wěn)定驗算，其穩(wěn)定各項指標均符合要求。

擋土墻;土壓力;極限平衡狀態(tài);不完全主動土壓力;不完全被動土壓力

1 問題的提出

正常的擋土墻是一側填土，另一側無土或填土很低，這時擋土墻的受力非常明確，因受土壓力墻向無土或土低一側有運動趨勢，墻后按土壓力主動土壓力計算，但在實際工程中也經常能碰到墻前后填土高度差不多的擋土墻，如水庫大壩上的防浪墻，堤防工程中的防洪墻等，特別是除了填土高度相差不多外，還可能同時出現(xiàn)填料不同，填料分層，水位不同等多種情況組合，這時墻向哪個方向運動，哪側土壓力按主動土壓力計算，哪側按被動土壓力計算不是明顯能看出來的，需進行分析計算，下面就對這種計算方法和計算中碰到的問題進行分析說明。

2 擋土墻土壓力在特殊工況下的計算

2.1 土壓力性質的界定

墻前后土壓力性質的界定方式為：先計算墻靜止狀態(tài)下的水平合力(土壓力按靜止土壓力計算)，可知防洪墻運動方向(墻的運動方向與合力方向相同)，根據運動方向確定土壓力性質，促使墻運動側按主動土壓力考慮，阻止墻運動側按靜止土壓力考慮。

2.2 按確定的土壓力性質進行擋土墻穩(wěn)定計算的結果分析

按上述確定的土壓力性質對擋土墻進行穩(wěn)定計算，，對計算結果進行比較分析，發(fā)現(xiàn)有個別情況的水平合力與原確定的方向相反，也就是說墻的運動方向與原來相反，這在現(xiàn)實中是不可能存在的。一擋土墻在段面尺寸、所承受的荷載或工況已確定情況下，其運動方向應該是唯一的。計算中出現(xiàn)的異常情況分析其原因是：開始時墻承受的水平合力相對較小，當墻產生很小的變位時水平力即達平衡狀態(tài)，變位不再繼續(xù)發(fā)展，而很小的變位不足以使墻前后的土體產生極限平衡狀態(tài)的土壓力，此時產生的土壓力不是我們通常所指的非常明確的主動土壓力、靜止土壓力、被動土壓力中的任何一種，而是處于其中兩者之間的一種過度狀態(tài)的土壓力，暫可以稱其為非極限平衡狀態(tài)土壓力。確切地說此時墻后產生的是由靜止土壓力向主動土壓力過度狀態(tài)的土壓力，暫稱不完全主動土壓力;墻前產生的是由靜止土壓力向被動土壓力過度狀態(tài)的土壓力，暫稱不完全被動土壓力。

3 結語

不完全主動土壓力和不完全被動土壓力如上所述是一種過度狀態(tài)的力，力的大小與墻變形或位移大小有關，難以準確計算，這里只做定性分析。當有不完全土壓力產生時，說明擋土墻承受的水平合力很小，不需要靠基礎摩擦力就可達到力的平衡狀態(tài)，其穩(wěn)定基本不存在問題。因而可以認為，一般情況下工程中碰到的不完全土壓力情況的擋土墻，偏安全地采用極限平衡狀態(tài)土壓力對其進行穩(wěn)定驗算，其穩(wěn)定各項指標均符合要求。

［1］孟祥波.土力學教程［M］.北京：北京大學出版社，2011.

TV314

B

1007-7596(2011)06-0080-01

2011-12-15

劉茂祥(1969-)，男，山東萊蕪人，高級工程師，主要從事水利水電工程規(guī)劃設計、研究工作。