新型绿化挡土墙的受力机理分析及试验研究

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伴随着我国经济的飞速发展以及技术的巨大进步,用于边坡支护的挡墙型式不断发展增多,从传统的重力式挡土墙到土钉墙、锚索等多种新型的支挡结构,已被广泛地应用于工程建设中。作为新型支挡结构中的一种,新型绿化挡土墙亦称为柔性材料加拉杆自承重式挡土墙,其采用玄武岩纤维筋以及土工布进行施工,不仅能够替代传统的挡土墙,而且可以充分利用现场的建筑垃圾、渣土等废弃物;此挡土墙可以栽种绿色植物,低碳环保。与传统的毛石挡土墙、钢筋混凝土挡土墙相比,新型绿化挡土墙不使用毛石、混凝土,外观规整,改善了传统挡土墙受力等方面不足的同时可进行直接美化及绿化;与传统的喷播绿化相比,新型绿化挡墙土层厚,可栽种多种植被,实现真正意义上的“绿化”;新型绿化挡土墙施工过程中采用玄武岩纤维筋代替钢筋,充分体现了环保、“绿色”理念。新型绿化挡土墙就使用材料而言属于柔性结构的一种,其在自身达到稳定的同时,作为一个整体作用在支护边坡上。其主要依靠自身重力等使抗滑面上的抗剪强度增加,进而增加坡体的稳定安全系数,达到一定的加固效果。该结构在施工过程中采用明挖基础,基础开挖深度不需要很深,适用于抗剪强度较大的坚硬土层或岩层等地基,并具有施工简便、断面简单等工程特点。目前该挡墙已应用于工程实践,但研究工作落后,即应用先于理论。本文以工程实例为依托,采取资料收集、有限元模拟、现场试验等方法对其拉筋受力和土压力分布、计算等进行了研究。文中介绍了新型绿化挡土墙的概念及优势,说明了其应用形式,并从基础、整体性、外加荷载、地质灾害等方面将新型绿化挡土墙与传统挡土墙进行对比分析。查询相关理论资料结合有限元模拟结果提出适用于新型绿化挡土墙的土压力计算模式——采用库伦土压力乘以增大系数β,且土压力的分布为折线型,分布图为上部三角形、下部矩形,转折点距墙顶0.45H(H为挡墙高度)处,增大系数建议取值为1.10~1.40。然后对青岛崂山路某工程进行了现场试验,试验主要对拉筋受力进行了测试,测试结果表明在挡墙的施工及完成过程中,拉筋所受到的拉力远小于拉筋的断裂拉力,同时表明拉筋受力随挡墙高度呈非线性变化,土压力随挡墙高度呈近似抛物线形变化,此结果验证了计算模式的合理性。在此基础上,列举了两个工程实例,详细介绍了其施工过程以及加固处理措施,并针对其中一个加固后的工程实例进行了水平位移和竖向位移监测,通过监测结果可知,加固后挡墙位移很小,挡墙处于稳定状态。最后针对两个工程实例进行了分析与总结,并在填土选择及排水措施等方面提出了设计建议。
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