加筋土挡墙变形研究现状及其发展趋势

摘 要：加筋土挡墙运用非常广泛，其变形的影响因素和计算方法研究对工程的安全使用及其应用和推广有着重要意义。通过对加筋土挡墙变形的研究现状进行分析，从而预测发展趋势，对将来的研究有一定的指导和借鉴意义。

关键词：加筋土挡墙；变形；发展趋势

引言

近年来，我国经济建设持续发展，随着水利工程、市政工程、高速公路、高速铁路等一系列基础设施建设的开展以及对岩土技术研究的不断深入，新型材料的不断涌现，加筋土技术在工程方面得到了广泛的应用和推广。在国内，这项技术主要应用在交通、水利、市政等行业，尤以加筋土挡墙和加筋土护岸工程居多，多年工程应用实践表明，加筋土技术的推广应用取得了巨大的经济效益和社会效益。

1 加筋土挡墙变形研究现状

我国现行加筋土挡墙设计方法基于试验基础考虑了墙的整体稳定性，加筋体的断裂和抗拔能力，但很少考虑实际工作状态下地基和挡土墙的变形。一方面，相对现行设计方法基于的典型几何尺寸和荷载而言，墙的变形相对较小但对于已经超出经验设计方法考虑范围以内的非标准断面和加载条件下的加筋土挡墙的设计来说，考虑墙的变形性质就显得更为重要；另一方面，通常认为加筋土挡墙作为柔性结构，变形协调能力较强，不需要对地基进行任何处理就可以进行加筋土挡墙工程施工。然而，在工程实践中，不少加筋土挡墙工程在承载力满足要求的情况下由于变形过大而发生坍塌，表明在加筋土挡墙设计中考虑变形的影响和控制的重要性。因此开展针对性的加筋土挡墙的变形研究既具有理论研究意义，也具有现实意义。

各国学者进行了多种加筋土模型试验和数值分析，以最为传统、安全而保守的极限平衡法为主，以及伴随计算机技术发展应运而生的有限元法对加筋土填料、筋材、面板刚度、地基土的压缩性和超载对加筋土结构稳定性的影响、筋土相互作用机理开展了一系列的研究并得到了许多的成果，变形控制设计理论和强度控制设计理论是加筋结构设计的主要理论基础。

通过对工程的现场实测，建立试验模型、建立数值模型对各种形式、高度的多种加筋土挡墙进行了分析，总结了很多的规律、推导出了一些新颖的算法、开发出了新的计算程序、提出了新的理论分析模型，为以后更好的应用这一技术打下了坚实的基础。

1.1 加筋土挡墙变形影响因素

加筋土挡墙墙面水平变形由加筋体的水平变形和墙后非加筋土体的水平变形组成。影响加筋土挡墙变形的因素很多，有地基土的弹性模量、加筋体刚度、加筋体长度、加筋体竖向间距、墙后填料、墙高、面板形式、断面形式、条形荷载、挡墙面板基础等。

各种影响因素的单因素变化和多因素变化所得到的分析结果都是有差异的，这就要求在进行分析的时候充分考虑影响因素的特性。

1.2 加筋土挡墙变形计算

1.2.1 水平变形计算

目前计算加筋土挡墙水平变形的方法主要有三种：（1）采用极限平衡法根据假设的拉筋应力状态计算拉筋应变，通过对拉筋的应变积分计算墙面水平变形；（2）采用有限元方法计算墙面水平变形和拉筋应变，有限元法采用土体非线性模型，利用有限元法程序得出的水平变形结果比较精确；（3）用经验数据分析方法建立设计表图计算墙面水平变形。

1.2.2 垂直变形计算

加筋土挡墙的垂直变形计算与一般的沉降计算方法相同，垂直变形主要是由挡墙下部的地基土的沉降变形和加筋土体的沉降变形两部分组成。地基土的沉降一般包括瞬时沉降、固结沉降、次固结沉降，这三个沉降的总和称为地基最终沉降量，计算方法有弹性力学方法、分层总和法、应力面积法等。在计算加筋土体沉降时需考虑面板材料和面板形式和填料回填程序等问题。

2 加筋土挡墙变形研究发展趋势

加筋土挡墙变形研究发展到现在已经取得了很多的成果，但主要集中在对结构的加筋机理、设计和施工、测试有关的规范的建立和健全阶段等方面，总体来说理论滞后于实践。

现有的加筋土结构数值分析大多假设土和筋材是弹性材料且为各向同性的，这种假设对高分子土工合成材料是不正确的，一般数值计算都没有考虑初始问题，也没有考虑初始状态随时间变化的问题，这就忽视了边界条件和初始条件的设定。今后在数值计算的时候要考虑初始问题，也要设定边界条件和初始条件，这样得出的结果才更准确，更有说服力。传统的分析方法建立在加筋土体的极限平衡理论基础上，即假设破裂面，筋材从土中拔出或拔断来分析加筋土体拉力破坏或粘着破坏时的承载力，无法描述结构的变形机理。

本构模型的选择是数值分析中的重要一环，对分析结果有着重要影响。以后在本构模型的选择，建立从小变形到破坏的全过程数值分析，数值分析与现场原型观测的密切结合，以及各种形式加筋土挡墙研究结果的分析整理都需要更加深入的研究。尤其在加筋土挡墙变形的公式方面，不少专家和学者都提出了计算公式，但基本上都是由特定的工程推导而来，考虑的影响因素并不周全，并不能准确反映挡墙的变形情况。通过分析各种因素对挡墙变形的影响，归纳出包含各种影响参数的水平和竖向变形公式值得研究。

3 结束语

加筋土挡墙变形研究取得了丰富的成果，但是很多理论知识、数值模型都还不成熟，需要不断的完善和补充。各种理论计算方法应该更加接近工程实际才能有深刻的指导意义，才能为工程项目提供有价值的参考依据。

参考文献

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[2]贺会团，蒋丽霞.基于变形控制的加筋土挡墙设计方法[J].水运工程，2010.

[3]杨广庆，周敏娟，张保俭.加筋土挡土墙水平位移研究[J].岩石力学与工程学报，2005.

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作者简介：何伟（1989，12-），男，硕士，主要从事港口、航道及近海工程设计。