加筋土挡墙研究综述

　

(重庆交通大学　重庆　400000)

一、引言

众所周知，土体具有一定的抗剪强度和抗压强度，但其抗拉强度却比较弱，就像在素混凝土里加入钢筋能够有效提高混凝土的抗拉强度一样，在土体中加入由各种材料制作的筋材，可以有效提高土体的抗拉能力，可以不同程度地改善土体的强度和变形特性，形成加筋土。加筋土技术的应用范围非常广泛，本文将综合国内外研究成果，详细介绍加筋挡土墙研究现状。

二、加筋土挡墙的理论研究现状

目前加筋土挡墙的理论研究主要集中在设计计算方法的研究，以极限平衡法为主，其次是有限元法。

基于极限平衡法的设计计算方法有很多，包括应力分析法，楔体平衡分析法、滑裂楔体法、能量分析法、剪胀区法等。在极限平衡法的基础上，考虑加筋材料的变形，Gourc引入了筋-土的应变相容体系，提出了“位移法”[1]。而后，Lemonnier将变分法引入了位移法中，提出了一种“位移法”的变体—“变分位移法”[2]。

加筋土挡墙的计算分析是一个非常困难的题目，利用解析法求解相当困难。使用以有限元法为代表的数值计算法是一种重要的方法。

一类是将加筋土挡墙看做一种复合材料来处理，即土体与加筋材料视为一体。在使用什么样类型的复合材料计算模型方面，经历了从弹性，然后从弹性非线性体模型到弹塑性体再到流变模型的发展过程。1972年，Harrison和Gerrard提出把正交各向异性材料的弹性理论用于加筋土[3]。

第二种情况是将集集团挡墙的主要组成部分土体，筋体，面板当做独立的部分分别考虑，然后再将各个分别考虑的部分综合成原来的加筋挡土墙结构。陈慧远(1985)[4]提出了弹性—理想塑性模型的无厚度摩擦接触面单元，能够将加筋土体的接触面特性比较客观地反映出来，具有一定的真实性；安关峰等(2001)[5]提出了关于接触面的三维弹粘塑性模型。

三是采用等效附加应力法。介玉新，李广信[6]提出了等效附加应力法，即把加筋土中筋材对土体的作用力等效成作用于土体的附加应力，这个附加应力沿筋材的方向作用在土骨架上，然后再取加筋土中的土体进行计算。

需要注意的是，虽然有限元法有诸多优点，但是在实际使用的时候有限元法的很多有关参数需要依靠进行复杂的试验来确定，且难以对相关破坏进行定量的判断，这些都限制了有限元法在实际工程中的运用。

三、加筋土挡墙的试验研究现状

加筋土试验研究主要是探究筋材和土体以及它们相互作用时的各种参数，其中的重点之一就是加筋材料和土体之间界面的特性。吴景海[7]、张达德[8]等在大比例直剪试验与拉拔试验的基础上进行了筋土界面特性研究。闫澍旺[9]用自行研制的格栅拉拔设备对有关土工格栅的自身力学特性和筋土界面特性进行了相关研究。

软土地基是土木工程中经常遇到的不良土体地基，为了研究软土地基对加筋挡土墙性能的影响，王潇宇，徐超等[10]利用PLAXIS有限元软件，建立了在软土地基上的加筋挡土墙数值模型，系统地分析了软土地基的不均匀沉降对加筋挡土墙有关特性的影响，在一定程度上阐述了加筋挡土墙在不均匀沉降的软土地基上的沉降规律。

为了研究台阶型加筋挡土墙的相关性质，周春儿，何春光等[11]利用室内的大比例模型试验，结合基于有限元的三维模型，研究了三级台阶式土工格栅加筋挡土墙的结构特性，分析了在不同条件下加筋土体挡墙的性能，对台阶式加筋挡土墙的结构做了优化。

在离心机模型试验的相关方面，一些学者在离心机里作了小比例的加筋土挡土墙模型试验.张师德、杜鸿梁[12]在包裹式挡墙的离心模型试验中,发现包裹面内的实测土压力值大于主动土压力,土压力最大值位于墙体的中高部。黄广军[13]通过离心模型试验研究了包括填土、面板和筋材等影响加筋土挡墙性状的因素。

由于模型试验本身存在一定的局限性，不能客观地反映加筋土体的相关真实的特性，故原位试验虽然在经济性方面比模型试验较差，但在真实性方面却有诸多优点，能够更好的反映实际情况，能够得到更多真实有效地数据。Christopher等[14]利用现场试验研究了加筋土挡墙面板上的侧向土压力的分布情况;Konami[15]利用原型试验研究了加筋土挡墙筋带拉力的分布。

四、结语

本文通过查阅大量文献，比较详细的阐述加筋挡土墙的国内外的研究成果和研究现状。从试验研究和理论研究两个方面对加筋土挡墙的相关研究进行了一定程度的介绍，总结了加筋挡土墙研究方面的相关成果，也指出了当前仍然存在的一些问题。相信随着加筋挡土墙相关研究的一步一步的深入，有关问题必将得到妥善解决，加筋挡土墙技术必将越来越适应土实际工程需要。