加筋土挡墙内部稳定性分析(图文)

加筋土挡墙内部稳定性分析(图文)
论文导读：土在自重作用或外荷作用下易产生严重的变形或坍塌，为加强土体的整体稳定性，我们利用了加筋土结构物中的拉筋特性，上下格栅间的土体由于拉筋对土的法向反力和摩擦阻力在土颗粒中传递(即由拉筋直接接触的土颗粒传递给没有直接接触的土颗粒)而形成与土压力相平衡的承压拱。

在依照加筋土挡墙内部稳定性分析下，得到的设计方案基本可行，双向土工格栅的型号以及铺设长度都在安全的前提下达到了设计的合理性。

本文依据土工格栅加筋土挡墙的作用机理进行阐述，从加筋土挡墙内部稳定性进行了独立的分析，介绍了内部稳定性验算方法。

关键词：加筋土，双向土工格栅，内部稳定性
0引言
土在自重作用或外荷作用下易产生严重的变形或坍塌，为加强土体的整体稳定性，我们利用了加筋土结构物中的拉筋特性，上下格栅间的土体由于拉筋对土的法向反力和摩擦阻力在土颗粒中传递(即由拉筋直接接触的土颗粒传递给没有直接接触的土颗粒)而形成与土压力相平衡的承压拱。

这时，加筋土犹如具有某种程度的粘聚力，从而改良了土的力学特性。

普通土坡单元体，在自重或竖向荷载作用下，单元土体产生压缩变形，侧向发生膨胀随着竖向荷载的增大，压缩变形和侧向变形越来越大，直到土体破坏。

加筋土单元体通过筋材与土颗粒之间的摩擦作用，将引起侧向变形的拉力传递给筋材，由于筋材拉伸模量较大，因此单元土体侧向变形受到了限制。

加筋后的土体就好象在单元土体的侧向加了一个侧向荷载，并且随着竖向应力的增加，侧向荷载也成正比增加。

在同样大小的竖向荷载作用下，加筋土挡墙单元体的应力圆在破坏线以下，只有当填土与筋材之间的摩擦失效即筋材被拉断后，土坡单元体才有可能发生破坏[1]。

加筋土挡墙结构计算主要分为两大部分，一是内部稳定性分析，二是外部稳定性分析。

内部稳定性分析计算是要解决格栅的设置问题，保证筋土形成的复合体能共同工作。

内部稳定性计算土要内容:确定筋带的拉力和抗拔稳定性及筋带长度。

1加筋材料拉力计算
加筋材料拉力计算关键是确定土压力计算系数。

加筋材料拉力计算的土压力系数不等同于挡土墙的土压力系数，工程上采用的是基本符合实际而又比较简单的处理方法[2]。

论文发表。

根据国内外的资料分析，认为在加筋土墙顶层，与静止土压力相同，在达到一定深度后基本上与主动土压力系数相同，
这个深度一般为6m（见图1：土压力分布系数沿深度分布图）。

加筋土第i层一个结点加筋材料所受拉力计算公式：
(1)
式中：
第层一个结点加筋材料所受拉力；
至墙顶深度为Zi处的土压力系数；
当6m，；
当＞6m，。

第层加筋材料所受的法向压力；
结点的水平、竖向间距。

2抗拔稳定性计算
作为加筋材料的土工格栅，因为其抗拉模量较小，作用于土体后由于本身变形大对填料的侧向约束有限，当加筋体破坏时，筋材会延长并在与破裂面相交处变形，这时土工格栅的强度得到充分发挥。

在明确了这个概念后，加筋带抗拔稳定性主要就是验算加筋带与土产生的摩阻力是否能够足以抵抗下滑土体产生的拉拔力。

极限拉拔力也就是当加筋体出现很大侧向变形乃至破裂面即将产生之时得到的（见图2：破裂面的确定）。

伸入破裂面
后方的筋带长度才具有可靠的抗拔力，这段长度称为筋带有效锚固长度。

加筋带的抗拔稳定与破裂面的位置与形状密切相关。

关于破裂面的确定，通过室内模型试验和现场足尺试验获得大量资料，我国的加筋工程规范都采用0.3型，即破裂面在墙的下部接近郎金理论破裂面，上部则与墙面接近平行，交顶面距墙面板0.3处[3]。

3加筋材料长度计算
加筋材料的涉及长度为自由长度与锚固长度之和，即：
(2)
式中：
第层加筋材料的设计长度；
第层加筋材料在主动区内的长度；
当，；
当＞，；
加筋体高度；
第层加筋材料在稳定区内的长度。

4现场施工与沉降观测
该机场的加筋高挡墙设计高度60m，由上而下分为一、二、三、四级，不同的高度段内土工格栅的铺设规格及长度如下（由上至下）：
015米高度段内，为CATT复合土工格栅8030，长度为25米（顶部三层格栅长40米，填筑厚度为0.6米）。

1530米高度段内，为CATT复合土工格栅10050，长30米。

3040米高度段内，为CATT复合土工格栅15050，长37米。

4049米高度段内，为CATT复合土工格栅18050，其中4045米高度段内长度为37米，4550米高度段内长度为45米。

论文发表。

4960米高度段内，为CATT复合土工格栅20050，长45米。

土工格栅应用于土体能改善土体的力学性能，筋材与土体间的相互作用通过填土与筋材间的摩擦力与被动土压力传递。

摩擦力在填土和筋材之间存在相对剪应变的地方产生[4]。

被动土压力在筋材的横筋部位产生，被动土压力通常被认为是最重要的相互作用。

土工格栅的主要作用是抑制填土的变形，承受拉应力或承受剪切和弯曲。

目前施工已经半年，挡墙高度达到30m，据现场沉降和位移观测，工程结构稳定性良好。

在依照加筋土挡墙内部稳定性分析下，得到的设计方案基本可行，双向土工格栅的型号以及铺设长度都在安全的前提下达到了设计的合理性。

5结语
加筋土技术是一门新的土工技术，但由于土体本身的力学性质的复杂多变，而土工合成材料品种繁多，性能各异，并具有明显的蠕变性和温度效应，此外，还要考虑土与筋材介面的相互作用等，单纯靠分析手段来准确估计土与筋材受力是相当困难的。

本文依据土工格栅加筋土挡墙的作用机理进行阐述，从加筋土挡墙内部稳定性进行了独立的分析，介绍了内部稳定性验算方法。

论文发表。

当然，该方法只是片面的理论分析，加筋土挡墙的荷载要同时考虑内部和外部稳定性分析，而且加筋土的设计尚未能完全依靠严密的理论分析方法去解决实际的问题，该项问题有待进一步深人研究。