擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算

馬海龍

(黑龍江省路捷交通設(shè)施有限公司)

1 重力式擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算

1.1 抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算

為保證擋土墻抗滑穩(wěn)定性，應(yīng)驗(yàn)算在土壓力及其他外力作用下，基底摩阻力抵抗擋土墻滑移的能力。

如圖1所示，在一般情況下

式中:G為擋土墻自重;Ex、Ey為墻背主動(dòng)土壓力的水平與垂直分力;α0為基底傾斜角(°);μ為基底摩擦系數(shù)，可通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定。無試驗(yàn)資料時(shí)，可參考表1的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù);γQ1為主動(dòng)土壓力分項(xiàng)系數(shù)，當(dāng)組合為I、II時(shí)，γQ1=1.4;當(dāng)組合為Ⅲ時(shí)，γQ1=1.3。

圖1 擋土墻的抗滑動(dòng)穩(wěn)定

表1 基底摩擦系數(shù)μ參考值

1.2 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算

圖2 擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定

0.9GZG+γQ1(EyZx-ExZy)＞0

為保證擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性，須驗(yàn)算它抵抗墻身繞墻趾向外轉(zhuǎn)動(dòng)傾覆的能力，如圖2所示。式中:ZG為墻身、基礎(chǔ)及其上的土重合力重心到墻趾的水平距離，m;Zx為土壓力垂直分力作用點(diǎn)到墻趾的水平距離，m;Zy為土壓力水平分力作用點(diǎn)到墻趾的垂直距離，m。

在驗(yàn)算擋土墻的穩(wěn)定性時(shí)，一般均未計(jì)趾前土層對墻面所產(chǎn)生的被動(dòng)土壓力。驗(yàn)算結(jié)果如不滿足以上要求，則表明抗滑穩(wěn)定性或抗傾覆穩(wěn)定性不夠，應(yīng)改變墻身斷面尺寸重新核算。

2 浸水擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算

作用在浸水擋土墻的力系，如圖3所示。

圖3 作用在浸水擋土墻上的力系

具體驗(yàn)算方法同前述，只是驗(yàn)算時(shí)注意考慮浸水擋土墻的受力特點(diǎn)。

設(shè)計(jì)浸水擋土墻，應(yīng)求算最不利水位進(jìn)行驗(yàn)算。

由于浸水對墻身及填料產(chǎn)生不同的影響，隨著水位的漲落，墻的穩(wěn)定性出現(xiàn)不同的變化。最高水位并不是在所有情況下都是最不利的水位;抗滑穩(wěn)定系數(shù)和抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)的最小值，可能同時(shí)出現(xiàn)在某一水位，也可能分別出現(xiàn)。因此，設(shè)計(jì)浸水擋土墻時(shí)，須作反復(fù)的試算，以尋求最不利的水位。為減少計(jì)算工作量，可采用優(yōu)選法。

下面說明運(yùn)用優(yōu)選法求最小穩(wěn)定系數(shù)和最不利水位的步驟，如圖4所示，設(shè)浸水擋土墻的高度為H，試算水位均從擋土墻基底算起。

(1)求算H1處的穩(wěn)定系數(shù)K1=1，H1=0.618H。

(2)求算H1與對稱的H2處的K2，H2=0+(H-H1)=0.382H。

(3)比較 K1和 K2，若 K2＞K1，則舍去[O，H2］區(qū)段，求算剩余區(qū)段[H2，H］中與H1對稱的H3處的，K3，H3=H2+(H-H1)=0.764H。

(4)比較 K1和 K3。K1＞ K3，則舍去[H2，H1］區(qū)段求算新剩余段[H1，H］中與H3對稱的H4處的K4，H4=H1+(HH3)=0.854H。

(5)比較 K3和 K4。若 K4＞ K3，則舍去[H4，H］區(qū)段，求算新剩余段[H1，H4］中與 H2對稱的H5處的 K5，H5=H1+(H4-H3)=0.708H。

如此試算三、五次，并將各試算水位的穩(wěn)定系數(shù)K1、K2……繪成K-H曲線，從曲線上找出Kmin(本次為K5)，則其相應(yīng)的水位(H5)便是最不利水位。

至于基底應(yīng)力，在一般情況下，它隨水位的降低而增大，而在枯水位時(shí)接近或達(dá)到最大值。故在浸水擋土墻基底應(yīng)力驗(yàn)算中，通常以枯水位作為驗(yàn)算水位。

圖4 用優(yōu)選法求算最不利水位