运煤公路陡坡挡土墙受力设计综述

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目前挡土墙的常规计算方法是利用相关土压力的理论及公式，先计算出作用于墙背的土压力，结合所拟定的挡土墙的断面尺寸来验算挡土墙的抗滑、抗倾覆稳定性，同时验算基底应力、合理偏心距和墙身截面强度等是否满足要求。而对于受条件所限必须建于陡坡上的公路而言，需修建陡坡挡土墙，陡坡横坡越大，挡墙越高，墙后填土体积越大，如果设计不合理或者没有考虑滑坡推力的影响，就容易出事故。陡坡挡墙所受的的荷载主要是土压力和滑坡推力，两者并非独立存在，而是共同发生，除大小不同外，其分布情况、方向及作用点均不同。正确、合理地确定土压力和滑坡推力的大小、方向、作用点，是挡墙设计的关键问题。由于主动土压力的分析及计算大家较为熟悉，现对滑坡推力做如下分析。

1滑面的产生类型

在山区环境中，地形、地质、水文条件等各因素都极为复杂，采用陡坡挡土墙，无论是路堤式还是路肩式，从其所处的地形和受力体系来看，都具有各自的特殊性。陡坡挡土墙墙后的填筑土体具有滑坡的性质，极易沿既有地面陡坡下滑，一般有如下三种下滑可能:

(1)墙后土体沿挡土墙基底接触面滑动;

(2)墙后土体连同山坡覆盖层沿基岩面下滑;

(3)当基底岩层的产状与墙后土体下滑的方向相同时，挡土墙及填土的加载使岩层沿软弱层面下滑。

2滑坡推力的计算原则

确定了潜在的滑面后，作用在挡墙上的荷载就是松弛区沿潜在滑面所产生的滑坡推力。对滑坡推力的计算，当前国内外普遍采用的做法是利用极限平衡理论计算每米宽滑动断面的推力，同时假定断面两侧为内力而不计算侧向摩阻力。原则上滑坡推力计算与稳定性分析保持一致，但不同的滑移面形式(例如滑面为单一平面、圆弧面、折线等等)，有不同的计算方法，每一种滑坡推力计算方法均与相应的坡体稳定性计算方法相对应，计算原理、假定均与各相应稳定性分析方法相同。

3主动土压力与滑坡推力的比较

滑坡推力的计算一般按剩余下滑力求得，其方向可假定与靠近墙背的滑面平行，其压力分布图形近似为矩形，合力作用点位于滑面以上1/2墙高处。而主动土压力一般采用库仑公式计算，压力分布为三角形，其合力作用点位于填土以上1/3墙高处。经比较可知，滑坡推力的合力作用点比主动土压力高，对挡土墙的抗倾覆稳定性更为不利。如果在设计陡坡挡土墙时仅按常规只考虑主动土压力，没有考虑可能比主动土压力大的滑坡推力，就会为设计的陡坡挡土墙的安全埋下隐患。此外，地面水和地下水的不利影响也是影响下滑的重要因素，所以在计算滑坡推力时要全面考虑这些不利因素，并提出适当的措施来尽量减小不利影响。

4案例说明

如图1为我院所设计某煤矿矿井运煤公路陡坡路堤挡土墙，公路等级为三级公路，路基宽度8.5m，设计荷载为公路—I级，其设计推力计算如下。

5结论

对于山区地段的矿井运煤公路的陡坡挡土墙而言，设计时不能仅按常规计算墙背填土的主动土压力，还要结合现场地形、地质和水文等条件的不利因素，验算墙后土体下滑的可能性，计算滑坡推力。若计算的滑坡推力E≤0，说明滑坡体稳定，满足设计要求，此时应以主动土压力来设计挡墙;若计算的滑坡推力E大于主动土压力EA，则应以滑坡推力来设计挡墙;若计算的滑坡推力E＞0且小于主动土压力EA，则应取两者力矩较大者验算挡土墙的抗倾覆稳定性，取两者水平分力大者验算挡土墙的抗滑动稳定性。综上所述，只有充分考虑各种不利因素来进行陡坡挡土墙设计，才能保证工程设计的安全。