重力式挡土墙设计
3.4 重力式挡土墙的土压力理论计算
挡土墙在墙背土压力作用下，背离填土方向移动，这时作用在墙背上的土压力将由静止土压力逐渐减小，当墙后土体达到极限平衡，并出现连续滑动面使土体下滑，这时土压力减小到最小值，产生主动土压力，主动土压力计算通常采用朗肯理论或库伦理论。前已叙述，工程建设中重力式挡土墙破坏大多是转动倾覆失稳。因此，在设计重力式挡土墙墙背形式时，为了能减小主动土压力的作用，提高挡土墙的稳定性，通常采用各种形式的折线形墙背，采用库伦理论的基本原理，按照最大主动土压力确定破裂土体的大小，但采用这类方法来进行计算，得到的抗倾覆稳定系数是否是最小值，应值得进一步探讨。也就是说按照最大主动土压力确定的破裂土体的大小，二者不一定相同，不存在对应的关系。折线形墙背主动土压力计算通常采用的延长墙背法将挡土墙人为分成上、下两个墙体，忽略了挡土墙的整体工作特性，实际上使用这种方法计算，客观上造成了计算同一个墙背主动土压力却对应两个不同的墙后破裂土体，违背了挡土墙墙背土体破坏时的整体一致性原则，在现实工程中是不可能发生的。
挡土墙向墙前土体方向移动，从而使墙前土体达到极限平衡状态时，产生被动土压力。墙前被动土压力对墙体起稳定的有利作用；其计算方法有两种:朗肯被动土压力和库伦被动土压力。库伦理论假定滑动面是平面，但实际滑动面是曲面，这对主动土压力计算引起的误差一般不大，而对被动土压力引起的误差很大，这是不安全的，故实际计算一般不采用库伦理论的被动土压力，而采用朗肯理论计算被动土压力。挡土墙设计中，目前仅从安全考虑，而不区别具体情况，一律不计及墙前被动土压力对墙体的有利作用是不恰当的，它造成材料上的极大浪费，增加了工程造价。在墙前土体得到可靠保护的情况下，如墙前土体表面有各种形式的铺砌层或其它防护措施能确保土体不被破坏时，应当计及被动土压力的作用以达到降低工作造价的目的。墙前被动土压力的完全发挥需要产生较大的墙体位移，而过大的墙体位移在工程结构中是不允许的，因此必须对被动土压力的理论值进行折减。根据经验，一般取被动土压力的1/3值进行设计是安全可行的。所以墙前被动土压力可按式(5)进行计算。
Ep?12HKp (5) 6?式中，H——挡土墙基底至墙前土体地面线之间的距离，即挡土墙墙趾埋深； γ——墙前土体的容量 Kp——被动土压力系数。
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重力式挡土墙设计
规范规定，公路挡土墙基础埋深在一般土质中要求至少1m。在设计时，据地形和土质情况，埋深有的可达2~4m以上。以下实例可以说明考虑Ep的必要性。
例:某挡土墙墙背竖直，墙高6m，水平填土无超载作用，墙背填料φ=35°，γ=18Kn/m3，δ=φ/2，埋深1.5m，地基土体γ=17Kn/m3，φ=22°，C=11kPa。
按库伦理论算得Ea=79.70Kn/m，据式(5)算得Ep=22.17Kn/m，Ep与Ea比较可知，Ep占Ea的27.8%；由此可见，如果考虑Ep的作用，则可以达到减小挡土墙断面尺寸的目的，进而可以降低工程造价。
对墙后直线填土且无超载的挡土墙，库伦理论认为土压力的作用点位于下三分点，这种情况只有在土压力沿墙高线性分布时才是正确的；而实际上，挡土墙墙背土压力沿墙高呈非线性分布，故土压力的合力作用点也是依墙背不同倾角，不同光滑程度以及不同填土性质而有所变化。文献[4]按下述两种情况推导出了水平直线填土且填土为均质、各向同性的理想松散体挡土墙土压力合力作用点的位置。土压力合力作用点距墙底的距离ZP为
Zp=Kh (6)
K=(tgθ-tgα)[tg(θ±φ) tg (α±δ)]/3[tgθtg(θ±φ)- tgαtg (α±δ)] (7) 式中，H——挡土墙墙高； θ——墙后填料破裂角； α——挡土墙墙背倾角； φ——墙背填料磨擦角；
δ not；——填土与墙背的内磨阻角。
式(7)分两种情况，当计算主动土压力时，“±”取“ ”号；当计算被动土压力时，“±”取“-”号。
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结 论
综上所述，在重力式挡土墙设计时，工程设计人员应做到结合日常的工作经验，既遵循规范设计方法，又要针对具体挡土墙的实际情况，科学灵活运用基本理论，对挡土墙受力进行合理分析，设计出既经济合理、又安全可靠的结构类型挡土墙。施工单位在施工过程中要严格地保证施工质量，遵守施工规范，防止因修建问题而影响工程质量。
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重力式挡土墙设计
参考文献
[1] 彭胤宗，刘兴奇，刘昌清.重力式挡土墙稳定性可靠度的探讨.路基工程，1993.01. [2] 潘盂永.灰土垫层法在铁路重力式挡土墙湿陷性黄土地基处理设计中的探讨.铁道勘察，2008.1，
[3] 罗一农.重力式挡土墙可靠度设计方法研究.铁道工程学报.2007.8.
[4] 成青，黄太华，谭萍.带钢筋混凝土底板的重力式挡土墙设计.岩土工程界，2004.04. [5] 包燕燕.某重力式挡土墙设计分析.中国水运(理论版).2006.06.
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