摘要：目前，邊坡穩(wěn)定性是一個(gè)炙手可熱的社會(huì)問(wèn)題。在邊坡的常用形式之中，外扶壁這一類型的擋土墻較為主要，但在當(dāng)前使用理正巖土進(jìn)行計(jì)算過(guò)程中，所使用的計(jì)算模塊僅應(yīng)用于內(nèi)扶壁式擋土墻，由于外扶壁式擋土墻不能夠直接通過(guò)計(jì)算模塊進(jìn)行計(jì)算，因此，對(duì)其計(jì)算大多采用內(nèi)扶壁式擋土墻的計(jì)算結(jié)果來(lái)取而代之，這種代替式的計(jì)算結(jié)果顯然有失科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性。本次研究主要利用有限元對(duì)外扶壁與內(nèi)扶壁式擋土墻進(jìn)行模擬，并對(duì)外扶壁與內(nèi)扶壁式擋土墻之間的受力情況進(jìn)行比較和分析，從而為相關(guān)設(shè)計(jì)人員在外扶壁擋土墻的設(shè)計(jì)方面提供相應(yīng)的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：外扶壁式擋土墻；內(nèi)扶壁式擋土墻；受力分析

在邊坡加固的過(guò)程中，扶壁式擋土墻是一種較為常用的形式，扶壁式擋土墻主要有兩種形式，其一為外扶壁式擋土墻，其二為內(nèi)扶壁式擋土墻，當(dāng)時(shí)從當(dāng)前使用的理正巖土軟件進(jìn)行計(jì)算的方面來(lái)看，其使用的計(jì)算模塊主要是對(duì)內(nèi)扶壁式擋土墻進(jìn)行計(jì)算。而針對(duì)外扶壁式擋土墻進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中，卻未能夠通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)其進(jìn)行計(jì)算，所以在對(duì)外扶壁擋土墻進(jìn)行計(jì)算時(shí)所得出的結(jié)果主要是通過(guò)計(jì)算內(nèi)扶壁式擋土墻而得來(lái)的，然而，由于外扶壁式擋土墻與內(nèi)扶壁式擋土墻之間存在著受力差別，這便會(huì)導(dǎo)致外扶壁式擋土墻缺乏合理的設(shè)計(jì)，從而使邊坡在穩(wěn)定性方面受到極大的影響，因此，需要對(duì)外扶壁式擋土墻與內(nèi)扶壁式擋土墻之間形成的受力進(jìn)行分析和研究是當(dāng)前需要做到的，本文以某工程為例，對(duì)外扶壁與內(nèi)扶壁式擋土墻的受力進(jìn)行分析。

1、工程概況

1.1工程簡(jiǎn)介

該工程位于某市的一個(gè)中學(xué)之內(nèi)，需要加固的邊坡長(zhǎng)度大概在150m左右，工程的邊坡高度為5.5m，其頂部位置設(shè)有圖書館，圖書館共3層。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)進(jìn)行實(shí)際考察，并結(jié)合當(dāng)前工程的施工條件，準(zhǔn)備采用的邊坡加固方式為外扶壁式擋土墻。相對(duì)于內(nèi)扶壁式擋土墻而言，外扶壁式擋土墻既存在一定的優(yōu)點(diǎn)，又存在明顯的缺點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)在于：外扶壁式擋土墻能夠使挖方得以盡量減少，同時(shí)還能夠使土體形成的擾動(dòng)得以降低，并且外扶壁式擋土墻在施工進(jìn)程方面比較快，從而能夠使施工的工期盡量縮短。但其也有一定的缺點(diǎn)，其缺點(diǎn)在于：外扶壁式擋土墻的扶壁一般都會(huì)外露，從而使外觀受到影響，并且其所占的面積會(huì)比較大，因此，外扶壁式擋土墻通常會(huì)使自身的使用面積減少。

1.2工程地質(zhì)概況以及水文概況

通過(guò)實(shí)地勘察以及相關(guān)施工部門披露，施工場(chǎng)地依照地質(zhì)的成因從上至下可做如下分層：①雜填土層。此土層全部進(jìn)行鉆孔可以觀察到，土質(zhì)顏色呈灰褐色以及灰黃色，土質(zhì)比較松散，構(gòu)成成分為細(xì)砂和粉質(zhì)黏土，其中夾雜著些許中砂，此土層厚度在1～3m之間，平均厚度為1.5m；②沖積層。該層的土質(zhì)顏色呈灰黃色，并且具有可塑性，該層主要的成分是粉質(zhì)黏粒，其黏性較為良好，其中含有些許砂質(zhì)，該層的厚度在1.5～3m之間，平均厚度為2m；③殘積土層.該土層的顏色為灰褐色，具有可塑性，其土質(zhì)成分為粉砂巖（泥質(zhì)）以及風(fēng)化的殘積土，此層土質(zhì)的黏性比較好，若遇到水，則會(huì)出現(xiàn)軟化，該土層的厚度為0.5～1.5m之間，平均厚度為1m；④沉積巖。場(chǎng)地的基巖主要是沉積巖，其巖性主要是以粉砂巖（泥質(zhì)）為主，并且都膠結(jié)在一起，其構(gòu)造主要呈層狀，巖石質(zhì)地較軟，在對(duì)其進(jìn)行勘探的可探范圍之內(nèi)，其風(fēng)化巖帶主要分為全風(fēng)化巖帶、強(qiáng)風(fēng)化巖帶以及中風(fēng)化巖帶。首先，全風(fēng)化巖帶的顏色為褐紅色，巖石受到風(fēng)化的程度比較嚴(yán)重，多數(shù)礦巖已風(fēng)化為土質(zhì)，并且能夠看到礦巖的殘余，其巖芯呈柱狀并且較為堅(jiān)硬，巖塊通過(guò)用手進(jìn)行捏攆容易碎，若遇水則會(huì)出現(xiàn)軟化，其巖層厚度為2～3.5m之間，平均厚度為2.7m。其次，強(qiáng)風(fēng)化巖帶的顏色為褐紅色，大多數(shù)礦物一出現(xiàn)明顯的風(fēng)化跡象，這種跡象非常強(qiáng)烈，其巖芯主要呈現(xiàn)出半土半巖狀，局部還會(huì)出現(xiàn)碎塊狀，巖塊用手可以直接壓碎或折斷，其巖層厚度為2～5m，平均厚度為3.5m。再次，中風(fēng)化巖帶的顏色為褐紅色，鐵質(zhì)、泥質(zhì)以及鈣質(zhì)相互膠結(jié)，其結(jié)構(gòu)為中厚層構(gòu)造，多發(fā)育在裂隙，巖芯大部分為碎塊狀，少部分存在短柱狀，巖質(zhì)比較軟，巖層的厚度為0.5～4m，平均厚度為2.5m。在施工現(xiàn)場(chǎng)，殘積土層、粉質(zhì)黏土層以及全風(fēng)化巖帶多為不透水層，或者是低透水層，可以將其看作為相對(duì)隔水層，而強(qiáng)風(fēng)化巖帶、雜填土層以及中風(fēng)化巖帶才可作為相對(duì)含水層，其富含地下水，而地下水主要由地表水和大氣降水進(jìn)行補(bǔ)給，其排泄的方式為蒸發(fā)。

2、有限元模擬分析

此次進(jìn)行的有限元模擬分析中，模擬地層主要是對(duì)外扶壁式擋土墻所處的加固段中的不利地層進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察，并通過(guò)勘察獲取相關(guān)資料，其地層從上到下依次為雜填土層、粉質(zhì)可塑黏土層、粉質(zhì)可硬塑黏土層、全風(fēng)化巖帶、強(qiáng)風(fēng)化巖帶、中風(fēng)化巖帶。

以此項(xiàng)目所支護(hù)的擋土墻地層信息以及剖面圖作為依據(jù)，對(duì)模型坡頂邊界以及坡底各4倍的邊坡高度進(jìn)行選擇，并將其作為邊界來(lái)進(jìn)行分析，最終對(duì)其模型大小進(jìn)行確定。對(duì)模型邊界進(jìn)行計(jì)算的條件可以設(shè)定為：底面對(duì)X、Y、Z方向位移進(jìn)行了約束，前面以及后面對(duì)X反方向位移也進(jìn)行了約束，左面及右面對(duì)Y方向位移進(jìn)行了約束。模型的頂面形成自由面。此次繼續(xù)擰分析所采用的計(jì)算模型為，摩爾庫(kù)倫模型，這種模型可以對(duì)土體以及巖石中包含的顆粒進(jìn)行很好的模擬。為了對(duì)內(nèi)扶壁式擋土墻與外扶壁式擋土墻之間形成的受力情況進(jìn)行對(duì)比分析，此次研究主要針對(duì)計(jì)算模型構(gòu)建了兩個(gè)，這兩個(gè)模型的邊界以及地質(zhì)狀況都完全相同，唯一不同的是在支護(hù)形式方面，并對(duì)其支護(hù)形式做了修改，從而使兩個(gè)模型具有可對(duì)比的結(jié)果。

通過(guò)對(duì)兩種擋土墻的受力結(jié)果進(jìn)行分析可知，在工作常態(tài)下，外扶壁式擋土墻的最大軸力與內(nèi)扶壁式擋土墻的最大軸力存在著較大的差別，但是兩種擋土墻在彎矩方面比較相近。

3、扶壁式擋土墻在配筋方面的設(shè)計(jì)

3.1立板配筋設(shè)計(jì)

主要是對(duì)水平受拉鋼筋以及豎向配筋進(jìn)行設(shè)計(jì)，兩個(gè)方向的配筋設(shè)計(jì)都分內(nèi)側(cè)和外側(cè)。同時(shí)，扶板與立板所使用的U型拉筋，其開口端朝向扶壁的背側(cè)，此類鋼筋所承受的高度是拉筋之間距離水平條的板端剪力，在扶壁通長(zhǎng)進(jìn)行布置。

3.2墻踵板配筋設(shè)計(jì)

頂面的水平橫向鋼筋主要是為了保證立板能夠承受的豎向彎矩鋼筋所發(fā)揮的作用，并向底面和頂面水平受拉，墻踵板與扶壁墻之間所使用的U型鋼筋，其開口應(yīng)該朝上，可以延伸到扶壁的位置，從而當(dāng)做扶壁兩側(cè)的分布鋼筋。

3.3扶壁配筋設(shè)計(jì)

扶壁的背側(cè)主要對(duì)受拉鋼筋進(jìn)行配置，但是若扶壁存在差異，位置應(yīng)力也存在差異，因此，應(yīng)該將扶壁共劃分為3層，然后進(jìn)行分段配筋，在配筋的過(guò)程中還應(yīng)該對(duì)錨固的長(zhǎng)度進(jìn)行考慮。

4、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)兩種擋土墻進(jìn)行的受力分析可以了解到，內(nèi)扶壁式擋土墻與外扶壁式擋土墻在最大彎矩方面數(shù)值比較接近，并且最大彎矩所在位置都是一樣的，當(dāng)使用理正巖土軟件通過(guò)計(jì)算內(nèi)扶壁式擋土墻來(lái)設(shè)計(jì)外扶壁式擋土墻時(shí)，計(jì)算所得的結(jié)果會(huì)較為合理。與此同時(shí)，內(nèi)扶壁式擋土墻同外扶壁式擋土墻所形成的最大軸力所在的部位是一樣的，但是兩種擋土墻在受力方面卻存在著較大的不同，其中，內(nèi)扶壁式擋土墻主要受拉力的作用，而外扶壁式擋土墻主要受到壓力的作用，并且兩者相互對(duì)比而言，外扶壁式擋土墻會(huì)受到較大的力，雖然在抗壓性方面，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的總體性能比較良好，但是還應(yīng)該對(duì)其抗壓性能方面進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算來(lái)加以驗(yàn)證。

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