东莞南城区能源厂组合式挡土墙失稳分析及处理措施

挡土墙病害和破坏形式主要有:滑移、倾覆、墙身开裂等,并且主要考虑一级或单级挡墙的破坏。本文通过对东莞南城区能源厂重叠式组合挡土墙失稳观察,提出其破坏形式除了一般挡土墙具有的常见病害倾覆之外,还伴随有该类挡土墙特有的灾害流土的发生,本文从定量、定性两方面对该失稳挡墙进行了具体分析,最后,根据分析结果对该挡墙提出了具有针对性的处理措施。通过对该挡土墙的分析总结,为今后该类挡土墙的设计、施工提出了极具借鉴价值的建议。     

基岩面形状对土体变形破坏的影响实验研究

采用离心模型试验研究基岩面形状对重力式加筋挡土墙土体变形破坏的影响,基岩面形状设置为直线形和台阶形,直线情况下基岩与挡墙分别围成三角形和梯形,台阶则分为两级台阶和三级台阶,试验共进行4组。试验结果表明,水平位移和沉降变化剧烈的位置主要在土体顶部靠近挡墙的位置,近岩面处土体水平位移和沉降都比较小;在挡土墙底部基岩与挡墙之间应当有足够的水平距离才有利于土体的稳定;基岩与挡墙所围形状为三角形时对土体的变形和稳定最为不利,基岩与挡墙围成梯形或基岩为台阶形时对土体稳定比较有利。     

考虑抗拉强度的黏性填土挡土墙主动土压力计算

挡土墙后黏性土处于主动土压力状态时,墙顶一定深度范围内会产生裂缝,使其较大范围形成零压力区即开裂深度,关于开裂深度问题一直没有得到很好解决。针对变分法求解黏性填土主动土压力中未考虑裂缝的情况,通过一个算例说明了黏性填土表面在主动土压力状态下会产生裂缝。采用折线简化摩尔?库仑强度包络线,利用实际的土体抗拉强度推导了墙背土体开裂深度的计算公式。根据滑裂面上端点的应力边界状态和几何边界条件,对土压力变分计算方法进行了改进,使主动土压力的不确定问题变成了确定性问题。分析了填土内摩擦角、黏聚力、抗拉强度对开裂深度的影响,结果表明,随着内摩擦角和内聚力的增大,土体开裂深度逐渐增加,滑裂面向墙背方法偏移,土压力减小;随着土体抗拉强度的增加,开裂深度逐渐减小,土压力减小,当抗拉强度大到足以抵抗土体的开裂破坏,墙后土体开裂深度为0,这时土压力不再受抗拉强度的影响。     

顶部条形基础作用下加筋挡墙性能的试验研究

针对加筋挡墙顶部受条形基础载荷作用时的工作性能开展试验研究,分析条形基础距挡墙面板距离对基础极限承载力、加筋挡墙变形特点、筋材应变和破坏模式的影响。试验结果表明：基础极限承载力随基础偏移距离 增加呈现先增大后减小的趋势,且在 为 （ 为挡墙高度）时达到最大值;条形基础加载至破坏前一级载荷时,基础沉降与挡墙高度比值均小于2%,面板水平位移与挡墙高度比值均小于1%,且当 小于0.6时,面板顶部水平位移明显大于中底部;各层筋材中应变最大值随 增加而逐渐向远离面板方向发展,且筋材最大应变由最初出现在顶层而转向中间层;顶部受条形基础载荷作用下加筋挡墙破坏以3种模式为主,即顶层面板挤出的浅层破坏、破坏面沿基础边缘发展并向深部推进和加筋挡墙整体破坏。     

震裂边坡稳定性极限分析

地震导致山体大范围开裂松动,使岩体裂缝（隙）张开、扩展进而形成危险的震裂边坡。裂缝是控制震裂边坡变形破坏的切割边界和滑移边界,为此,考虑裂缝扩展、裂缝充水和地震影响,采用极限分析上限法对汶川地震震中附近的一实地震裂边坡的稳定性变化进行分析。计算结果揭示了随裂缝扩展延伸,在雨水、地震作用影响下震裂边坡稳定性变化规律,为类似边坡的分析评价与工程治理提供了理论依据。     

鄂西北山区降雨型边坡失稳模式和评价方法

2003年6月的一次连续降雨诱发了鄂西北山区郧漫公路沿线多处边坡失稳。根据边坡岩土体的组成和结构特征,总结出了5种典型的暴雨型边坡失稳模式:浅层堆积体滑移、含软弱面顺层滑移、切层边坡水压劈裂破坏、碎裂岩似弧形追踪破坏和块裂岩楔体滑移。根据边坡破坏特点和降雨作用形式提出了相应的评价方法,认为浅层堆积体在暴雨下含水量,即85%~100%液限含水量时易发生滑移,通过平面无限斜坡评价法计算边坡稳定性;含软弱面顺层边坡及块裂楔形体均为剪切滑移失稳,采用简化的刚体极限平衡法计算其稳定性;切层边坡中陡倾裂缝经历了卸荷张开－水压开裂－贯通破坏的过程,通过Ⅰ型裂缝扩展判据评价边坡稳定性;碎裂岩边坡发生类似弧形滑移的追踪破坏,采用连续介质圆弧法计算边坡稳定性。     

基坑挡墙变位诱发地表沉陷的模型试验研究

针对刚性挡墙不同变位模式,对基坑开挖过程中地表沉陷规律进行模型试验研究。开展的模型试验分别模拟了挡墙在平移（T模式）、绕墙趾转动（RB模式）和绕墙顶转动（RT模式）3种基本刚性变位模式下诱发的墙后地表沉陷,得到了土体沉陷曲线的分布规律。结果表明,挡墙平移时,墙后地表沉降呈勺型分布,最大沉降紧靠墙背处;挡墙绕墙趾转动时,墙后地表沉降近似呈三角形分布,最大沉降紧靠墙背处;挡墙绕墙顶转动时,墙后地表沉降近似呈抛物线分布,最大沉降位于距墙背一定距离的位置处。挡墙变位距离相同时,对于绕墙趾和绕墙顶转动模式,墙后土体沉陷的面积基本相等,两者沉陷面积之和近似等于平移模式的土体沉陷面积,另外,挡墙变位面积与墙后土体沉陷面积也近乎一致。将试验观察的沉陷曲线与既有的解析解作了对比分析,验证了二者的一致性。     

汶川8.0级地震液化震害及特征

通过现场详细地调查,归纳总结了汶川地震液化导致的工程震害的现象、分布、规律和特征。结果表明,此次地震液化震害现象显著,位于德阳地区的3个液化区域震害严重,都江堰地区、绵阳游仙区以及江油市区的3个液化区域震害中等,其他地区轻微,液化震害分布与液化分布有一定关系,但二者有所不同;液化场地上房屋均不同程度受损,其中结构性差的房屋会直接倒塌,设有圈梁、构造柱的房屋,液化也会导致其整体倾斜、下沉、开裂;学校液化震害具有典型性,部分校区大面积液化,地裂缝纵横,地基不均匀沉降严重,主体结构开裂、倾斜,功能丧失。这次液化震害具有3个显著特征:(1)只要液化出现的地方,震害均比周围重,没有减震现象;(2)Ⅵ度区不仅有液化现象,而且有明显的液化震害;(3)液化伴随地裂缝,是构成此次地震液化震害的主因。     

柱状节理玄武岩隧洞破坏模式及其力学机制模拟

柱状节理岩体由于其内部赋存大量的隐节理面,开挖卸荷后极易出现隐节理面开裂松弛等特征,导致其破坏模式异于一般岩体。其破坏模式主要受到异常发育的节理面和较高地应力的共同作用影响。由于柱状节理岩体节理面发育,岩体结构控制型破坏占主要部分,包括单临空面节理面滑移（塌方）、多临空面节理面滑移（塌方）、与错动带、断层等弱面相组合的坍塌等破坏模式;应力控制型破坏主要为河谷侧顶拱喷层开裂;应力-结构面型破坏主要为岩性交界处的节理岩体塌落等。柱状节理岩体表层主要发生柱内竖直隐节理面和柱间节理面的拉破坏,而围岩内部的柱状节理主要发生柱间节理面的剪切破坏。因此,现场柱状节理的支护也应主要包括两个方面：以喷射混凝土钢纤维来阻止柱状节理岩体表层的张性开裂,以系统锚杆来控制柱状节理岩体内部的剪切破坏。     

任意柔性挡墙变位诱发地表沉降的解析理论预测

将任意挡墙水平变位模式分解为抛物线柔性模式和梯形刚性模式,并通过求解平面应变方程,得到挡墙在抛物线柔性变位模式下的理论解,给出地表土体的沉降曲线,分析土体沉降规律,同时将理论解应用于工程案例分析,通过与4个基坑开挖实例沉降归一化曲线的对比,分析解的适用性。结果显示,当挡墙发生抛物线变位模式时,地表沉降整体规律为向下凹槽型,最大沉降发生在距离墙背一定距离处,与实际情况相符。理论解形式表明,最终的表达式与弹性参量无关;归一化的沉降曲线显示,理论预测的最大沉降位置与实测值接近,且土体沉降模式与实测结果一致,说明理论解是合理的。     

L型挡土墙滑裂面确定方法与地震稳定性分析

提出了L型挡土墙两种破坏模式,即长踵板式和短踵板式,且破坏模式受几何参数和物理力学参数影响。研究了两种破坏模式下L型挡土墙滑裂面确定方法和地震稳定性问题,界定了两种破坏模式的临界条件。考虑第二、第三滑裂面产生条件,应用极限分析运动学原理,建立地震荷载作用下L型挡土墙临界状态方程,推导出地震加速度系数表达式。根据极值原理,给出最优解,从而计算得到临界屈服加速度系数及其对应的滑裂面倾角。通过算例分析可知：临界屈服加速度系数小于M-O公式法,长踵板式L型挡土墙滑裂面倾角与坦墙判别公式结果相同,且滑裂面之间的夹角等于90o-φ,即与滑移线场的结论相同。短踵板式L型挡土墙滑裂面夹角近似等于90o-φ。     

地震条件下悬臂式挡墙主动土压力的极限分析方法

为确定地震条件下悬臂式挡土墙主动土压力,考虑假想坦墙墙背的可能不同位置,给出了墙后填土5种可能的失稳破坏模式;在此基础上,采用拟静力法,基于极限分析上限定理,推导了作用于坦墙墙背上的地震主动土压力计算公式,包括填土性质、填方坡面倾角、踵板长度、墙体高度、水平及竖向地震影响系数等多因素,其中除填土黏聚力与竖向地震影响系数与该土压力呈线性相关性外,其余因素呈非线性影响。实例分析表明,基于本方法地震土压力而计算的墙体抗滑与抗倾稳定系数,多数情况下均比经典的Mononobe-Okabe法略偏大;在填土中存在第二破裂面情况下,以踵板下边缘作为假想墙背端点的计算模式相对略偏不安全;竖直假想墙背模式相应的土压力计算值最小,但相应的墙体稳定系数却不一定最大。     

地震液化条件下重力式码头的变形破坏机理

现场调查发现在神户地震期间重力式码头破坏时都发生了相当大的侧向位移，因此，阐明挡土墙有变形机理对于改善抗震设计具有十分重要的意义。为此，根据相似原理设计了重力式码头的地基模型，进行了一系列的振动台试验。试验结果表明：基底土的强度降低和局部液化是挡土墙变形破坏的主导因素。墙后动土压力的增加为挡土墙的运动提供了条件。在液化条件下重力式码头地基的运动以侧向位移为主。重力作用是地基侧向运动的主要影响因素。减少作用于挡土墙上的动土压力和充分填实基底下的砂土是增加重力式码头抗震稳定性的重要措施。     

Seismic Retrofit of Gravity Retaining Walls for Residential Fills Using Ground Anchors

Failure of several gravity retaining walls in residential areas built on reclaimed land, during the October 23, 2004 Chuetsu earthquake in Niigata Prefecture, Japan, determined the authorities to consider the seismic retrofit of the walls in order to mitigate future similar disasters in the urban environment. This study addresses the effectiveness of ground anchors in improving the seismic performance of such retaining structures through a sliding block analysis of the seismic response of an anchored gravity retaining wall supporting a dry homogeneous fill slope subject to horizontal ground shaking. Sliding failure along the base of the wall and translational failure along a planar slip surface of the active wedge within the fill material behind the wall were considered in the formulation, whereas the anchor load was taken as a line load acting on the face of the gravity retaining wall. The effects of magnitude and orientation of anchor load on the yield acceleration of the wall-backfill system and seismically induced wall displacements were examined. It was found that for the same anchor orientation, the yield acceleration increases in a quasi-linear manner with increasing the anchor load, whereas an anchor load of a given magnitude acting at various orientations produces essentially identical yield accelerations. On the other hand, the computed earthquake-induced permanent displacements of the anchored gravity retaining wall decrease exponentially with increasing magnitude of anchor load. Additionally, the influence of backfill strength properties (e.g., internal friction angle) on the seismic wall displacement appears to diminish considerably for the anchored gravity retaining wall. A dynamic displacement analysis conducted for the anchored gravity retaining wall subjected to various seismic waveforms scaled to the same peak earthquake acceleration revealed a good correlation between the calculated permanent wall displacements and the Arias intensity parameter characterizing the input accelerogram.     

对基坑抗隆起稳定安全系数的改进

基坑的平面形状、尺寸以及围护结构的入土深度都会影响基坑的抗隆起稳定性,但现行规范推荐的抗隆起稳定安全系数算法均不能反映这些因素的综合影响。为解决这一问题,区分不同情况,对基坑底隆起破坏可能的模式做了必要的分类,分别给出了不同破坏模式情况下抗隆起稳定安全系数的计算方法。基于此方法,基坑围护结构的强度、刚度和入土深度都会影响基坑的抗隆起稳定性。计算分析表明,无论是对于排水情况还是不排水情况,狭窄基坑都具有更好的稳定性,而围护结构的入土深度可提高基坑的稳定性。改造后的基坑安全系数使传统算法可以考虑更多因素,为狭窄基坑缩小围护结构入土深度提供了一个理论手段。     

Experimental study on seismic performances of geogrid striped-reinforced waste tire-faced retaining wallsEI北大核心

废旧轮胎胎面挡土墙是一种有效利用废旧轮胎的理想途径,但直立的模块式废旧轮胎胎面挡土墙不能承受高强度的地震作用,因而提出格栅条带式加筋的方法提高其抗震性能。根据土-结构动力相似体系,设计格栅条带式加筋废旧轮胎胎面挡土墙振动台试验模型,考虑地震强度、地震波、格栅加筋长度、格栅加筋间距以及墙面坡度的影响,分析胎面墙体与回填料加速度、墙体侧向位移、墙顶表面回填料沉降以及墙背动土压力等地震响应特征,并与无加筋的废旧轮胎胎面挡土墙的振动台模型试验进行对比。研究结果表明:格栅条带式加筋胎面挡土墙的方式显著改善了无加筋状态的胎面挡土墙的地震响应特征,提高了胎面挡土墙的抗震性能,格栅条带式加筋直立式废旧轮胎胎面挡土墙可以作为理想的墙体进行工程推广应用。     

Seismic damage of earth structures of road engineering in the 2008 Wenchuan earthquake

To understand the mechanism of the earth structure damage, a wide range of investigations along roads in seismic hazard areas have been carried out after the 2008 Wenchuan earthquake. In this paper, the results from 41 roads investigated are presented, and the 41 roads are located in 7–11 intensity zones and consist of rural/county roads, province roads and state roads in Sichuan province. According to the investigation, the types of damaged slopes and retaining walls are classified and statistical analyses are performed. In the statistical analyses, various impact factors to seismic slope and retaining wall damage were studied, such as slope inclination, height of slope and retaining wall, site conditions, and seismic intensity. In addition, some relationships were developed, including the quantity of damaged slopes with slope inclination and height, the angle between route and fault rupture directions, and site conditions. Finally, some reasonable suggestions are put forward on the designs and constructions of slopes and retaining walls when they are subject to seismic activity.     

动载下土工格栅加筋桥台挡墙承载性能分析

为研究加筋土桥台结构在顶部条基动载作用下的动力响应问题,通过MTS伺服加载系统施加循环动载,开展室内加筋桥台挡墙动载破坏试验,对比分析3种格栅长度和3类格栅型式的加筋土挡墙沉降及面板水平位移、土压力、筋材应变等参数的分布规律,揭示加筋桥台挡墙的动力承载性能。试验结果表明：在循环动载下不同格栅长度及型式的加筋桥台挡墙破坏模式存在差异,M、A、B型格栅加筋长度 1.0H（H为挡墙高）的挡墙破坏模式均为冲切剪切破坏,A、B型格栅 0.7H和 0.4H的挡墙破坏模式为局部剪切破坏。加筋桥台挡墙面板侧移随筋材长度增加依次减小,A型格栅加筋土挡墙侧移系数总体上相比B型小。桥台挡墙因加筋格栅长度及型式不同导致动土压力衰减规律差异明显,当 1.0H时M型及A型筋材竖向动土压力衰减系数沿墙高呈抛物线函数模型,当 0.7H时,A型和B型筋材竖向动土压力衰减系数沿墙高皆呈指数函数模型。     

Stability Analysis and Design of Cantilever Retaining Walls with Regard to Possible Failure Mechanisms: An Upper Bound Limit Analysis Approach

This study presents a new algorithm for design of cantilever retaining walls based on the proposed failure mechanisms and considers the effects of wall geometric parameters using an upper-bound limit analysis approach. All previous work on this subject has only focused on the optimum design of the retaining walls assuming constant forces, irrespective of the total stability and critical conditions of failure mechanisms. In the present study, the upper-bound limit analysis method was used to determine the shape of the critical failure mechanisms for a retaining wall simultaneously with its optimal dimensions. The safety factors against overturning, sliding, and bearing capacity failure were assessed by the limit analysis approach. The current results show good agreement with the results obtained using the limit equilibrium methods and finite element analyses. The results obtained based on the proposed failure mechanism show that the geometry and dimensions of the wall affect its stability safety factors, the shape of the critical failure mechanisms and the active pressure on the wall; therefore, the process of determining the shape of the critical failure mechanisms, checking the stability of the wall and the procedure of finding its optimal dimensions should be performed simultaneously.