挡渣墙典型设计及稳定性分析

1、图4-4-1抗滑移和抗倾覆稳定性分析示意图挡渣墙典型设计及稳定性分析挡渣墙的不稳定性主要有三种情况：滑动、倾覆和塌陷A抗滑分析挡渣墙主要受自重W、主动土压力Pa和被动土压力Pp以及地基对挡渣墙的摩擦阻力F（需要计算，在图中未表示出来），如图4-4-1。主动土压力Pa是挡渣墙背后填土对挡渣墙的推动力，而被动土压力Pp是挡渣墙前面填土对挡渣墙的阻力，因此在抗滑稳定分析中，不考虑Pp。目前，对土压力的计算，运用得比较广的是法国学者库仑在1776年提出来的库仑土压力理论，该理论充分考虑了墙背倾角£和墙与填土的摩擦角6，适用范围较广。但是库仑土压力理论有一个缺点：要求填土为理想散粒体，即其粘聚

2、力c=0,而这样的土体在现实中是没有的。工程中，常采用等值内摩擦角法，将c折算成内摩擦角，再用库仑土压力理论进行计算，c折算值可查相关资料。首先对挡渣墙在水平方向（滑动方向）上进行受力分析：滑动力，主要是Pa在水平方向上对挡渣墙的力Pax；阻滑力（不考虑Pp）,主要是地基对挡渣墙的摩擦阻力F，F是自重W和Pa在竖直方向上分力Pay之和与地基摩擦系数u的乘积，即F=（W+Pay）Xu。根据库仑土压力理论，主动土压力：Pa=YH2Ka。式中Y土壤的重度，KN/m3，根据项目区土壤情况丫取18.5KN/m3；H挡渣墙高度，3m；Ka主动土压力系数，与土壤内摩擦角中、粘聚力c、墙背倾角£、墙

3、摩擦角d以及填土坡度0有关，通过查表取0.68。带入数据得：Pa=56.61KN。挡渣墙重度Yi=24KN/m3,墙自重W=(l+1.5)x3x24/2=90KN/m。抗滑稳定安全系数：Ks=阻滑力/滑力=(W+Pay)xu/Pax式中：Ks抗滑稳定安全系数；Pax主动土压力的平分力，KN/m,Pax=Paxsin(d+£)；Pay主动土压力的竖直分力，KN/m，Pay=Paxcos(d+£)；W挡渣墙自重，KN/m，取18.5KN/m；u基底摩擦系数，根据项目区地质状况u取0.60。带入数据Ks=(90+56.61xsin30°)x0.6/(56.61xcon3

4、0°)=1.4521.3时，挡渣墙能够稳定，不会发生滑动危险。B抗倾覆分析抗倾覆稳定验算以墙趾O点取力矩进行计算，主动土压力的水平分力Pax乘以力臂h为使挡渣墙倾覆的力矩；主动土压力的竖向分力Pay乘以力臂b与墙自重W乘以力臂a之和为抗倾覆力矩。抗倾覆分析：Kt=抗倾覆力矩/倾覆力矩=(Wxa+Payxb)/(Paxxh)式中：Kt抗倾覆稳定安全系数；a、b、h分别为W、Pay、Pax对O点的力臂，m。根据力学的知识可知，a=0.41m，b=1.34m，h=1m。当Kt=(90x0.41+56.61xsin30°x1.34)/(56.61xcon30°x10)=1

5、.5321.5时，挡渣墙能够稳定，不会产生倾覆危险。C抗塌陷分析挡渣墙的设计，必须考虑其自重带来的地基承载能力问题，如果墙身设计过重，不仅费材料，而且可能造成地基塌陷。由于一般的挡渣墙都不是规则的矩形，因此其对地基的压力存在一个偏心距e，e的存在使墙体给地基的压力形成一个一1rD=1.5m图4-4-2抗塌陷分析受力示意图图4-4-3挡渣墙底部偏心距示意图最大应力amax和最小应力amix,使地基承载能力的验算分析比较复杂(见图4-4-2,图4-4-3)。挡渣墙的自重、土压力以及挡渣墙下底的宽度都对偏心距e产生影响。图4-4-4基底应力分布示意图i偏心距计算由于墙体不规则,因此墙体对基底的应力的

6、作用点不在基底的中心，存在一个偏心距e,使地基偏心受压。仍以以墙趾0点取力矩进行计算，顺时针力矩为负,逆时针力矩为正。将墙体自重分为W1和W2两部分。e等于D/2加上各力矩除以墙体自重W之商。即：e=D/2+(Paxxh)/W-(PayxX3)/W-(WlxXl)/W-(W2xX2)/W由力学理论可知，D=1.5m,h=1.0m,X1=0.5m,X2=1.16m,X3=1.34，可计算出e=0.24lm。ii基底应力计算由于存在偏心距e,故地基偏心受压，其压力分布不均匀(如图4-4-4),存在一个最大应力amax和最小应力amix。根据土力学的知识,可得amax=W(16e/D)/Dminamax=117.84KPa,amix=2.16KPa。iii抗塌陷稳定条件要使地基稳定,必须同时满足两个条件(amax+amin)/2Wf-amaxW1.2f式中：f地基承载能力,Kpa,根据项目区情况和相关资料，取180Kpa。检验之，(Omax+omin)/2=60