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1、挡土墙设计方法的改进挡土墙设计方法的改进 【摘要】本文当中，主要是从这么多年以来的工程操作实践经验和各种理论的研究为前提，再结合地球引力场的概念，分析了挡土墙工作最为明确的工作方法，并对这些方法进行了一个切实可行的分析。发现得出在挡土墙当中，挡土墙的底部与接触岩土体之间的摩擦力是稳住挡土墙最关键的力量。并提出了相应的操作模式，以及对实际的工程操作例子进行了分析研究。 【关键词】挡土墙；工作机理；计算方法 中图分类号： S611文献标识码：A 文章编号： 引言 挡土墙是一种支撑阻挡的架构形式，一般是在土木工程和岩土工程当中使用的比较多。一个工程项目的架构支撑是否牢固，很大程度是取决于挡土墙是否稳
2、定，挡土墙的稳定是通过科学的计算方法与设计工作共同得到的。计算挡土墙的时候，一般使用的方法是库仑理论、郎肯理论、瑞典圆弧法等等大约三十余种方法，这些所有的方法没有哪一个是最好的，也没有哪一个是最差的，都有各自的特点和优势，难以将这些方法进行排序，但是也没有哪一种方法可以完美的套用在任何一项工程当中，也就是没有哪一项理论是万能的。造成这种形式的出现原因是人们没有从本质上面了解清楚挡土墙所承受的侧压力到底从何而来。长期的土木工程与岩土工程的建设工作当中，经过人们不断的总结和分析，发现挡土墙遭受的侧压力实际上是来自于地心引力。以这个最为依据，本文当中对于挡土墙的新的设计思路提出了相应的策略，也给出了
3、相应的计算办法。将地心引力场作为基本前提而进行的挡土墙的设计方法，在长期的工程应用当中收到了不俗的成效。 1.以地心引力作为引力场的挡土墙受力研讨 地心引力制约着地球上的每一项物质，是地球上各种力最基本的受力来源。以地心引力作为引力场的挡土墙的基本受力图可以参见下图（图1）挡土墙的标标准高度设为H1，挡土墙顶端的标准高度设为H3，在和岩土层交接地方的挡土墙的标准高度设为H2.为了把计算的过程简单处理，不要那么复杂，可以把地球看成一个正圆，这样子计算的时候考虑的外在因素就可以少一些，计算的过程会显得更加的简单。把挡土墙渗透在岩土层的那一部分设为AB，这一部分可以看成是岩土层的一部分，也就是认为挡
4、土墙渗透在岩土层当中的那一段是岩土层本身的一部分，这样做的目的也是为了简化计算的过程，在分析侧压力的时候可以不用考虑这个部分。将地球平均半径设为R，R的值为6371000米，将地球的中心设为O。在受到地心引力的情况下，会对挡土墙产生侧压力的岩土层区域设为BCWXYB，在本文当中为了方便描述，将其简称为测压区。本文当中涉及到的所有单位一律为弧度1。 假设在测压区当中，有一个质量是dq的微型元素T，微型元素T遭受到的地心引力设为N，也就是说N=dq，那么就可以把N分解成和挡土墙的侧边压力非水平的一股dN，以及这个侧边力的垂直切力dN，把这个切向力和非水平压力之间的夹的角度设为d8，整个测压区就可以
5、看成是由很多个像T一样的微型元素组成的，在测压区当中，每一个不一样的微型元素非水平压力与切向力之间构成的角度，变化区间都是在0，之间。这当中的值无限趋近于0，也就是说是一个非常小的数值，那么相应的表示这个角度的值也很小2。根据以上的分析，可以列出如下的一个式子： dN=dqsin(d8) (1) 在前文当中分析了，因为非水平压力和切向力之间的角度非常的小，也就是d8非常的小，因此可以将上面的式子进行简化，得到sin(d8)=d8这样一个新的关系，那么根据这个关系，可以再列出一个新的式子表示挡土墙的侧边产生的侧压力dN，如下所示： dN=dqd8(2) 那么进一步进行推算，测压区当中每个微型元素
6、对挡土墙的侧边造成的总共的侧压力可以设为Q，式子可以如下列出： Q= dN= dqd8=m (3) 在上面这个式子当中，m表示的是测压区所有岩土的重量。假如把测压区横段截断，将横截面的面积设为S，遭遇侧压力的挡土墙的宽度设为L，测压区当中的岩土的体积平均密度可以设为V，那么就可以得到以下的一个式子: M=SLV （4） 因为地心引力的关系，挡土墙的侧边遭受到的全部的侧压力设为Q，那么又可以设置一个新的式子就是： Q=SLV （5） 在上面这个式子当中，=tan-1BY/(R+HB) 由此可以再得出一个新的式子，就是地心引力在挡土墙的侧边产生的平均分布的侧边压力W是: W=Q/L(H3-H2)
7、=SLV/L(H3-H2) =SV/(H3-H2) (6) 测压区当中横断面的面积S，要想得到这个值，只需要通过地形横断面的图形就可以计算得到了，在进行计算过程当中，把测压区的地形横截面的面积的封闭曲线当成是一个转折点，开始进行相应的计算工作，把计算的特点按照顺时针的顺序排列，并进行相应的编号，从一开始，一直到n.通过对地形横截面的坐标进行研究分析，可以获得测压区当中的横截面的面积S，具体的式子如下图所示： 2.实例分析 在某地的挡土墙的形状是梯形，横截面顶端的宽度为0.5米，设这个顶端宽度为a,横截面的底部的宽度设为b，长度是2.5米，横截面的高度设为L，数值是0.6米，当中,用于设计的参数
8、是H1，H1=133.092米，H3=139.350米，H2=133.401米，挡土墙的外形结构可以参见图1.那么将这些数值带入到上面的式子当中，可以计算出S的值是14439平方米，BY=441.537米。 得到了BY的长度，那么就能够把测压区的地心角度计算出来，=6930273975x10-5弧度，同样能够得到测压区当中所有岩土的平均密度是V=2285(kN/立方米）。 根据上文当中的六号式子可以将测压区当中平均分布的压力W计算得出为3844千帕。 在将相关的数据带入到五号式子当中，能够得出地心引力在挡土墙的侧边造成的总共的压力为1372（kN）。 挡土墙的高度也能够通过计算得出为6.258
9、米，挡土墙的整体体积通过计算得出为5.6322立方米，挡土墙的密度均值为26.19（kN/立方米），进一步可以计算得出挡土墙和接触到的土岩之间最大的摩擦力是0.1。通过这个例子，能够发现挡土墙的抗剪强度是0.21MPa，这个数值要比测压区的平均分布的压力要大很多，因此这个挡土墙并不会遭受到剪切力的破坏，稳定性能会更好3。 3.结语 在本文当中，是把地心引力当做引力场，将挡土墙的设计方式和测压区的横断面积进行联系，在图1当中，测压区当中的每一个点，分布的位置和形状之间都没有必然的联系，每个点之间发生了位置的变化，同样的，测压区当中的横截面也会发生相应的改变，那么侧压力的分布也会发生相应的改变了。因为经过了长期的实践经验，所以在本文当中的描述都是建立在实际的操作经验之上的，而且不但在挡土墙上的使用具有非常鲜明的现实性意义，还能够使用在基坑工程当中，或者是其他各类防滑桩建设工作当中，都能够有良好的应用操作性能，所以这套方法的实用性还是很强的。 【参考文献】 1:程伟翔；宋卫国；石伟南等.档土设计方法的改进J.矿治工程.2009（03） 2:余宏明,胡艳欣,唐辉明;红色泥岩风化含砾粘土的抗剪强度参数与物理性质相关性研究J;地质科技情报;2002（04） 3:姚海林,郑少河,李文斌;降雨入渗对非饱和膨胀土边坡稳定性影响的参数研究J;岩石力学与工程学报;2002（07）-最新【精品】范文
