下载文档原格式
挡土墙施工方案计算1. 引言挡土墙是一种常见的土木工程结构，主要用于防止土体坡度滑坡或冲刷的情况发生。
在挡土墙的施工过程中，需要进行一系列的计算，以确定施工方案的可行性和稳定性。
本文档将介绍挡土墙施工方案计算的基本步骤和方法，以帮助施工人员进行准确的施工方案计算。
2. 土体参数确定在进行挡土墙施工方案计算之前，需要首先确定土体的一些基本参数，包括土的重度、内摩擦角和凝聚力等。
这些参数通常可以通过实地勘查和实验室试验获得。
3. 坡度稳定分析挡土墙的稳定性是施工方案计算的关键。
在进行施工方案计算之前，需要进行坡度稳定分析，以确定挡土墙的稳定性。
坡度稳定分析是通过计算土体的抗滑力和滑移力来评估土体的稳定性。
一般来说，土体的抗滑力应大于滑移力，才能保证挡土墙的稳定。
3.1. 抗滑力计算抗滑力是土体抵抗滑移的能力，可以通过以下公式计算：Fs = (0.5 × γ × H × ΣHi + 0.5 × γs × ΣHsi) × (cot(δ) + Σ(Hi × tan(αi)))其中，Fs 表示抗滑力；γ 表示土的重度；H 表示土体的高度；ΣHi 表示土体各层的高度之和；γs 表示土体的饱和重度；ΣHsi 表示饱和土体各层的高度之和；δ 表示土体的内摩擦角；Σ(Hi × tan(αi)) 表示土体各层的剖面投影长度之和，αi 表示土体各层的表面倾角。
3.2. 滑移力计算滑移力是土体滑移的力量，可以通过以下公式计算：Fp = γ × H × Kp其中，Fp 表示滑移力；γ 表示土的重度；H 表示土体的高度；Kp 表示土体的滑移系数。
3.3. 稳定性评估通过比较抗滑力和滑移力的大小，可以评估土体的稳定性。
如果抗滑力大于滑移力，即 Fs > Fp，说明土体稳定，挡土墙的施工方案是可行的。
如果抗滑力小于滑移力，即 Fs < Fp，说明土体不稳定，需要改变施工方案或采取其他措施来增加挡土墙的稳定性。
挡墙后有限宽度土体土拱效应分析及土压力计算方法作者：杨明辉吴志勇赵明华来源：《湖南大学学报·自然科学版》2020年第03期摘要：重点分析了在墙后填土宽度较小情况下，墙后土体土拱效应的形成机理，并假定小主应力拱为圆弧线，考虑挡墙与土体摩擦点的极限平衡条件，导得了大小主应力的偏转角表达式. 在此基础上，考虑刚性挡墙平动变位模式情况，结合水平微分单元法，建立了墙后有限宽度土体的主动土压力合力及强度的理论表达式.与室内试验数据及前人方法的对比表明，该方法得到的土压力值具有较好合理性. 最后，分析了不同填土宽高比n下的主动土压力分布规律，结果表明，主动土压力随n增加而逐渐增加，但n达到0.5后于稳定，该值可作为墙后土体有限宽度的界限值.关键词：主动土压力;有限土体;土拱效应;曲线滑裂面;水平微分单元法中图分类号：U560.4540 文献标志码：ASoil Arch Effect Analysis and Earth Pressure Calculating Methodfor Finite Width Soil behind Retaining WallYANG Minghui？覮，WU Zhiyong，ZHAO Minghua（Geotechnical Institute of Hunan University，Changsha 410082，China）Abstract：The formation mechanism of soil arching effect behind the retaining wall was significantly analyzed in the case of limited backfill width. It is assumed that the small principal stress arch is circular arc. Considering the limit equilibrium condition of the friction point between the retaining wall and the soil，the expression of the deflection angle of the large and small principal stress was derived. On this basis，considering the translational displacement mode of rigid retaining wall and the horizontal differential element method，the theoretical expressions of active earth pressure resultant force and intensity distribution of finite width soil behind the wall were established. Comparison with laboratory test data and previous methods indicates that the earth pressure value obtained by this method has preferably rationality. Finally，the distribution of the active earth pressure was analyzed under different ratios n of the width to height of the backfill. The results show that the active earth pressure increases with the increasing n，but approaches to a constant value as n reaches a threshold of limited width of 0.5.Key words：the active earth pressure;limited backfill;soil arching effect;curved slip surface;horizontal differential element method作用于结构物上的土压力计算是岩土工程的经典问题之一，其大小的合理取值是结构物设计的重要依据[1]. 目前传统的土压力计算大多采用经典朗肯、库仑土压力理论或基于经典理论修正的经验公式[2]，但均建立在墙后填土为半无限空间体的基本假定基础上. 随着城市建设的发展，很多支挡工程中出现挡墙后填土宽度有限的情况，例如临近既有地下室基坑支护结构、临近基岩面的边坡挡土墙、地铁车站狭窄基坑支护结构等[3-5]. 此时，经典土压力理论显然并不适用于有限宽度土体的土压力计算，需要寻求更为合理的计算方法. 同时，有限宽度挡土墙墙背并非绝对光滑，朗肯土压力理论假定墙背绝对光滑，从而忽略了墙土摩擦力的影响. 而墙土间摩擦的存在必将引起土体应力偏转而形成土拱现象[6]，从而对土压力的分布产生影响. 显然，对于墙后填土为有限宽度情况下，考虑土拱效应及土体宽度的影响对于更合理的计算土压力值十分必要.目前，已有不少国内外学者将土拱效应成功地应用于土压力计算中，如Handy[7]将土拱定义为小主应力的轨迹，假定两平行粗糙墙间土拱的形状为悬链线，经过严密数学推导后得到墙后土压力分布;Paik等[8]將土拱曲线简化为圆弧曲线形状，分别以挡土墙面和朗肯滑裂面作为两端拱脚，从而导出考虑土拱效应的刚性挡土墙主动土压力计算公式;尹志强等[9]以黏性填土的单排支护桩为研究对象，借鉴并改进了挡土墙的主应力偏转理论，推导出了黏性填土排桩桩后土压力的解析式，且认为土拱效应主要影响桩体H/3深度以下部分，使该部分土压力减小，且越靠近桩底，减小速率越大;刘洋等[10]考虑条间剪切应力的影响，通过对滑动土体中二维微分单元的受力分析建立平衡微分方程，推导出土拱曲线的解析表达式，在此基础上提出一个实用的土压力计算公式.同时，针对墙后有限土体土压力计算的研究也取得了众多研究成果.如Greco V[11-12]针对无黏性土填土的有限宽度挡墙，提出多折线的土体破坏模式，采用极限平衡法推导出有限宽度土体土压力的计算公式;Frydman等[13]通过离心机试验模拟了临近基岩面的刚性挡土墙，推导出谷仓土压力公式用以计算临近基岩面挡土墙的无黏性土静止和主动土压力;Fan等[14]采用有限元研究了临近倾斜基岩面刚性挡土墙上主动土压力的分布;应宏伟等[15]对不同宽度的深基坑进行数值模拟，提出了考虑基坑宽度影响的基坑坑底抗隆起稳定分析模式，并修正了狭窄基坑被动侧的被动土压力系数;刘忠玉[16]以墙背和稳定岩质坡面间为有限无黏性填土的刚性挡土墙为研究对象，假定在平面应变条件下，墙体破坏模式为直线形或折线形滑裂面，考虑滑动土楔内水平土层间存在的平均剪应力，得到非线性分布的主动土压力表达式.但以上研究基本前提仍假定土体破坏为直线破坏模式，而很多研究均表明墙后土体的滑裂面将会是曲面[17-18]. 杨明辉等[19]开展了刚性挡墙三种不同变位模式情况下墙后有限宽度土体破坏试验，得到了墙后填土宽度较小情况下的土体破坏模式，并提出了墙体平动变位模式下土体曲线滑裂面为对数螺旋线的结论[20-21].综上，虽然墙后有限土体土压力计算在试验和理论计算方面已有不少研究，但缺乏对于此种情况下挡墙后土体土拱效应的分析. 因此，为更合理地计算土压力的分布情况，本文通过解析方法，将对土拱效应的分析运用到墙后有限宽度土体的土压力计算问题中，并针对具体的土体曲线破坏面模式，提出在曲线破坏模式下相应的主动土压力计算方法，并深入讨论土体有限宽度的界定方法，以供相关工程设计参考.1 墙后有限宽度土体情况土拱效应众所周知，当墙体产生背离土体方向位移时，墙后变形土体将与稳定土体产生剪切摩擦，从而使变形土体承受的土压力转移至周围稳定土体区域，形成土拱.在挡土墙问题中，若墙背非绝对光滑，墙土摩擦以及变形土体与稳定土体之间的摩擦必将引起土体应力偏转，土拱效应是客观存在的[6]. 而对于墙后土体宽度狭窄时，由于墙体的侧向挤压作用更易形成土拱，从而对土压力的分布产生影响. 因此，将土拱理论应用到有限宽度土体土压力计算问题中进行分析更为合理.1.1 应力状态分析Terzaghi通过活动门试验证明了土拱效应，并将其定义为土压力从屈服区域转移到邻近静止区域的现象.墙体与已有建筑物地下墙之间有限土体受力的应力偏转如图1（a）所示. 为简便起见，设土体为无黏性土，土体重度为γ，内摩擦角为φ，墙土摩擦角为δ，变形土体达到主动极限应力状态时，墙土摩擦力充分发挥. 当挡土墙为静止状态、挡土墙和填土的沉降相等时，墙土之间无摩擦，则填土中的微分单元体之大小主应力分别为竖直方向和水平方向.随着支护结构的侧移，土体逐渐出现竖向变形，墙土及土体内部剪切滑裂面摩擦力逐渐发挥作用，直至其墙后土体处于极限平衡状态时. 此时，假定有限土体产生足够的竖向变形，墙土摩擦力充分发挥，根据土拱原理，墙体相邻土体的微元之大小主应力由于受到剪切力的影响，主应力发生旋转，其主应力的方向与竖直或水平方向出现一个夹角，变形区的土体将产生应力偏转.支护结构AB与剪切滑裂面BC之间土体达到塑性平衡状态，DF之间各点的小主应力轨迹将形成一条连续的拱曲线，这时的小主应力轨迹线为一条下凸曲线.1.2 应力偏转角支护结构所承受土压力即为墙后土体水平向的侧向压力，因此土压力计算的关键在于求解支护结构之后土体的水平方向应力，但此时由于应力偏转，水平向应力已不是最小主应力，所以首先得求出应力偏转角.如图1（a）所示，高度H的挡墙后土体达到主动极限平衡形成土拱.在距填土表面y处取寬dy的水平向土条，长度L. 为简化计算，采用与Paik等[8]相同的圆弧拱，圆弧拱的圆心位于图中的O点，半径为R，作用在水平微单元体上的大主应力正交于虚线表示的土拱迹线，而虚线表示的土拱线即是小主应力轨迹.圆弧拱起始点D和圆心O连线与水平方向成角θ，滑裂面上任意一点处的切线与水平方向夹角为α.如果墙面光滑，此时不能形成土拱效应，圆心O 将位于无限远处.在未变形前的土条中E点取宽度dA的微单元，该单元所受竖向合力dV，该点变形后和圆心O的连线与水平方向夹角Φ.图1（a）中D点主动破坏时的Mohr应力圆如图1（c）所示，σv是主动破坏时D点的竖向应力，σh是主动破坏时D点的侧向应力，墙土界面处土体所受摩擦力τD方向向上.从图中的几何关系可以得到D点的应力关系，主动破坏时：如图1（a）所示，由于墙土摩擦角的作用，墙背D点的主应力方向已逐渐发生偏转，作用在墙背的水平向应力已经不再是小主应力. 在挡墙任意深度y处D、F两点的小主应力轨迹形成了一条圆弧拱曲线，即为小主应力拱. 在破裂面上，由极限平衡条件可知大主应力作用面与破裂面切线的夹角为β=π/4+φ/2.2 主动土压力计算2.1 墙后土体滑裂面方程在墙后有限宽度土体的情况下，已有室内模型试验表明[18]，当挡土墙在平动模式下背离填土方向达到主动极限平衡状态时，墙后有限宽度无黏土的滑裂面曲线为一条通过墙趾的对数螺旋线，滑裂面方程为：2.3 主动土压力合力及其分布在距滑楔体表面y处取一厚度为dy的水平微分单元abcd，水平微分单元的受力如图3所示. v为作用于水平微分单元顶面的平均竖向应力，v+dv为作用于水平微分单元底面的平均竖向应力. σh为挡土墙的水平反力，τD为作用在挡土墙上墙土摩擦力. σn为不动土体对滑楔体在垂直于破裂面上的反力，τf为不动土体对滑楔体的摩擦力，dW为水平微分单元自重. 当dy足够小时，bd可近似为直线，α为水平微分单元破裂面与水平面的夹角，易得：同时，针对墙后有限土体土压力计算的研究也取得了众多研究成果.如Greco V[11-12]针对无黏性土填土的有限宽度挡墙，提出多折线的土体破坏模式，采用极限平衡法推导出有限宽度土体土压力的计算公式;Frydman等[13]通过离心机试验模拟了临近基岩面的刚性挡土墙，推导出谷仓土压力公式用以计算临近基岩面挡土墙的无黏性土静止和主动土压力;Fan等[14]采用有限元研究了临近倾斜基岩面刚性挡土墙上主动土压力的分布;应宏伟等[15]对不同宽度的深基坑进行数值模拟，提出了考虑基坑宽度影响的基坑坑底抗隆起稳定分析模式，并修正了狭窄基坑被动侧的被动土压力系数;刘忠玉[16]以墙背和稳定岩质坡面间为有限无黏性填土的刚性挡土墙为研究对象，假定在平面应变条件下，墙体破坏模式为直线形或折线形滑裂面，考虑滑动土楔内水平土层间存在的平均剪應力，得到非线性分布的主动土压力表达式.但以上研究基本前提仍假定土体破坏为直线破坏模式，而很多研究均表明墙后土体的滑裂面将会是曲面[17-18]. 杨明辉等[19]开展了刚性挡墙三种不同变位模式情况下墙后有限宽度土体破坏试验，得到了墙后填土宽度较小情况下的土体破坏模式，并提出了墙体平动变位模式下土体曲线滑裂面为对数螺旋线的结论[20-21].综上，虽然墙后有限土体土压力计算在试验和理论计算方面已有不少研究，但缺乏对于此种情况下挡墙后土体土拱效应的分析. 因此，为更合理地计算土压力的分布情况，本文通过解析方法，将对土拱效应的分析运用到墙后有限宽度土体的土压力计算问题中，并针对具体的土体曲线破坏面模式，提出在曲线破坏模式下相应的主动土压力计算方法，并深入讨论土体有限宽度的界定方法，以供相关工程设计参考.1 墙后有限宽度土体情况土拱效应众所周知，当墙体产生背离土体方向位移时，墙后变形土体将与稳定土体产生剪切摩擦，从而使变形土体承受的土压力转移至周围稳定土体区域，形成土拱.在挡土墙问题中，若墙背非绝对光滑，墙土摩擦以及变形土体与稳定土体之间的摩擦必将引起土体应力偏转，土拱效应是客观存在的[6]. 而对于墙后土体宽度狭窄时，由于墙体的侧向挤压作用更易形成土拱，从而对土压力的分布产生影响. 因此，将土拱理论应用到有限宽度土体土压力计算问题中进行分析更为合理.1.1 应力状态分析Terzaghi通过活动门试验证明了土拱效应，并将其定义为土压力从屈服区域转移到邻近静止区域的现象.墙体与已有建筑物地下墙之间有限土体受力的应力偏转如图1（a）所示. 为简便起见，设土体为无黏性土，土体重度为γ，内摩擦角为φ，墙土摩擦角为δ，变形土体达到主动极限应力状态时，墙土摩擦力充分发挥. 当挡土墙为静止状态、挡土墙和填土的沉降相等时，墙土之间无摩擦，则填土中的微分单元体之大小主应力分别为竖直方向和水平方向.随着支护结构的侧移，土体逐渐出现竖向变形，墙土及土体内部剪切滑裂面摩擦力逐渐发挥作用，直至其墙后土体处于极限平衡状态时. 此时，假定有限土体产生足够的竖向变形，墙土摩擦力充分发挥，根据土拱原理，墙体相邻土体的微元之大小主应力由于受到剪切力的影响，主应力发生旋转，其主应力的方向与竖直或水平方向出现一个夹角，变形区的土体将产生应力偏转.支护结构AB与剪切滑裂面BC之间土体达到塑性平衡状态，DF之间各点的小主应力轨迹将形成一条连续的拱曲线，这时的小主应力轨迹线为一条下凸曲线.1.2 应力偏转角支护结构所承受土压力即为墙后土体水平向的侧向压力，因此土压力计算的关键在于求解支护结构之后土体的水平方向应力，但此时由于应力偏转，水平向应力已不是最小主应力，所以首先得求出应力偏转角.如图1（a）所示，高度H的挡墙后土体达到主动极限平衡形成土拱.在距填土表面y处取宽dy的水平向土条，长度L. 为简化计算，采用与Paik等[8]相同的圆弧拱，圆弧拱的圆心位于图中的O点，半径为R，作用在水平微单元体上的大主应力正交于虚线表示的土拱迹线，而虚线表示的土拱线即是小主应力轨迹.圆弧拱起始点D和圆心O连线与水平方向成角θ，滑裂面上任意一点处的切线与水平方向夹角为α.如果墙面光滑，此时不能形成土拱效应，圆心O 将位于无限远处.在未变形前的土条中E点取宽度dA的微单元，该单元所受竖向合力dV，该点变形后和圆心O的连线与水平方向夹角Φ.图1（a）中D点主动破坏时的Mohr应力圆如图1（c）所示，σv是主动破坏时D点的竖向应力，σh是主动破坏时D点的侧向应力，墙土界面处土体所受摩擦力τD方向向上.从图中的几何关系可以得到D点的应力关系，主动破坏时：如图1（a）所示，由于墙土摩擦角的作用，墙背D点的主应力方向已逐渐发生偏转，作用在墙背的水平向应力已经不再是小主应力. 在挡墙任意深度y处D、F两点的小主应力轨迹形成了一条圆弧拱曲线，即为小主应力拱. 在破裂面上，由极限平衡条件可知大主应力作用面与破裂面切线的夹角为β=π/4+φ/2.2 主动土压力计算2.1 墙后土体滑裂面方程在墙后有限宽度土体的情况下，已有室内模型试验表明[18]，当挡土墙在平动模式下背离填土方向达到主动极限平衡状态时，墙后有限宽度无黏土的滑裂面曲线为一条通过墙趾的对数螺旋线，滑裂面方程为：2.3 主动土压力合力及其分布在距滑楔体表面y处取一厚度为dy的水平微分单元abcd，水平微分单元的受力如图3所示. v为作用于水平微分单元顶面的平均竖向应力，v+dv为作用于水平微分单元底面的平均竖向应力. σh为挡土墙的水平反力，τD为作用在挡土墙上墙土摩擦力. σn为不动土体对滑楔体在垂直于破裂面上的反力，τf为不动土体对滑楔体的摩擦力，dW为水平微分单元自重. 当dy足够小时，bd可近似为直线，α为水平微分单元破裂面与水平面的夹角，易得：同时，针对墙后有限土体土压力计算的研究也取得了众多研究成果.如Greco V[11-12]针对无黏性土填土的有限宽度挡墙，提出多折线的土体破坏模式，采用极限平衡法推导出有限宽度土体土压力的计算公式;Frydman等[13]通过离心机试验模拟了临近基岩面的刚性挡土墙，推导出谷仓土压力公式用以计算临近基岩面挡土墙的无黏性土静止和主动土压力;Fan等[14]采用有限元研究了临近倾斜基岩面刚性挡土墙上主动土压力的分布;应宏伟等[15]对不同宽度的深基坑进行数值模拟，提出了考虑基坑宽度影响的基坑坑底抗隆起稳定分析模式，并修正了狭窄基坑被动侧的被动土压力系数;刘忠玉[16]以墙背和稳定岩质坡面间为有限无黏性填土的刚性挡土墙为研究对象，假定在平面应变条件下，墙体破坏模式为直线形或折线形滑裂面，考虑滑动土楔内水平土层间存在的平均剪应力，得到非线性分布的主动土压力表达式.但以上研究基本前提仍假定土体破坏为直线破坏模式，而很多研究均表明墙后土体的滑裂面将会是曲面[17-18]. 杨明辉等[19]开展了刚性挡墙三种不同变位模式情况下墙后有限宽度土体破坏试验，得到了墙后填土宽度较小情况下的土体破坏模式，并提出了墙体平动变位模式下土体曲线滑裂面为对数螺旋线的结论[20-21].综上，虽然墙后有限土体土压力计算在试验和理论计算方面已有不少研究，但缺乏对于此种情况下挡墙后土体土拱效应的分析. 因此，为更合理地计算土压力的分布情况，本文通过解析方法，将对土拱效应的分析运用到墙后有限宽度土体的土压力计算问题中，并针对具体的土体曲线破坏面模式，提出在曲线破坏模式下相应的主动土压力计算方法，并深入讨论土体有限宽度的界定方法，以供相关工程设计参考.1 墙后有限宽度土体情况土拱效应众所周知，当墙体产生背离土体方向位移时，墙后变形土体将与稳定土体产生剪切摩擦，从而使变形土体承受的土压力转移至周围稳定土体区域，形成土拱.在挡土墙问题中，若墙背非绝对光滑，墙土摩擦以及变形土体与稳定土体之间的摩擦必将引起土体应力偏转，土拱效应是客观存在的[6]. 而对于墙后土体宽度狭窄时，由于墙体的侧向挤压作用更易形成土拱，从而对土压力的分布产生影响. 因此，将土拱理论应用到有限宽度土体土压力计算问题中进行分析更为合理.1.1 应力状态分析Terzaghi通过活动门试验证明了土拱效应，并将其定义为土压力从屈服区域转移到邻近静止区域的现象.墙体与已有建筑物地下墙之间有限土体受力的应力偏转如图1（a）所示. 为简便起见，设土体为无黏性土，土体重度为γ，内摩擦角为φ，墙土摩擦角为δ，变形土体达到主动极限应力状态时，墙土摩擦力充分发挥. 当挡土墙为静止状态、挡土墙和填土的沉降相等时，墙土之间无摩擦，则填土中的微分单元体之大小主应力分别为竖直方向和水平方向.随着支护结构的侧移，土体逐渐出现竖向变形，墙土及土体内部剪切滑裂面摩擦力逐渐发挥作用，直至其墙后土体处于极限平衡状态时. 此时，假定有限土体产生足够的竖向变形，墙土摩擦力充分发挥，根据土拱原理，墙体相邻土体的微元之大小主应力由于受到剪切力的影响，主应力发生旋转，其主应力的方向与竖直或水平方向出现一个夹角，变形区的土体将产生应力偏转.支护结构AB与剪切滑裂面BC之间土体达到塑性平衡状态，DF之间各点的小主应力轨迹将形成一条连续的拱曲线，这时的小主应力轨迹线为一条下凸曲线.1.2 应力偏转角支护结构所承受土压力即为墙后土体水平向的侧向压力，因此土压力计算的关键在于求解支护结构之后土体的水平方向应力，但此时由于应力偏转，水平向应力已不是最小主应力，所以首先得求出应力偏转角.如图1（a）所示，高度H的挡墙后土体达到主动极限平衡形成土拱.在距填土表面y处取宽dy的水平向土条，长度L. 为简化计算，采用与Paik等[8]相同的圆弧拱，圆弧拱的圆心位于图中的O点，半径为R，作用在水平微单元体上的大主应力正交于虚线表示的土拱迹线，而虚线表示的土拱线即是小主应力轨迹.圆弧拱起始点D和圆心O连线与水平方向成角θ，滑裂面上任意一点处的切线与水平方向夹角为α.如果墙面光滑，此时不能形成土拱效应，圆心O 将位于无限远处.在未变形前的土条中E点取宽度dA的微单元，该单元所受竖向合力dV，该点变形后和圆心O的连线与水平方向夹角Φ.图1（a）中D点主动破坏时的Mohr应力圆如图1（c）所示，σv是主动破坏时D点的竖向应力，σh是主动破坏时D点的侧向应力，墙土界面处土体所受摩擦力τD方向向上.从图中的几何关系可以得到D点的应力关系，主动破坏时：如图1（a）所示，由于墙土摩擦角的作用，墙背D点的主应力方向已逐渐发生偏转，作用在墙背的水平向应力已经不再是小主应力. 在挡墙任意深度y处D、F两点的小主应力轨迹形成了一条圆弧拱曲线，即为小主应力拱. 在破裂面上，由极限平衡条件可知大主应力作用面与破裂面切线的夹角为β=π/4+φ/2.2 主動土压力计算2.1 墙后土体滑裂面方程在墙后有限宽度土体的情况下，已有室内模型试验表明[18]，当挡土墙在平动模式下背离填土方向达到主动极限平衡状态时，墙后有限宽度无黏土的滑裂面曲线为一条通过墙趾的对数螺旋线，滑裂面方程为：2.3 主动土压力合力及其分布在距滑楔体表面y处取一厚度为dy的水平微分单元abcd，水平微分单元的受力如图3所示. v为作用于水平微分单元顶面的平均竖向应力，v+dv为作用于水平微分单元底面的平均竖向应力. σh为挡土墙的水平反力，τD为作用在挡土墙上墙土摩擦力. σn为不动土体对滑楔体在垂直于破裂面上的反力，τf为不动土体对滑楔体的摩擦力，dW为水平微分单元自重. 当dy足够小时，bd可近似为直线，α为水平微分单元破裂面与水平面的夹角，易得：同时，针对墙后有限土体土压力计算的研究也取得了众多研究成果.如Greco V[11-12]针对无黏性土填土的有限宽度挡墙，提出多折线的土体破坏模式，采用极限平衡法推导出有限宽度土体土压力的计算公式;Frydman等[13]通过离心机试验模拟了临近基岩面的刚性挡土墙，推。
挡土墙主动土压力系数计算方法探讨
1.修正割线法：修正割线法是一种常用的计算挡土墙主动土压力系数
的方法。
根据土体内摩擦力和侧限能以及理论分析的力学模型，可以得到
修正割线法所需的计算公式。
根据挡土墙的几何形状和土壤的性质等因素，可以在修正割线法中采用不同的修正系数，以提高计算结果的准确度。
2.土压力计算法：土压力计算法是另一种常用的计算挡土墙主动土压
力系数的方法。
它是根据土壤的基本性质和力学原理进行推导，通过对土
体的应力和变形特性进行分析，从而得到土压力的具体计算公式。
这种方
法可以根据不同的土体特性和工程要求进行调整，以得到更准确的计算结果。
在进行挡土墙主动土压力系数的计算时，需要考虑以下因素：
1.土壤的力学性质：主动土压力系数的计算需要考虑土壤的内摩擦角、侧限作用等力学参数，这些参数是确定土压力大小的关键因素。
2.挡土墙的几何形状：挡土墙的几何形状对于计算土压力系数也是非
常重要的。
如挡土墙的高度、坡度、墙面的形状等因素都会对土压力的大
小产生影响。
3.工程条件和设计要求：不同的工程条件和设计要求可能需要采用不
同的计算方法和修正系数。
在进行主动土压力系数计算时，需要充分考虑
工程实际情况和设计要求，以确保计算结果的准确性和合理性。
在进行挡土墙主动土压力系数计算时，可以采用Numerical
Modeling等计算方法以获取更精确的结果。
同时，需要注意选择合适的
计算方法和修正系数，并进行合理的校核和验证，以确保计算结果的准确
性和可靠性。
挡土墙的土压力计算挡土墙是一种用于抵御土体水平推力的结构，常见于土木工程中的路堤、堤坝、隧道、挖掘工程等。
挡土墙通常由墙体、底部基础和顶部墙帽组成。
在设计挡土墙时，需要计算土体对墙体的土压力，以确保墙体和基础的稳定性。
朗肯-库仑法是一种常用的计算土压力的方法，下面将详细介绍朗肯-库仑法的计算步骤。
1.确定土体参数：首先需要确定土体的压缩性和剪切强度参数。
通常使用的参数包括土壤的内摩擦角(φ)、土壤的内聚力(c)和土壤的重度(γ)。
这些参数可以通过实验室试验或现场勘探来获取。
2.确定土体边坡角(β)：3. 确定有效土壤重度(γeff)：有效土壤重度是指考虑挡土墙上部土体的排水和分层效应后的土体重度。
有效土壤重度的计算方式与土体情况有关，例如砂土和黏土的有效土壤重度计算方法不同。
4.划定土体压力锥：在挡土墙背面绘制一条垂直线，称为压力锥线。
穿过压力锥线的水平线与挡土墙顶部的夹角称为锥体压力角(θ)。
常见的锥体压力角一般为25°至30°。
5.计算土压力：根据朗肯-库仑法，计算挡土墙顶部到任意高度h处的土压力。
土压力可以分为水平方向和垂直方向的两个分量。
水平方向的土压力为土体的水平推力，垂直方向的土压力为土体的重力分量。
水平方向的土压力P_h可以通过以下公式计算：P_h = 1/2Cγeffh^2cos^2(β+θ)其中，C为土壤的相对压缩系数，h为墙体高度。
垂直方向的土压力P_v可以通过以下公式计算：P_v = Cγeffhcos(β+θ)其中，C为土壤的相对压缩系数，h为墙体高度。
6.计算土压力的合力：根据水平方向和垂直方向的土压力，可以计算合力的土压力。
合力的土压力可以通过以下公式计算：P=(P_h^2+P_v^2)^(1/2)7.计算挡土墙的稳定性：最后，根据挡土墙的几何形状和土压力的计算结果，计算挡土墙的稳定性。
常见的稳定性计算包括滑动稳定性、倾覆稳定性和挡土墙的整体稳定性。
挡土墙工程量计算在各类建筑和土木工程中，挡土墙是一种常见且重要的结构，用于支撑填土或山坡土体，防止其坍塌和滑移。
而准确计算挡土墙的工程量对于工程的预算、设计和施工都具有至关重要的意义。
接下来，让我们详细探讨一下挡土墙工程量的计算方法。
挡土墙的类型多种多样，常见的有重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙等。
不同类型的挡土墙，其工程量计算的方法和重点也有所不同。
重力式挡土墙主要依靠自身的重力来维持稳定，通常由块石、混凝土或毛石混凝土等材料砌筑而成。
计算其工程量时，需要分别计算墙身、基础、排水设施等部分。
墙身的工程量计算相对较为复杂。
首先要测量挡土墙的长度、高度和厚度。
长度一般根据设计图纸或者实际施工的长度来确定。
高度则需要根据地形的变化和设计要求进行分段测量。
对于厚度，如果是等厚的挡土墙，直接测量一处即可；如果是变厚的，则需要根据不同的段落分别测量。
墙身的体积可以通过长度、高度和厚度的乘积来计算。
但要注意，如果墙身有倾斜度或者凹凸不平的表面，需要进行适当的修正。
基础部分的工程量计算要考虑基础的形式和尺寸。
如果是条形基础，需要测量基础的宽度、长度和深度，然后计算体积。
如果是筏板基础，则要根据基础的面积和厚度来计算体积。
排水设施是重力式挡土墙中不可忽视的一部分，常见的有泄水孔、反滤层等。
泄水孔的数量可以根据设计要求确定，每个泄水孔的工程量包括孔身的材料和施工费用。
反滤层的工程量则需要根据其面积和厚度来计算。
悬臂式挡土墙由立壁、趾板和踵板组成。
计算工程量时，要分别计算这三个部分。
立壁的工程量计算类似于重力式挡土墙的墙身，需要测量长度、高度和厚度，并计算体积。
但要注意，悬臂式挡土墙的立壁通常是变截面的，需要根据不同的高度测量不同的厚度。
趾板和踵板的工程量计算要测量其长度、宽度和厚度，然后计算体积。
此外，还需要考虑钢筋的用量，根据钢筋的规格和布置方式计算钢筋的长度和重量。
扶壁式挡土墙在悬臂式挡土墙的基础上增加了扶壁，计算工程量时要将扶壁的部分单独计算。
探究土拱效应原理求解挡土墙土压力方法的改进本文针对土拱效应原理求解挡土墙土压力方法的改进进行探究。
对应用土拱效应基本原理对挡土墙的主动土压力强度的分布潜存所运用的滑裂面在未能达到墙后滑裂砌体水平力等问题进行浅析，提出水平力平衡的滑裂面水平倾角的计算方法。
以此按照单元水平土层的静力均衡条件创建竖向土压力强度、土压力合力及其相关的计算方法与模型试验成果作出对比，最终的结果证明，本文中使用的方法可促使最终的结果更为安全可靠。
标签：挡土墙；土拱效应原理；土压力强度1、以土拱效应原理为依据对挡土墙土压力的研究在挡土墙土压力的基本经典理论的基础上，朗金压力理论并未对墙体的摩擦作用作出综合性的考虑，由墙背滑裂土体的应力状态入手，将滑裂面作为其中的一个平面，土压力强度顺着墙体进行线性分布。
库伦土压力理论就是对墙体的摩擦作用进行了相关分析.若滑裂面作为一个平面同时能够达到土压力的最大数值，创建起滑裂面水平倾角的计算公式。
若滑裂面、墙面摩擦均匀性分布，由墙背滑动砌砌体的静力平衡得到挡土墙土压力强度沿墙背线性分布的土压力解。
此两大土压力理论，由于其计算简单与力学概念非常明确，以成为挡土墙压力的经典性理论，从而获得整个建筑工程领域的广泛推广与使用。
可是，实际的情况是，挡土墙压力强度并不是线性分布的，全国各个国家大量的室内试验与现场测试结果证明：挡土墙土压力强度是以非线性进行分布的，土压力作用点并未达到墙体高度的三分之一。
卡岗在1960年发表的《论挡土墙上非线性分布土压力》当中对于墙面垂直、墙背填筑砂性土、填土面水平的刚性挡土墙可运用水平层分析法作出了相关的计算，最终获得土压力强度沿墙高呈现非线性分布，分布的图形为曲线形。
可是，其假设水平土层的竖向应力以圆形的状态分布，但未对墙体的土拱效应作出充分的考虑；王元战通过库伦滑裂面的单元水平土层的静力平衡，对土侧压力系数作出了相关的计算，同时创建起土压力强度的计算方式，与此同时，存在假设水平土层的竖向应力以均匀的状态分布，同时亦没有考虑到土拱效应的相关问题；Handy（1985年），Paik（2003年）以土拱效应原理为依据，按朗肯滑裂面创建起土侧压力系数与土压力强度的相关计算方式；蒋波以土拱效应作为基本原理，按库伦滑裂面针对平均土侧压力系数作出了相关计算，同时由单元水平土层的静力平衡创建起土压力强度的相关计算方式。
土拱效应原理求解挡土墙土压力方法的改进摘要：对应用土拱效应原理求解挡土墙主动土压力强度分布存在其所采用的滑裂面不满足墙后滑裂楔体水平力平衡等问题进行分析，提出水平力平衡的滑裂面水平倾角的计算方法；由此根据单元水平土层的静力平衡条件建立了竖向土压力强度、挡土墙主动土压力强度、土压力合力及其作用位置的计算公式。
对运用该公式的计算结果与其他方法计算值及模型试验成果进行比较，结果表明文中方法安全性高且最接近试验结果。
关键词：挡土墙；土拱效应；滑裂面水平倾角；土压力强度分布1 引言朗肯土压力理论库伦土压力理论两大土压力理论，因其计算简单和力学概念明确而并成为挡土墙土压力的经典理论，得到工程界的广泛采用；但实际上挡土墙土压力强度并非线性分布，国内外大量的室内试验和现场测试结果表明挡土墙土压力强度呈非线性分布，土压力作用点不在1/3 墙高处。
2 墙面、滑裂面处土应力状态分析D，E两点分别为某一墙体高度Y 处水平单元土层在墙面附近土体和滑动面附近土体，土内摩擦角φ，土与墙面摩擦角δ，滑裂面水平倾角α，如图1所示。
3 滑裂面分析及其水平倾角的计算本文根据水平力平衡确定的滑裂面水平倾角大于π/4 + Φ/2, 墙面和滑裂面的主应力偏转方向相反，因此在墙面和滑裂面之间存在小主应力拱拱顶面（主应力偏转角为0）。
几种面的关系如图3 所示。
4 挡土墙主动土压力的计算公式5 本文方法计算结果与模型试验成果及其它方法计算值的比较Fang 和Ishibashi（1986年）[7]对墙背填筑砂性土（Ф=34°，δ = 17°，γ= 15.4 kNm3），填土面水平、高1 m 的直立挡土墙在平移模式下进行了主动土压力试验，极限状态下所测得的水平土压力分布及本文相应计算值如图4。
根据图4 计算的土压力结果和本文方法及其他方法的计算值如表1 所列。
6 结语⏹（1）在墙面摩擦的作用下，朗肯滑裂面已不存在，π/4 + Φ/2 面上剪应力也不再为0，文献[2]，[3]，[4]中有关的小主应力拱拱顶面的假设是不符合土力学原理的。
挡土墙计算(理正岩土)（二）引言概述挡土墙是一种常见的土石方工程结构，用于防止土体的滑动和坍塌，并起到支撑和保护的作用。
本文将针对挡土墙的计算问题，重点讨论理正岩土作为材料的情况。
正文内容：一、挡土墙的设计要点1. 根据挡土墙的高度和土体的性质，确定合适的墙体类型（重力墙、悬臂墙、挤土墙），并选择相应的设计方法。
2. 根据地质条件和设计要求，确定挡土墙的坡度和抗滑稳定系数。
3. 考虑挡土墙的变形控制和排水措施，以确保结构的稳定性和耐久性。
4. 根据挡土墙的使用环境和荷载情况，确定墙体的材料和强度等级。
5. 考虑施工方便性和经济性，合理确定挡土墙的尺寸和构造。
二、基本计算方法1. 根据挡土墙的几何形状和土体特性，采用等效剪切层和弯矩分析的方法进行结构计算。
2. 利用平衡条件和变形方程，计算挡土墙的稳定性和变形情况。
3. 计算挡土墙的抗滑稳定系数，包括土体内摩擦角、土体几何参数和水平荷载等的影响。
4. 根据挡土墙的受力特点和变形要求，设计合适的加固措施，如土钉、喷锚、加压板等。
5. 结合挡土墙的排水要求，设计合适的排水系统和保护措施，防止地下水对结构的影响。
三、挡土墙计算中的理正岩土特性1. 理正岩土是一种典型的岩土材料，具有一定的强度和变形特性。
2. 根据理正岩土的理论特性和实验数据，确定其内摩擦角、剪力强度和压缩模量等关键参数。
3. 考虑理正岩土的强度和变形特性对挡土墙的影响，进行合理的计算与分析。
4. 结合理正岩土的特性，优化挡土墙的结构和材料选型，提高结构的稳定性和经济性。
5. 针对理正岩土的特性，制定相应的施工和监测措施，确保挡土墙施工质量和使用安全。
四、实际案例与分析1. 通过对实际工程案例的分析，探讨挡土墙计算中理正岩土的应用与问题。
2. 分析挡土墙设计中的典型失效和安全事故案例，总结经验教训，避免类似问题的再次发生。
3. 结合实际工程的施工情况，评估挡土墙的实际受力和变形情况，验证设计计算的准确性和合理性。
