试谈柔性柔性挡土结构进展概述

论文导读：
【摘 要】 柔性挡土结构是一种有效的结构支护体系，本文主要是对柔性挡土结构的作用，国内外研究现状，研究方式等作了简要分析，希望能为以后的类似工程提供一定的理论基础。
【关键词】 柔性挡土墙；发展；研究现状
一、前言
岩土工程中，围护桩支护结构、地下连续墙、锚定板式挡土墙、钢板桩和拉锚桩等都是重要的柔性支挡结构形式。在实际工程中，支挡结构上土压力的确定是支挡结构设计的重要内容，准确的土压力计算，有利于结构的稳定性和安全性，也有利于降低工程造价。

二、研究现状

徐日庆、陈页开等（2002）通过自制的试验模型箱，研究了砂土在不同变位情况下，即墙体的平动（T模式）、绕墙顶上某点转动（RTT模式）和绕墙底下某点转动（RTB模式），得出刚性挡墙被动土压力的试验结果，最后分析了不同变位条件下被动土压力的变化规律。
Fang和Chen等（1994）进行了刚性挡墙关于绕墙顶某点和绕墙底某点被动转动的试验模型。试验结果发现，如果转动点的位置靠近墙体，则墙后土压力的合力大小及作用点高度等受转动点位置的影响很显著。但若转动点位置离墙体自身有一定距离，则土压力分布形式就接近于平动状态下的被动土压力分布，墙后各点土体随着墙体转动几乎同时进入极限状态。
周应英和任美龙（1990）不仅对砂性填料，还对粘性填料在刚性挡墙不同运动模式下进行了模型试验研究。试验发现两种性质的填料在主动状态下的土压力分布形式是相近的，但勃性填土在静止状态下就呈现出非线性，认为这可能是由于土的相对下沉而引起的土拱作用所致。
姚辉和王浩芬（1988）进行了平板即无卸荷板、带0.15m、0.2lm和0.3lm长卸荷板共四种情况的刚性挡墙主动土压力试验研究。研究认为卸荷板的卸荷效应非常明显，卸荷板越长，卸荷作用越明显。当无卸荷板时，墙后土压力分布上部呈直线，下部呈抛物线分布。
顾慰慈等（1988）进行了挡土墙墙背填土中滑裂体形状的试验研究。试验认为，挡土墙背面填土中的滑裂体，是挡土墙面、平衡拱和滑动面三部分所包围的部分土体。滑裂体的形状随挡土墙的长高比而变化。当挡墙为无限长墙时，滑裂土体的形状逐渐接近三角形楔体。滑裂体的滑动面基本上是一条指数曲线，在水平剖面上它平行于墙面，因此是轴对称的。
陈页开（2001）编制了计算程序EPRESS.F90，对刚性挡土墙在RTT、RTB和T变位模式下的主被动土压力分布进行了研究。数值模型基于平面假定，用增量初应力迭代法求解弹塑性问题，土体采用Mohr-Coufomb弹塑性模型，接触面采用无厚度的Goodman单元，接触面本构模型采用弹塑性模型，与初应力迭代形成双重迭代。
王元战等（2005）增加对了三角形土楔体中土体微单元的力矩平衡条件的考虑，给出了主动土从侧压力系数的计算公式。并认为土侧压力系数是填土内摩擦角和填土与墙背之间的摩擦角的函数，其值介于主动土压力系数和静止土压力系数之间。
徐日庆、龚慈等（2005）针对平动模式下的刚性挡土墙，研究了考虑平动位移效应的非极限状态土压力计算理论。考虑墙体平动位移对墙后填土内摩擦角及墙土接触面上外摩擦角的影响，建立了内外摩擦角与位移之间的公式。对平动未达到极限位移的挡土墙，结合位移与摩擦角之间的关系，分析了最不利情况下墙后土楔体的受力情况，得到考虑位移效应的非极限状态土压力计算公式。
王元战等（2003、2004）进一步考虑三角形土楔体中，土体微单元之间的摩擦相互作用，并分别对RB和RT变位模式下，该摩擦作用的方向进行了假定。从而得到了新的方程和新的土压力分布形式。该方法能够考虑刚性挡墙在RB和RT两变位模式下的差异。
王保建、雄巨华等（2006）利用三维数值分析的方法，在考察计算范围和边界条件对计算结果产生的影响的基础上，把围护结构变形模式加以简化，探讨了不同的围护结构变形模式对土压力大小和分布的影响。
Hashash和Whlttle（2002）采用非线性有限模拟基坑开挖工程，用详细的应力路径解释了粘土在地连墙上引起的土压力的发展过程，并着重讨论了开挖过程中引起的土拱效应。
朱百里，刘国彬 （1991）针对上海饱和软粘土进行了一系列应力路径试验，采用修正剑桥模型进行分析。根据计算结果研究了基坑开挖时土中主应力比与应力路径的变化规律，并对不同区域土体的应力路径进行了对比。
徐日庆（2000）根据基坑开挖工程的特点，建立了考虑位移和时间效应的上压力计算公式。其次，提出了考虑开挖影响土抗力计算式，然后在LBACK弹性地基梁有限元计算程序的基础上，采用考虑位移和时间效应的土压力计算公式对土压力计算程序进行了修改以及对参数反演部分作了相应的修改。最后，在实际工程中进行了实际计算和分析。
陈开页等（2001）用指数函数来描述作用于基坑柔性墙上土压力与墙体变位的相互关系，分析非极限状态下的土压力的分布规律，并将这其应用到改进的弹基梁中，提出基坑工程柔性挡墙土压力的计算方法。
Lesniewska和Mroz（2001）对前人试验中开挖作用引起剪切带形成的一般规律进行了研究。研究同样采用库仑理论中的土楔体为基本模型，并假定土体参数在变形过程中是变化的，能成功地预测悬臂板墙后土体在开挖作用下形成的三道剪切带的位置。

三、柔性挡土墙结构的研究

柔性挡土结构达到稳定状态前，土压力的分布的形成是一个动态的过程，也即土与结构相互作用的过程。这一过程不仅与土体特性有关，还与结构的强度特性、结构支护形式等因素有关。目前，对柔性支护结构还没有完整的理论计算方法，只能采用相对合理的简化条件，进行近似分析。当然，具有强大模拟分析能力的有限元法已是如今发展的一个必然趋势，但考虑各个影响因素的数值模型的建立还不具有工程普遍意义。
结合支护边界条件，柔性挡土结构同土体相互作用的过程，可以简化为几个典型变位模式。对这些典型变位模式下土压力分布的研究，有助于对柔性挡土结构问题的认识，鼓形变位模式就是其中重要的一种。例如，在基坑工程中，排桩或地连墙如果其下端插入土体中足够深度，便可近似认为此处挡土结构的位移量为零，挡土结构的工作状态为弹性嵌固；而挡土结构上端往往设有一道或多道水平向支撑系统，从而获得水平向位移的约束。在忽略支撑系统水平向受压的前提下，也可近似假定该处挡土结构的位移为零。对于拉锚桩挡土结构，上端水平向位移的约束作用则是由锚杆的摘自：毕业论文范例www.7ctime.com
拉力提供的。这样，随着土体的开挖，挡土结构的变位模式便可近似为鼓形变位。
四、结束语
我们只有充分了解了柔性挡土结构的研究现状，发展状况，才能更好的做好柔性挡土结构的研究，从根本上利于结构的设计。
参考文献
赵占厂，杨虹，谢永利.金华大厦基坑工程支护系统的数值分析[J].岩石力学与工程学报.2004（07）
高文华，沈蒲生，彭良忠.基坑工程的发展现状与展望[J].湘潭矿业学院学报.1999（04）
[3] 谢晓红，蒋青光，王佳亮.桩锚和土钉在基坑支护中的应用[J].西部探矿工程.2010（07）
作者简介
陈宏，男，（1969-），建筑与土木工程研究生，高级工程师，教授级高级经济师，高级职业经理人，地产公司工程副总经理。