[发明专利]膨胀土中刚性挡墙上最大侧向压力计算方法

说明书

本发明提供了膨胀土中刚性挡墙上最大侧向压力计算方法，为膨胀土地区相关支挡结构的设计提供依据，满足实际工程需要，保证支挡结构的安全性。该方法包括以下步骤:①通过现场或室内试验确定墙背不同深度处膨胀土的天然含水率w_n(Z)，单位％；墙后膨胀土的缩限w_s，单位％；墙后膨胀土的胀限w_e，单位％；②通过室内试验确定恒定体积条件下墙后膨胀土由缩限增湿至饱和时产生的竖向膨胀力p_sp，单位kPa；③通过现场调查实测或相关技术标准，确定工程所在地区膨胀土大气影响急剧层深度L，单位m；④通过以具体公式确定膨胀土中挡土墙墙背不同深度处的最大侧向压力。

技术领域

本发明涉及土木工程设计技术领域，尤其涉及膨胀土中刚性挡墙上最大侧向压力计算方法。

背景技术

刚性抗滑挡墙是防治膨胀土边坡浅层滑动的主要措施之一。由于刚性支挡结构的变形能力较差，墙后膨胀土在地表水下渗而产生膨胀变形时受到约束，使作用在挡墙上的侧压力显著增大，其增幅甚至超过静止土压力，常造成刚性挡墙出现失稳、断裂等破坏现象。当刚性挡墙墙后的膨胀土增湿达到完全饱和状态时，作用在挡墙上的侧压力达到最大值。

目前刚性支挡结构相关规范、规程、标准以及文献中均未就膨胀土中刚性挡墙在膨胀土膨胀时墙背上最大侧向压力的大小、分布模式以及缓冲层对膨胀力的影响等给出明确、统一的计算方法。工程实践中多依靠设计人员的经验，基于常规库仑土压力乘以一定放大系数以确定膨胀土作用在挡墙上的侧压力。此种方法在确定挡墙侧压力上具有很大主观性和不确定性，常造成因设计抗力不足而导致的挡墙倾覆、断裂等破坏，或因设计过于保守而导致的造价过高以及资源和材料的浪费。可见，膨胀土工程中改方面存在明显的技术不足，工程实践迫切需要刚性挡墙上最大侧向压力计算方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种膨胀土中刚性挡墙上最大侧向压力的计算方法，以合理确定膨胀土刚性挡墙墙背不同深度处最大侧向压力的大小，为膨胀土中支挡结构设计提供依据，满足实际工程需要。

为了达到上述目的，本发明提供了一种膨胀土中刚性挡墙上最大侧向压力计算方法，包括：

S1：确定墙背不同深度处膨胀土的天然含水率w_n(Z)、墙后膨胀土的缩限w_s以及墙后膨胀土的胀限w_e；

S2：确定恒定体积条件下墙后膨胀土由缩限增湿至饱和时产生的竖向膨胀力p_sp；

S3：确定工程所在地区膨胀土大气影响急剧层深度L；

S4：通过以下公式计算膨胀土挡土墙墙背不同深度处的最大侧向压力：

其中：

式中：

p(Z)为挡墙墙顶以下深度为Z处墙背承受的最大侧向压力，单位kPa；

p_ep(Z)为墙顶以下深度为Z处墙背承受的库仑土压力，单位kPa；

k₁为缓冲层修正系数，k₂为膨胀力修正系数，k₃为第一膨胀力比例系数，k₄为第二膨胀力比例系数；

p_v(Z)为墙顶以下深度为Z处的膨胀土在等体积条件下从天然含水率开始增湿到饱和时产生的竖向膨胀力，单位kPa；

w_n(Z)为墙顶以下深度为Z处的膨胀土的天然含水率；

w_s为墙后膨胀土的缩限，单位％；