降雨條件下路肩墻墻背受力分析

常鋒

摘? 要：擋土墻是路基常用的支擋結(jié)構(gòu)之一，文章以擋墻為分析對(duì)象，考慮降雨入滲使路基墻后填土基于初始地下水水位變?yōu)榉秋柡蜖顟B(tài)并有排水體產(chǎn)生穩(wěn)定滲流時(shí)，墻體的土壓力大小變化。

關(guān)鍵詞：路肩墻;基質(zhì)吸力;降雨入滲

中圖分類號(hào)：U417.1+1? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）16-0061-03

Abstract： Retaining wall is one of the commonly used retaining structures of roadbed. In this paper， taking the retaining wall as the analysis object， considering rainfall infiltration， when the backfill behind the roadbed wall becomes unsaturated based on the initial groundwater level and steady seepage occurs in the drainage body， the earth pressure of the wall changes.

Keywords： shoulder wall; matrix suction; rainfall infiltration

引言

降雨是一種常見的自然現(xiàn)象，同時(shí)也是導(dǎo)致路基等眾多工程失穩(wěn)破壞的主要原因之一;擋土墻是填方路基和半填半挖路段路基的常用支擋結(jié)構(gòu)物之一，分析路基擋墻墻背所受的各種力對(duì)于確保路基的穩(wěn)定性和耐久性十分必要，土壓力是主要的荷載之一。在路基擋墻的設(shè)計(jì)中通常會(huì)布置排水系統(tǒng)，目的是把路基工作區(qū)的土基含水量降低到一定的范圍，若土基含水量過大、排水不良就可能會(huì)引起土質(zhì)濕軟、土體強(qiáng)度降低進(jìn)而引發(fā)一系列的災(zāi)害。趙明華[1]等探討了IEM和FDEM降雨模型雨水入滲路基的機(jī)理，并且推導(dǎo)出了降雨作用下雨水入滲路基深度公式;張常光、趙均海[2-3]等基于非飽和土雙應(yīng)力狀態(tài)變量，考慮中間主應(yīng)力效應(yīng)，建立了非飽和土抗剪強(qiáng)度及土壓力的統(tǒng)一解;王俊杰[4-5]等考慮飽和填土穩(wěn)定滲流分別在荷載、地震力等作用下的土壓力進(jìn)行了研究。本文基于現(xiàn)有的飽和土和非飽和土土壓力理論，并結(jié)合降雨入滲模型的相關(guān)研究成果，分析在降雨條件下，雨水入滲路基一定深度，受地下水位的影響時(shí)，路基墻后填土作用于墻體上的受力情況。

1 所研究的問題及基本假設(shè)

1.1 研究問題的描述

1.2 基本假定

在實(shí)際工程中，受地形、巖性、滲流、施工等一系列因素的耦合影響，使得路肩墻上設(shè)計(jì)土壓力的具體計(jì)算問題復(fù)雜化，為了計(jì)算簡(jiǎn)化，需要對(duì)具體問題理想化，現(xiàn)做如下的假設(shè)：

（1）滿足庫侖土壓力理論的基本假定。

（2）墻背豎直的剛性擋土墻，填土面水平，路基填土是均質(zhì)各向同性的土體。

（3）墻底處在水平無限延伸不透水的地基上，墻背設(shè)有排水系統(tǒng)，降雨入滲為垂直入滲，不考慮其他水力擴(kuò)散，地下水通過排水體為穩(wěn)定滲流，遵從Darcy定律。

2 墻體主動(dòng)土壓力計(jì)算

2.1 非飽和土抗剪強(qiáng)度

3 算例分析

由表2計(jì)算結(jié)果可知，在降雨時(shí)間為2d時(shí)，雨水入滲路基墻后土體的深度并未達(dá)到初始地下水位，所以對(duì)地下水位沒有影響;當(dāng)持續(xù)降雨6d、10d時(shí)，雨水入滲的深度大于地下水位距離地表的距離，對(duì)地下水水位進(jìn)行補(bǔ)償，使得地下水位升高，此時(shí)擋墻所受的土壓力均在增大，綜合有無排水體可知，設(shè)有排水體的擋墻所受的土壓力在地下水位升高時(shí)，比沒有設(shè)排水體的擋墻的土壓力值增加的要大。

4 結(jié)束語

準(zhǔn)確的分析路肩墻的受力對(duì)于路基的設(shè)計(jì)非常重要，當(dāng)路基擋墻后填土體有地下水時(shí)，且較高時(shí)，為了降低地下水水位需要設(shè)置排水體，雖然不設(shè)排水體時(shí)，擋墻所受的土壓力相對(duì)設(shè)排水體時(shí)較小，但地下水對(duì)路基墻后土體的軟化滲透會(huì)加劇路基的損壞，所以必須要設(shè)置排水體進(jìn)行排水處理。

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