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浸水条件下重力式混凝土挡墙设计摘要：挡土墙构造简单，但要设计出合理经济的断面需选择适合的工况、几何物理学参数，计算出较符合实际的土压力。
在浸水条件下，要确信特点水位、考虑浸水对墙后土压力的阻碍。
结合具体工程实例，对与浸水挡土墙设计有关的要紧问题进行了分析和讨论。
计算分析说明，浸水条件下挡墙设计必需同时重视墙身构造和墙后排水设计，以达到平安经济的成效。
分析还说明，挡土墙验算能够不进行剪应力验算，对浸水条件下挡墙，应进行抗倾覆稳固和截面法向应力验算。
关键词：挡土墙设计浸水土压力验算排水一、浸水挡土墙计算1．浸水条件下荷载及其组合作用在边墙上的荷载可分为大体荷载和特殊荷载，大体组合由大体荷载组成，特殊组合由大体荷载和一种或几种特殊荷载组成。
对浸水挡土墙而言，大体荷载要紧包括墙身自重、填土自重、土压力、墙顶上的有效荷载、正常蓄水或设计洪水位时静水压力及扬压力、设计洪水位情形下泄流时动水压力；特殊荷载要紧包括校核洪水位时的静水压力及扬压力、相应于校核洪水时的动水压力，对地震区域，还包括地震荷载。
每一种荷载组合对应一种计算工况，对溢洪道边墙而言，操纵段上下游部位的边墙计算工况不完全相同，需具体分析。
2．浸水条件下计算工况对进沟渠和操纵段的边墙，计算工况要紧有：完建情形、正常蓄水位情形、设计洪水位情形、施工情形、检修情形、校核洪水情形、地震情形。
前3种工况相应的荷载为大体荷载组合，后4种工况相应的荷载为特殊荷载组合。
对正常蓄水位情形，假设考虑排水失效，也按特殊组合计算。
对操纵段以下边墙，计算工况要紧有：完建情形、泄设计洪水、不泄洪（正常蓄水位）、泄校核洪水、检修情形、排水失效、地震情形，前3种工况相应荷载为大体荷载组合，后4种工况相应的荷载为特殊荷载组合。
另外，当库水位或下游水位骤降时，可依照具体情形考虑是不是需要核算进沟渠导墙或消力边墙的稳固。
3．浸水条件下荷载计算对自重荷载、水压力荷载，按常规方式即可确信；对重力式挡墙，除凸形折线和衡重式情形外，土压力都可直接按库伦土压力理论计算。
§2-1 水工建筑物的荷载计算水工建筑物上的作用有：重力、水作用、渗透作用力、风及波浪作用、冰及冰冻作用、温度、土及泥沙作用、地震作用等。
一、自重W=V γ一般素砼取23.5~24kN/m 3，钢筋砼取24.5~25kN/m 3，浆砌石取21.5~23kN/m 3，对土石坝的材料重度应根据具体性能及不同部位，分别取湿重度、干重度、饱和重度、浮重度等几种情况计算。
水工建筑物上永久固定设备，如闸门、启闭机等，其自重标准值采用设备标牌重量 作用分项系数：大体积混凝土、土石坝取1.0；对普通水工混凝土、金属结构（设备）取1.05，当自重对结构有利时取0.95。
地下工程的混凝土衬砌取1.1，其对结构有利时取0.9。
二、水压力水体对各种水工结构均发生作用，作用结果是对结构产生水压力，其可分为静水压力和动水压力。
1．静水压力水体静止状态下对某结构表面的作用力称为静水压力（1）作用在坝、闸等结构面上的水压力P H =221H w γ P V =w w V γ（2）管道及地下结构上的水压力计算。
内水压力：作用在管道内壁上的静水压力； 外水压力：作用于管道或衬砌外侧的水压力。
对内水压力，为计算方便，常将其分解成均匀内水压力和非均匀内水压力两部分。
h p w wrγ=')cos 1(''θγ-=i w wr r p对有压隧洞的砼衬砌的外水压强标准值可按式（2-6）计算。
e e ek H p ωγβ= （2-6）式中：ek p ——作用于衬砌上的外水压强标准值（KN/m 2）；e β——外水压力折减系数，可按表2-1采用；e H ——作用水头(m)，按设计采用的地下水位线与隧洞中心线的高差确定。
同内水压力一样，外水压力也可分解成均匀外水压力和非均匀外水压力。
非均匀外水压力的合力方向垂直向上，合力的大小应等于单位洞长排开水体的重量。
2．动水压力（1）渐变流时的时均压强：θρcos gh p w tr =式中：tr p ——过流面上计算点的时均压强代表值（N/m 2）；w ρ——水的密度（kg/m 3）；g ——重力加速度(m/s 2)；h ——计算点A 的水深(m)；θ——结构物底面与平面的夹角。
水利工程中重力式挡土墙在水位骤降工况下的计算浅析［摘要］重力式挡土墙因其结构简单，是河道岸坡整治中的常见结构型式，其结构稳定计算方法在规范中均已明确，但部分工程中重力式挡土墙结构计算在工况选择，特别是水位骤降工况时直接参照土堤水位骤降情况进行计算，其计算结果多不能达到规范允许的安全系数要求。
本文以某工程5.0m高重力式挡土墙为例，分析水位骤降与抗滑、抗倾稳定安全系数以及基底应力之间的关系，明确了墙前水位骤降的选择方法，分析了基底应力变化分布情况，并对基底大小应力比与规范中的相关要求提出了建议。
［关键词］水利工程；重力式挡土墙;水位骤降;基底应力；合力偏心距挡土墙的结构稳定关系着工程结构的安全，若因计算失误造成挡墙垮塌，严重时可能威胁生命安全。
笔者查阅众多中小工程设计资料，其在挡土墙结构稳定计算时偶有忽略水位骤降工况的情况，使得挡土墙结构稳定安全系数不满足规范要求，另有直接采用设计洪水骤降至常水位工况进行计算，使得挡墙结构趋于保守。
本文以5m高重力式挡土墙为例针对水位骤降工况计算某挡土墙的抗滑、抗倾稳定安全系数、容许偏心率以及基底大小应力比。
1、基本情况某护岸工程级别为2级，设计洪水位4.0m，常年水位2.0m，采用重力式挡土墙进行岸坡防护，安全超高1.0m，重力式挡土墙为C25混凝土结构，墙身总高5m，墙顶宽0.6m，迎水面面坡坡比1:0.15，背坡坡比1:0.3，墙趾高0.8m，宽0.4m，趾面与挡土墙面坡同坡比，挡土墙墙底坡比1:10。
基础置于松散砂卵石层，其地基天然密度2.10g/cm3，饱和密度2.15g/cm3，内摩擦角30度，基底摩擦系数0.45。
就近开挖砂卵石料回填挡土墙背腔。
2、设计允许值根据工程级别确定挡土墙级别为2级，本工程砂卵石层为非粘性土，属土质地基，水位骤降工况适用于《水工挡土墙设计规范》（SL 379—2007）中土质地基特殊组合Ⅰ，其抗滑稳定安全系数允许值为1.15，抗倾覆稳定安全系数允许值为1.4。
水工挡土墙设计、计算及在工程应用中需注意的几个问题简要介绍挡土墙在工程实际中设计、计算过程，并总结了在挡土墙计算及应用过程中需注意的几个问题。
标签：水工；挡土墙；设计；计算；问题1 研究背景改革开放以来，水利投资不断加大。
随着投资不断加大，近年来修建了大量水工建筑物，这些水工建筑物为社会经济发展及保护人民群众生命财产安全发挥了巨大作用。
在兴建的各种水工构筑物中，挡土墙在各种水利水电工程及各种渠系建筑物中有着广泛的应用，在其中大部分的水工构筑物设计中，都会遇到有关挡土墙的设计内容。
下面将水工挡土墙计算及在各种水工建筑物中实际应用经验总结如下。
水工挡土墙有多种形式。
其中主要和常用的结构形式有重力式、衡重式、半重力式、悬臂式、扶臂式、板桩式和空箱式等。
其中，在水工建筑物中应用最为广泛的为重力式、悬臂式和扶臂式。
重力式挡土墙以墙体本身重量平衡外力以满足稳定的要求，大多采用混凝土和浆砌石建造。
重力式挡土墙由于体积、重量较大，在地基上往往由于受地基承载力限制，不宜太高，一般高度以6m以下较为经济。
由于重力式挡土墙多就地取材、施工方便、构造简单、造价相对较低，故在中、小型水工建筑物或一些不宜修建混凝土部位广泛应用。
悬臂式挡土墙由断面较小的立墙身和底板（前趾板和踵板）组成，属于轻型钢筋混凝土结构。
其稳定性主要靠踵板上填土重来保证。
悬臂式挡土墙可以在较高范围内应用。
一般8米以下高度范围内应用较多。
扶臂式挡土墙由墙面板、底板（前趾板和踵板）和扶臂三部分组成，属轻型钢筋混凝土结构。
其稳定性主要靠踵板以上填土重来保证。
高度大于10m的挡土墙多采用这种形式。
扶臂式挡土墙一般在大型水利水电工程中有较广泛的应用。
2 挡土墙设计的基本内容2.1 挡土墙的稳定性验算挡土墙的稳定性验算包括以下内容：（1）抗滑稳定性验算。
（2）抗倾稳定性验算。
（3）地基应力验算和应力大小比、偏心距控制。
2.2 挡土墙的结构设计对混凝土、浆砌石挡土墙进行截面的压应力、拉应力及剪应力验算，对钢筋混凝土挡土墙各部分结构进行强度和配筋的计算。
挡土墙的渗流计算引言：挡土墙是一种常见的土木工程结构，在公路、铁路、水利、建筑等领域得到广泛应用。
挡土墙的主要作用是抵抗土体的压力，防止土体的滑动和坍塌。
为了确保挡土墙的稳定性，渗流计算是一个重要的步骤，它可以帮助我们评估挡土墙的渗流情况，为工程设计提供依据。
本文将介绍挡土墙的渗流计算方法及其应用。
一、挡土墙的渗流模型1. 渗流模型的建立挡土墙的渗流可以视为通过土体的水流动过程，在渗流计算中常使用Darcy定律进行模拟。
Darcy定律描述了渗透流体通过孔隙介质的速度与压力梯度之间的关系，可以表达为:Q = k * A * (dh/dl)其中，Q是单位时间内通过挡土墙的水流量，k是土体的渗透系数，A是挡土墙的有效截面积，dh/dl是渗流方向的压力梯度。
2. 渗透系数的确定渗透系数k是描述土壤渗透性能的参数，它受土壤种类、孔隙率、土体颗粒大小等因素的影响。
常见的确定渗透系数的方法有实验室试验和现场测试。
实验室试验一般采用孔压法或渗透仪法，通过对土样进行水力试验获得渗透系数。
现场测试可以利用水头法或灌注法等进行，通过现场实测数据推算渗透系数的值。
3. 边界条件的设定渗流计算中需要设定边界条件，包括渗透边界和封闭边界。
渗透边界用于模拟水流进入或流出挡土墙的情况，封闭边界则用于描述土体表面或底部的防水措施。
通过合理设定边界条件，可以模拟不同工况下的渗流情况。
二、挡土墙的渗流计算方法1. 数值计算方法数值计算是一种常用的挡土墙渗流计算方法，它将挡土墙区域离散化为有限个小单元，利用有限元或有限差分等数值方法求解渗流方程，得到水流速度场和压力场。
数值计算方法能够解决复杂的渗流问题，但对计算精度和计算时间有一定要求。
2. 解析计算方法解析计算是一种基于解析解的挡土墙渗流计算方法，通过假设土体的渗透系数分布规律和边界条件，利用水流方程的解析解进行计算。
解析计算方法通常适用于简化的渗流问题，计算速度较快，但对土体和边界条件的假设要求较高。
挡土墙计算一、墙身配筋计算（一）已知条件：墙身混凝土等级35钢筋设计强度N/mm 2360混凝土容重γc=26KN/mm 3墙背填土容重γ土=18KN/mm 3裂缝限值0.2mm 覆土厚H1=1m 水位距离墙底H3=4.7m 墙高H=5.2m 地面堆积荷载q 0=20KN/m 2墙厚h（mm）=300mm 保护层(mm)=25mm 横载分项系数1.3（二）土压力按主动土压力计算：Ka=0.66q土1=γ土H1Ka=11.88KN/m 2q 1=q 0Ka+q 土1=25.08KN/m 2q 土2=(γ土×H-γ水×H3)30.76KN/m 2q 水2=γ水H3=47KN/m 2q 2=q 1+q 土2+q 水2=102.84KN/m 2q 11=1.2×q 1=32.604KN/m 2q 22=1.2×q 2=133.6868KN/m 2(三)内力计算（基本组合下）：Ｍ支座=-H 2×（8q 22+7q 11-292.42KN·M Q 墙顶=H×（11q 11+4q 2289.34μ=q 11/q 22＝0.24ν=[(9μ2+7μ0.558681329X=(ν-μ)H/(1-2.164942597m Xo=H-X= 3.0350574mＭmax =Q 墙顶X-q 11X 2/2+84.13227KN·M （四）配筋计算混凝土抗压强度fcd=16.7N/mm 2ho=265mm 钢筋设计强度fy=360N/mm 2计算宽度b=1000mm Ｍ支座 =f cd bx(h 0-x/2)292420114.00 =16700x(265-x/2)x =77.371 m ≤ξb h 0 =0.53×265.00 =140.5mm 解得A s = Ｍ支座/(ho-3691mm 2Ｍmax =f cd bx(h 0-x/2)84000000.00 =16700x(265-x/2)x =19.714 mm ≤ξb h 0 =0.53×265.00 =140.5mm 解得跨中A s = Ｍmax/(ho-940mm 2（五）裂缝计算钢筋直径d=22mm 钢筋间距75mm 每延米实配钢筋A s =5068.44mm 2标准组合下Ｍk 支座=-H 2×-224.94KN·M σsk=Ｍk支座192.4974N/mm2αcr=2.1ρte=0.033789574ftk=2.2ψ=0.880148956< 1 且>0.2所以ψ取0.880148956Es=200000c=25deq=22裂缝宽度W fk =0.177163082mm 裂缝满足要求。
关于水工结构挡土墙的设计要点的分析摘要：挡土墙的设计要符合其标准要求，在实际设计当中，会遇到一些具体的问题，需要根据实情进行验证。
关键词：泄洪建筑物、地基沉陷、排水孔水工挡土墙分为有挡水要求和无挡水要求两类。
除设计允许水流从墙顶漫溢的挡土墙外，其他有挡水要求的永久性挡土墙除了具有防止土体崩塌作用外，其结构稳定和墙顶超高等都与洪水标准相关。
由于这类挡土墙与所属的水工建筑物一起承担着挡水的任务，因此其设计洪水标准应与所属水工建筑物的洪水标准一致。
一、设计标准无挡水要求的永久性挡土墙，例如位于防洪水位以上的挡土墙，当然不作设计洪水标准的规定。
位于水工建筑物上、下游河道内的挡土墙，例如作为河道护岸的挡墙等，其洪水标准应与水工建筑物上、下游河道的设计洪水标准一致。
位于挡洪建筑物上游的翼墙，属于挡洪建筑物上游的一部分，其洪水标准只能与所属挡洪建筑物的设计洪水标准相同，而绝对不能低于挡洪建筑物的设计洪水标准。
位于水工建筑物下游的翼墙，作为水工建筑物下游的一部分，其设计洪水标准亦应与所属水工建筑物的设计洪水标准相同，只是防洪水位值与上游的防洪水位值不一样。
如泄洪建筑物泄洪时下游的洪水水位较高，但许多情况下泄洪建筑物下游消能防冲设施的安全性往往受始流条件控制，而下游翼墙墙前水位的高低对其结构的稳定又有较大的影响，因此泄洪建筑物下游的翼墙还应考虑相应于下游消能防冲设施设计洪水标准时可能出现的不利情况。
设计洪水标准往往决定了水工建筑物的规模和安全标准，挡土墙作为水工建筑物的重要组成部分，其设计洪水标准应与同级水工建筑物的设计洪水标准一致。
提高一个设计级别时，其面临洪水的机率却是与主体建筑物是一致的，对于不允许水流从墙顶漫溢的水工挡土墙，兼有挡土和挡水的双重任务，如水工建筑物上游的翼墙，在所属水工建筑物关闸挡水时，无论是在正常蓄水位或最高挡水位条件下，由于风力作用，墙前均会出现波浪立波或破碎波波型，因此翼墙的墙顶高程不应低于正常蓄水位或最高挡水位加波浪计算高度与相应安全加高值之和。
2020年11月第11期总第575期水运工程Port & Waterway Engineering Nov. 2020No. 11 Serial No. 575水位骤降条件下水工挡土墙的抗倾覆稳定计算方法王全前（中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西 西安710043）摘要：现行规范中采用单一安全系数法计算挡土墙抗倾覆稳定安全问题，并未指出水压力是作为倾覆力或是稳定力。
针对不同的水压力计算方法对抗倾覆稳定安全系数影响很大的问题，根据单一安全系数法的计算原则，通过具体算例将规 范方法与常用设计软件计算结果进行对比，并给出建议公式。
结果表明，应将挡墙两侧水平水压力的差值和基底渗透压力 作为荷载，墙前水位线下采用浮密度计算的挡墙自重作为抗力，以使计算的抗倾覆稳定安全系数能够更真实合理地反映工程安全度水平。
关键词：水工挡土墙；水位骤降；水压力；抗倾覆稳定计算中图分类号：U617.4文献标志码：A 文章编号：1002-4972（2020） 11-0138-04Calculation method of anti-overturning stability of hydraulic retaining wallin condition of rapid drawdown of water levelWANG Quan-qian(China Railway First Survey and Design Institute Group Co., Ltd., Xi'an 710043, China)Abstract ： The single safety coefficient method is used to calculate the anti-overturning stability and safety ofhydraulic retaining wall in the current specification, without pointing out whether water pressure is an overturningforce or a stability force. Aiming at the problem that the different calculation methods of water pressure have a great influence on the anti-overturning stability and safety coefficient, according to the calculation principle of singlesafety coefficient method, this paper compares the calculation results of the specification method and commonly useddesign software by specific computation example, and obtains the suggested formula. The results show that in orderto make the calculated anti-overturning safety coefficient truly conform to the engineering safety level, it shouldregard the difference between the horizontal water pressure on both sides of the retaining wall and basement seepagepressure as the load, and weight of the retaining wall calculated by buoyant density below the water level in front ofthe wall as the resistance force.Keywords ： hydraulic retaining wall; rapid drawdown of water level; water pressure; anti-overturningstability calculation挡土墙在工程中广泛运用。
水工挡土墙设计规范1. 概述水工挡土墙是一种用于抵御水流压力和保护土地的工程结构。
其设计需要遵循一定的规范，以确保其稳定性、安全性和持久性。
2. 设计要求2.1 土壤力学参数在进行水工挡土墙设计时，需要准确确定土壤的力学参数，包括土壤的内摩擦角、黏聚力和体积单位重等。
这些参数对于计算挡土墙的稳定性和变形具有重要意义。
2.2 水力参数水工挡土墙的设计还需要考虑水力参数，包括水流速度、水流压力和水位变动等。
这些参数对于挡土墙的稳定性和排水性能具有重要影响，需要合理估计和确定。
2.3 结构强度水工挡土墙的设计要求其具有足够的强度和刚度，能够承受土壤和水力作用下的力和力矩。
设计时需要考虑挡土墙的材料选取、墙体结构形式和加强措施等方面，以确保其满足结构强度要求。
2.4 排水设施在水工挡土墙的设计中，需要合理设置排水设施，以确保挡土墙周围的土体及时排水，避免渗流压力对挡土墙的影响。
排水设施应考虑挡土墙的渗透性和透水性，合理设置排水管道和过滤材料。
2.5 防渗措施为了避免水渗透到挡土墙中，设计中需要合理考虑防渗措施。
常用的防渗措施包括设置降水板、防渗墙和防渗帷幕等，以确保挡土墙的渗透性能满足要求。
3. 设计步骤水工挡土墙的设计需要经过以下步骤：3.1 土壤力学参数确定通过岩土工程实验室测试或现场勘探数据分析，准确确定土壤的力学参数，包括内摩擦角、黏聚力和体积单位重等。
3.2 水力参数确定根据水文地质勘测和水流分析，确定水力参数，包括水流速度、水流压力和水位变动等。
3.3 结构形式选择根据挡土墙所处的具体环境及要求，选择合适的挡土墙结构形式，如重力式挡土墙、加筋挡土墙或悬臂式挡土墙等。
3.4 结构强度计算通过力学计算和结构分析，确定挡土墙所需的材料强度和结构形式，计算挡土墙的刚度和强度，确保能够承受土壤和水力作用下的力和力矩。
3.5 排水设施和防渗措施设计合理设置挡土墙周围的排水设施，设计排水管道和过滤材料，避免土体积聚水渗透导致的问题。
挡土墙的荷载分析案例一、案例简介本案例旨在对挡土墙的荷载进行分析，并通过实际案例进行说明。
挡土墙是一种用于抵御土体水平或竖向移动力的结构，广泛应用于土木工程中，如公路、铁路、港口、水利等领域。
二、挡土墙的荷载分析挡土墙所承受的荷载主要包括土压力、水压力、地震力等。
下面以某铁路工程的挡土墙为例，进行荷载分析。
1. 土压力计算根据挡土墙高度、土壤类型等参数，可以通过土压力计算公式计算土压力的大小。
以此案例为例，挡土墙所承受的土压力为XXX。
2. 水压力计算若挡土墙后方存在水体，需要考虑水压力对挡土墙的影响。
根据水深、土壤渗透性等参数，可以计算出水压力的大小。
以此案例为例，挡土墙所承受的水压力为XXX。
3. 地震力计算挡土墙在地震作用下会受到地震力的影响。
根据地震烈度、挡土墙结构特点等参数，可以计算出地震力的大小。
以此案例为例，挡土墙所承受的地震力为XXX。
三、案例分析根据对挡土墙荷载的分析，可以得出以下结论：1. 整体稳定性分析挡土墙在承受土压力、水压力和地震力等荷载的同时，需要保证整体的稳定性。
通过荷载分析可以确定挡土墙所需的抗倾覆能力、抗滑移能力等参数，以保证挡土墙的稳定性。
2. 结构设计优化在荷载分析的基础上，可以对挡土墙的结构进行优化设计。
通过调整挡土墙的几何形状、加固材料等，提高挡土墙的使用寿命和安全性。
四、总结通过以上案例，我们可以看到挡土墙荷载分析在土木工程中具有重要的意义。
通过准确分析和计算挡土墙所承受的荷载，可以有效保证结构的稳定性和安全性。
在实际工程中，我们应根据具体情况进行荷载分析，并结合工程实践进行合理的设计和施工。
以上是对挡土墙的荷载分析案例的讨论与分析，希望能对读者有所启发。
挡土墙的安全性和稳定性关系到土木工程项目的顺利进行，因此荷载分析是必不可少的手段。
