基于粘着破坏的加筋土挡墙土压力

收稿日期：作者简介：薛晓辉(1979–)，男，硕士，2008年毕业于石家庄铁道学院研究生分院岩土工程专业，主要从事土木工程方面的教学与研究工作。E-mail：xihuixue@163.com基于粘着破坏的加筋土挡墙土压力分析摘要：加筋土挡墙的破坏形式一般为拉断破坏和粘着破坏两种形式，本文通过对粘着破坏形式下的加筋土强度理论的探讨，应用准粘聚力理论和库仑理论，提出了粘着破坏形式下的加筋土挡墙墙背土压力计算公式。研究结果表明：粘着破坏下的加筋土内摩擦角具有了增量；加筋土挡墙墙背侧向土压力比经典土压力和变系数法都小；加筋土挡墙侧向土压力都随拉筋垂直间距增加而增加；粘着破坏法计算得到的加筋土挡墙侧向土压力比实测值大。关键词：强度模型；侧向土压力；竖向间距；粘着破坏中图分类号：TU43/10文献标识码：A文章编号：ANALYSISOFLATERALSOILPRESSURESFORREINFORCEDEARTHRETAININGWALLBASEDONADHESIONFAILUREXueXiaohui1，ZhouYitao2，LiangXiaoyong3，WuAnbao1(1．DepartmentofCivilEngineeringandArchitecture，ShaanxiRailwayInstitute，WeinanShaanxi714000，China;2．HebeiEngineeringandTechnicalCollege，CangzhouHebei061001，China；SchoolofCivilEngineering，3.ShijiazhuangRailwayInstitute，ShijiazhuangHebei050043，)Abstract：Tensilefailureandadhesionfailurearegeneralfailremodeofreinforcedearthretainingwall，thispaperdiscussesstrengthofreinforcedearthforadhesionfailuremodes.Andthen,BasedonthecohesiveforcetheoryandCoulomb’searthpressuretheory,adhesionfailuretheoreticalformulaeoflateralsoilpressureforreinforcedearthretainingwallareobtained.Analyticalresultsshow:angleofinternalfrictionhasincrementfortheadhesionfailure;lateralsoilpressuresvalueusingproposedformulaaresmallerthanusingclassicalearthpressuretheoriesandvariationalcoefficientmethodofearthpressure,andwillincreasewithincreasingoftheverticalspacingofthereinforcement,foradhesionfailure;andtheoreticalvaluesforadhesionfailurearebiggerthantestedvalues.Keywords：strengthmodel；lateralsoilpressure；verticalspacing；adhesionfailure1引言土工格栅加筋土体的破坏模式一般为:1)土体自身的剪切破坏，剪切面未通过筋材；2)剪切面通过的筋材部分被拉断；3)剪切面通过的筋材从土体中被拔出；4)剪切面通过筋材时，土体沿着筋材滑动。从筋材的角度考虑，前2种破坏模式可以统一成部分筋材的拉断破坏，其中第1种破坏是第2种破坏的特例；后2种破坏模式又可以统一成土筋界面的摩擦型破坏[1]即本文讨论的粘着破坏。加筋土挡墙设计的关键在于怎样确定墙背土压力。对于墙背土压力的计算，由于公路变系数法能较其他方法合理解释一些实际土压力分布情况，因而在加筋土挡墙设计中得以广泛应用。国内的尹亚雄[2],王祥[3],,杨广庆[4]等通过加筋土挡墙现场试验研究，及唐辉明[5]，林彤[6]，周世良[7]等对加筋土挡墙的模型试验，均发现墙背土压力沿墙高呈曲线分布。2009年，杨广庆和周亦涛等把加筋土挡墙墙背侧向土压力实测值与理论计算值对比发现：实测值都偏小，且土压力沿墙高的分布与实测也有较大不同[8]。丘本文考虑拉筋窝的影响，根据索半空间理论对者粘着死破坏形式下野的购加筋土强度进乡行讨论。熄采用归准粘聚力理论旗和库仑理论朽对加筋土挡墙恰墙背主动土压锹力的分布及其凭合力进行研究若，提出筋材粘纲着破坏时加筋桌土挡墙土压力肿计算公式。滚2惧前加筋土强度在模型分析梳设拉筋的垂直症层扶间距为涛h援(m宇)滨，隙拉筋姻厚度为梅t位(m汪)节，拉筋抗拉强薪度为玉R识T怀(kN/m孙)臂；填土为舞无粘性赔土，述其例容重为蜻(盲kN/m炒3兔)券，辆内摩擦角为溉；么筋土界面似摩安擦系数为猪f胞。雹对于加筋土挡索墙来说，汪如锁图抵1士所示取单位宽旅度的加筋土来盗进行研究，假圈设破裂面与水惜平方向的夹狼角戏(俘即破裂搬角冶)拣为魄，拉筋作用在拴填土上的剪力封为馒T控(杆kN)谦，酱土体自重肆。案由于加筋疮土破坏分为蛙拉断破坏和粘直着破坏，下面拴就这两种情况臭来分别讨论加洗筋土的强度问著题活，拉筋厚度与姑拉筋层间距相常比很小，因而截在下面的讨论关中忽略拉筋厚蚊度喉。hhRφh惩图诸1浓忘加筋土剃强度模型飘Fig.糖1Fail锈ure罩杰model歼of拨reinfo敢rceds岩oil殊2.每1伍岭塔粘着破坏踩所谓粘着必破坏辜即加筋土达到滨极限应力状态烦的时候，伟因帖筋土之间的摩私阻力不足钻，从拉筋或在加筋土中被亮拔出而发生的伟破坏。因此，监筋土界面拉筋毫作用在填土上歇的剪力滩T钟由筋土之间的少摩擦力来控制捐，即建：疼蜂棚毫翠宿赖伶(前1迷)生对辈图衰1晶进行受力分析俩，社可行得萍粘着破坏下的退关系式向：倾费犹究滥税(晓2款)意式中：症——吗粘着往破坏下的砖似母粘聚力喷，三。膏岁徒(搅3凶)品从埋式岸(符3魄)许可以看出，丰粘着燥破坏下的似粘余聚力与大主应搏力有关，宵为此正，把仙式蔑(修2名)置改成增加了填库土内摩擦角的筛表达式：绪燥(边4备)生式幕(罚4危)斜说明了，加筋听土的内摩擦角犹比未加筋的有订所增加。育设加筋土的内厦摩擦角壮，则有：腐进而得加筋土拖摩擦角醋：树昂(喷5彩)周3异彻加筋土挡墙土匠压力孩分析茂3.1遵挣基于准粘聚力朴的受力模型副假设枪加筋土挡墙墙苏后填土达到主幅动极限平衡时朽，墙后填土将戏沿墙背和过墙坦趾与水平夹角筝为的某一平面寺BC纺发生滑动，这磁部分滑动楔体妙ABC牺的滑动导致挡免墙上产生了土废压力。燃墙后为复0.5搬耕m遮内为老砂砾填土，拉葬筋与这部分填脊料之间有错位棵，故可钳假设墙土界面步无准粘聚力，辣破裂面上有准再粘聚力森[域2漂]集，筋材厚度忽奥略不计蓄。视加筋土为犯均匀的复合材肥料，根据库仑常理论，疯则鲁滑楔体舅ABC觉受力如图恳2凤所示泼。翼加筋土挡墙墙盘高为云H慰(拥m)铃；拉筋等间距垦布置，且为饭h期(诵m)咏，填土表面水驰平且有均布荷尽载体q怪0校(阶kN/m)庸；站墙土摩擦角为侮。般对加筋土体进漠行蚀水平方向听受力平衡分析就，得：奶减等(潜6骄)旦对加筋土体进尿行竖直方向受院力平衡链分析，得：(7)CCθBAHhRφ撇图涌2羡宋加筋土体徐受力简图余Fig.疏2恒侍Forces撕actin沫gon卡reinfo划rceds顽oil乎联立砌式挖(按6木)捐和慌式芝(员7睛)顷，可得作用在胞加筋土挡墙墙葡背上的侧向土优压力合力罩E崇：拢舞异昨(瓣8贺)辆当准粘聚力笨c生=首0载时，强式惊(肆8伟)发即驴库仑科土压力公式。侨3远.霉2反不瞒粘着破坏时的搏加筋土挡墙土市压力绑令炉和寺，由俩式虏(朗5絮)肺和京式卖(递8幻)依，服可纸得秩粘着菠破坏时作用在刑加筋土挡墙背签上的水平土压只力合力镰E伙：敌态深纸(贱9纲)克当芳时，并在鬼式先(屋15繁)闻中取橡+炮/2毕，则：刚充派(死1伍0见)贼当薪f禾=栋0菠时，凯式写(鸦1略0典)未即库仑主动土艺压力公式。驼库仑土压力理倘论认为土压力筹沿墙高线性分步布，由掌d案E宣/陕d蓄H=创，并取工和顷+侄/2损，眠得推：服吨咸伍迫鉴(戴1杰1现)唯分析式霜(披9夹)~姜(芳1饥1宁)式可以看出，粘迫着破坏形式下裹的加筋卸土挡墙墙背土桐压皆力班(单合罚力脚)拆公帜式匠(稀简称粘着破坏诸法涌)脏随筋土街界面垦似摩擦系数增莲加而减小滤，巧加筋土挡墙侧估向似土压力少随拉筋垂直间当距增加而增加疾。斑图星3会加筋土挡墙侧梦向土压力列沿墙高的墓分布锦Fig.3更Distri神bution络ofla创teral脾soilp屡ressur篮e终along忆wallh胆eight缎in首消reinfo葬rcede糟arthr打etaini菊ngwal址l启4拐思算最增例毁将本文提出津的国加筋土挡墙土传压力计算方法甲与实测数据从[8斤]夜进行对比，如盼图驰3颜所示。文献歇[8姑]辛的参数：墙高捏3.2降蹄m按以上拉筋间距修为援0.6m使，墙高盗3.2燕逆m沙以下拉筋间距栏为原0.4m词，恨筋土界面摩擦华系数咳f仰=0.他3旨，殊拉筋抗拉强度私为原彩kN/m(0丢.5%俘拉筋度应变下的强度联值些)疲，勺=19kN绒/m脆3芽，状，市q理=15kP取a选。栋从晌图合3起可以看出，本报文提出的拉断缘破坏法和粘着终破坏法计算得朵到的侧向土压过力比静止土压往力和神变系数法针[当9菌]亩土压力小阳，且孝与深实测值驴相当接近培；在离墙似顶寄1/跃3土内，拉断法比淡实测值小，在炎墙债高谅2/咬3角内拉断法大于企实测值高。粘着破坏法糖包络了实测值绞，说明了该法亮是安全可靠的隙，也说明粘着其破坏法适合土戏工格栅加筋土同挡墙的设计。咬5蚊体结益原赖语脖视不同的破坏模就式载的加筋机理有厌所不同缴，本郑文损主要讨论了粘摸着破坏时加筋讲土挡墙的土压浅力，提出了相侦应的计算公式仅，并译用试验证明了蹦公式的准确性塘。主要结论津如下：纹粘着破坏下的尖加筋土内摩擦悲角具有了增量付；踩本文提出的加网筋土挡墙墙背渡侧向土压力计粒算移公式充分考虑倾了拉筋对侧向钩土压力的影响被，丛计算值与张实测值初相当接近让，湾适合于土工格壮栅刘加筋土挡墙的趁设计两。参考文献：芳鲍传富，郭思摊标袖.东土工格栅加筋跑土体强度形成配机理研具究看[J].浪市政技术茂，衫200逼8索(搜役5蹦):粪197衫-购199聚.缝（隐Baoch遥uanchu记n,Guo希sibiao违.考Study筛ongeo仗gridr局einfor肌cement柱stren背gthme怠chanis碑m挣[J].胶Munici牙palEn水gineer哥ingTe猴chnolo冻gy恶,2008(澡5):彩197-1丈99.追）还尹亚雄，潘保浆田，王生新绢．优阳涉线加筋土针挡墙试验研究饰[J]等．岩石力学与渠工程学报已，叉200捏3证，队2朵2说(矮增改2锣)曲：晴2常916式~29枕19邪.(百YinYa桑xiong不,暗PanBa衣otian垂,挺WangS吉hengxi渣n还.帽公TESTIN证GSTUD漆YONR僚EINFOR吨CEDEA兔RTHRE跳TAININ巡GWALL痰ALONG跑烂YANGQU切AN-SHE挑XIANR军AILWAY波[J].洗柿Chines鸭eJour料nalof窗Rock什Mecha排nicsE薯nginee甩rin次g疼，羽200倘3抖，境2秆2脾(仔Supp笋.率2良)湾：或28液16垮~29窃19伐.(inC丰hinese讯))疑王祥，徐林荣饭．双级土工格刷栅加筋土挡墙铃的测试分百析役[J养]形．岩土工程学究报抄，盐200膀3牵，摘25(2煌)晨：祸20~24.苏(酒WA夸NGXia酬ng课,糖XULi包nrong锡.眼Test砖andan默alysis刷oftw高o-step书retai毒ningw齿allre屈inforc屋edby恼geogri交d脑皇[J].C泼hinese高Journ从alof包Geote虑chnica旬lEngi四neerin姨g宽，底200昌3诚，抹25(2杠)行：子20~24.蚂(inCh答inese)哭)蝇杨广庆，吕行啄鹏，庞群评巍，等誉．衣返包式土工格截栅加筋土高挡梳墙现场试验研摔究庙[J].旗库岩土力学三，薄200偿8垮，油2膜9饲(高2究)桨：撤517减~概5剑22.(专支YANGG蓬uang-q紧ing,L保ÜPeng衔,PANG债Wei,笼etal畏.插Resear融chon篮geogri勤drein拐forced龟soil望retain眼ingwa绣llwit角h捎阵wrappe茧dface坝byin矿-situ嫂tests碰[J].居墨Rocka病ndSoi剖lMech趴anic跟s肚，绪200俘8妄，驼2倚9厉(弄2骗)阳：隶517辣~椅522我.(inC量hinese傲)殊)更唐辉明，林彤码．三峡工程库东区巫县加筋土唉挡墙离心模型拜试验研犁究邪[J丘]株．岩石力学与龙工程学报拍，珠200返4蔽，丈23(17形)窄：流2893~2使901脖.(器TangH帐uiming饭,吹LinTo裤ng袖.京CENTR捎IFUGE纳MODELI冠NGTES炮TONR踏EINFOR休CEDEA绕RTHWA菠LLAT灾WUSHAN和皆COUNTY旱童IN振RESER恩VOIRA属REAOF圣THREE伙GORGE掠SPROJ兰ECT硬[J]构.笼须Chines凤eJour洞nalof捕Rock鲜Mech魄anics准Engine挣erin术g馅，室200略4萄，姑23(17宅)炭：吩2893~2刮901.(i辅nChin卖ese))云林彤．损离心模型试验碧在超高加筋土盖挡墙中的应用圆研究伶[J犁]杯．汗土木干工程学报功，熊200储4北，枯37忆(慕2跌)誉：何43诉~要46翻.(李LinT泊ong得.粪疤STUDY否ONTHE幅APPLI辅CATION厌OFCE晶NTRIFU责GEMOD峰ELING女TESTT遮O名还SUPER2壮ELEVAT描IONRE驶INFORC坟EDEAR稿THRET标AINING高WALL烈[J].良C朝HINAC沈IVILE华NGINEE锄RING根JOURNA标L裙，脂200破4窝，蔽37谣(毒2变)趋：河43箭~阀46壶.(inC波hinese和))吃周世良，何光渔春，汪承志等河．鱼台阶式加筋土锋挡墙模型试验匹研究俩[J].及岩土工程学报牙，虾2007自，辫29(1)穷：好152-15降6止.(疏ZHOU笼Shi-li撞ang秧,异HEGua丈ng-chu姥n萍,甚WANGC晒heng-z喜hi1珍etal诞.拦Study谅onst矛epped捕reinfo锅rceds誉oilre债tainin盛gwall未sbym塌odel