挡土墙墙后回填料内摩擦角的选择

这个挡土墙原状土土质比较差内摩擦角比较小(地勘给的内摩擦角小于10度),挡土墙墙后填料选用比较好的砂石时内摩擦角比较大,挡土墙土压力计算时是取原状土还是墙后填料的内摩擦角?

土层内摩擦角为30度

土层内摩擦角为50度

土层内摩擦角为70度

通过“岩石外倾结构面滑动边坡主动土压力计算”的“外倾结构面倾角θ (度)”模拟“库仑理论主动土压力计算(通用)”的破裂面;外倾结构面倾角θ (度)=破裂面角=45+土层内摩擦角ψ/2。

通过“岩石外倾结构面滑动边坡主动土压力计算”的“结构面内磨擦角ψs(度)”模拟“库仑理论主动土压力计算(通用)”的连续土体,结构面内磨擦角ψs(度)= 土层内摩擦角ψ (度)。

由以上三个算例可知,通过“岩石外倾结构面滑动边坡主动土压力计算”的外倾结构面倾角θ (度)和结构面内磨擦角ψs(度)两个参数可以计算指定破裂面的库仑理论主动土压力。

挡土墙施工时需要在原状土开挖放坡,挡土墙施工完成后再回填墙后填料,边坡开挖面坡角根据土质好坏来定,边坡开挖面与水平面夹角可能大于填料内摩擦角理论破裂面,也有可能小于填料和原状土内摩擦角理论破裂面,不同开挖面坡角的主动土压力是不同的,即土压力计算的内摩擦角也是不同的。

本次计算假设原状土内摩擦角为15度,当回填填料采用较好的砂石回填时内摩擦角会比较大,本次计算假设挡土墙墙后填料内摩擦角为30度,两者内摩擦角相差一倍,并假设填料与原状土容重相同。

当按填料确定破裂面时,破裂角为45+30/2=60度

当按原状土确定破裂面时,破裂角为45+15/2=52.5度

各种可能出现的破裂面如下图所示:

当开挖面角度大于填料破裂角时:通过观察可以发现,主动土压力系数从大到小的顺序为破裂面三、破裂面二和破裂面一,土压力系数分别为0.589、0.577和0.520,不论哪个破裂面,计算用的内摩擦角均为15度,计算结果如下:

当开挖面角度小于原状土破裂角时:通过观察可以发现,较不利的可能破裂面为破裂面五和破裂面七,在计算之前不能判断哪个是更不利破裂面,破裂面五计算用的内摩擦角为30度,破裂面七计算用的内摩擦角为15度,并假设开挖面坡角为45度,计算结果如下;从计算结果得知45度的开挖面为更不利破裂面,主动土压力系数为0.577远大于破裂面五的主动土压力系数0.333。

经多次试算确定原状土开挖面坡角为23.06度时主动土压力系数才与破裂面五相同,也就是说,在本算例中当原状土开挖面坡角小于23.06度时才能采用挡土墙墙后填料内摩擦角进行计算,计算结果如下图。

开挖面坡角为23.06度感觉已经很平顺了,怀疑公式是否有误,通过手工绘图方式复核计算如下:

主动土压力系数K=283/2000*14094/6000=0.332,与以上计算0.333结果基本相同,说明公式无误

本算例小结

1.当开挖面角度大于填料破裂角时:挡土墙主动土压力计算应采用原状土内摩擦角进行计算;

2.当开挖面角度小于原状土破裂角时:在本算例中,只有当原状土开挖面坡角小于23.06度时才能采用挡土墙墙后填料内摩擦角进行计算;

3.当开挖面角度位于以上两者之间时:应采用原状土内摩擦角进行计算,此时破裂角为开挖面角度,目前常用程序(如理正岩土)尚无法指定破裂角进行计算;

THE END
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