挡土墙稳定性验算

马海龙

(黑龙江省路捷交通设施有限公司)

1 重力式挡土墙稳定性验算

1.1 抗滑稳定性验算

为保证挡土墙抗滑稳定性，应验算在土压力及其他外力作用下，基底摩阻力抵抗挡土墙滑移的能力。

如图1所示，在一般情况下

式中:G为挡土墙自重;Ex、Ey为墙背主动土压力的水平与垂直分力;α0为基底倾斜角(°);μ为基底摩擦系数，可通过现场试验确定。无试验资料时，可参考表1的经验数据;γQ1为主动土压力分项系数，当组合为I、II时，γQ1=1.4;当组合为Ⅲ时，γQ1=1.3。

图1 挡土墙的抗滑动稳定

表1 基底摩擦系数μ参考值

1.2 抗倾覆稳定性验算

图2 挡土墙的抗倾覆稳定

0.9GZG+γQ1(EyZx-ExZy)＞0

为保证挡土墙抗倾覆稳定性，须验算它抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力，如图2所示。式中:ZG为墙身、基础及其上的土重合力重心到墙趾的水平距离，m;Zx为土压力垂直分力作用点到墙趾的水平距离，m;Zy为土压力水平分力作用点到墙趾的垂直距离，m。

在验算挡土墙的稳定性时，一般均未计趾前土层对墙面所产生的被动土压力。验算结果如不满足以上要求，则表明抗滑稳定性或抗倾覆稳定性不够，应改变墙身断面尺寸重新核算。

2 浸水挡土墙稳定性验算

作用在浸水挡土墙的力系，如图3所示。

图3 作用在浸水挡土墙上的力系

具体验算方法同前述，只是验算时注意考虑浸水挡土墙的受力特点。

设计浸水挡土墙，应求算最不利水位进行验算。

由于浸水对墙身及填料产生不同的影响，随着水位的涨落，墙的稳定性出现不同的变化。最高水位并不是在所有情况下都是最不利的水位;抗滑稳定系数和抗倾覆稳定系数的最小值，可能同时出现在某一水位，也可能分别出现。因此，设计浸水挡土墙时，须作反复的试算，以寻求最不利的水位。为减少计算工作量，可采用优选法。

下面说明运用优选法求最小稳定系数和最不利水位的步骤，如图4所示，设浸水挡土墙的高度为H，试算水位均从挡土墙基底算起。

(1)求算H1处的稳定系数K1=1，H1=0.618H。

(2)求算H1与对称的H2处的K2，H2=0+(H-H1)=0.382H。

(3)比较 K1和 K2，若 K2＞K1，则舍去[O，H2］区段，求算剩余区段[H2，H］中与H1对称的H3处的，K3，H3=H2+(H-H1)=0.764H。

(4)比较 K1和 K3。K1＞ K3，则舍去[H2，H1］区段求算新剩余段[H1，H］中与H3对称的H4处的K4，H4=H1+(HH3)=0.854H。

(5)比较 K3和 K4。若 K4＞ K3，则舍去[H4，H］区段，求算新剩余段[H1，H4］中与 H2对称的H5处的 K5，H5=H1+(H4-H3)=0.708H。

如此试算三、五次，并将各试算水位的稳定系数K1、K2……绘成K-H曲线，从曲线上找出Kmin(本次为K5)，则其相应的水位(H5)便是最不利水位。

至于基底应力，在一般情况下，它随水位的降低而增大，而在枯水位时接近或达到最大值。故在浸水挡土墙基底应力验算中，通常以枯水位作为验算水位。

图4 用优选法求算最不利水位