劉茂祥

(黑龍江農(nóng)墾勘測設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150090)

擋土墻土壓力計(jì)算中的特殊工況分析

劉茂祥

(黑龍江農(nóng)墾勘測設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150090)

在常工程設(shè)計(jì)中，經(jīng)常遇到擋土墻工程，但有些特殊的情況按常規(guī)的計(jì)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(jì)算方法進(jìn)行分析，其結(jié)論認(rèn)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(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算，其穩(wěn)定各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求。

擋土墻;土壓力;極限平衡狀態(tài);不完全主動(dòng)土壓力;不完全被動(dòng)土壓力

1 問題的提出

正常的擋土墻是一側(cè)填土，另一側(cè)無土或填土很低，這時(shí)擋土墻的受力非常明確，因受土壓力墻向無土或土低一側(cè)有運(yùn)動(dòng)趨勢，墻后按土壓力主動(dòng)土壓力計(jì)算，但在實(shí)際工程中也經(jīng)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(shí)出現(xiàn)填料不同，填料分層，水位不同等多種情況組合，這時(shí)墻向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，哪側(cè)土壓力按主動(dòng)土壓力計(jì)算，哪側(cè)按被動(dòng)土壓力計(jì)算不是明顯能看出來的，需進(jìn)行分析計(jì)算，下面就對(duì)這種計(jì)算方法和計(jì)算中碰到的問題進(jìn)行分析說明。

2 擋土墻土壓力在特殊工況下的計(jì)算

2.1 土壓力性質(zhì)的界定

墻前后土壓力性質(zhì)的界定方式為：先計(jì)算墻靜止?fàn)顟B(tài)下的水平合力(土壓力按靜止土壓力計(jì)算)，可知防洪墻運(yùn)動(dòng)方向(墻的運(yùn)動(dòng)方向與合力方向相同)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)方向確定土壓力性質(zhì)，促使墻運(yùn)動(dòng)側(cè)按主動(dòng)土壓力考慮，阻止墻運(yùn)動(dòng)側(cè)按靜止土壓力考慮。

2.2 按確定的土壓力性質(zhì)進(jìn)行擋土墻穩(wěn)定計(jì)算的結(jié)果分析

按上述確定的土壓力性質(zhì)對(duì)擋土墻進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)有個(gè)別情況的水平合力與原確定的方向相反，也就是說墻的運(yùn)動(dòng)方向與原來相反，這在現(xiàn)實(shí)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(yùn)動(dòng)方向應(yīng)該是唯一的。計(jì)算中出現(xiàn)的異常情況分析其原因是：開始時(shí)墻承受的水平合力相對(duì)較小，當(dāng)墻產(chǎn)生很小的變位時(shí)水平力即達(dá)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(chǎn)生極限平衡狀態(tài)的土壓力，此時(shí)產(chǎn)生的土壓力不是我們通常所指的非常明確的主動(dòng)土壓力、靜止土壓力、被動(dòng)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(shí)墻后產(chǎn)生的是由靜止土壓力向主動(dòng)土壓力過度狀態(tài)的土壓力，暫稱不完全主動(dòng)土壓力;墻前產(chǎn)生的是由靜止土壓力向被動(dòng)土壓力過度狀態(tài)的土壓力，暫稱不完全被動(dòng)土壓力。

3 結(jié)語

不完全主動(dòng)土壓力和不完全被動(dòng)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(guān)，難以準(zhǔn)確計(jì)算，這里只做定性分析。當(dāng)有不完全土壓力產(chǎn)生時(shí)，說明擋土墻承受的水平合力很小，不需要靠基礎(chǔ)摩擦力就可達(dá)到力的平衡狀態(tài)，其穩(wěn)定基本不存在問題。因而可以認(rèn)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(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算，其穩(wěn)定各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求。

［1］孟祥波.土力學(xué)教程［M］.北京：北京大學(xué)出版社，2011.

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1007-7596(2011)06-0080-01

2011-12-15

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