加筋土擋墻研究綜述

(重慶交通大學　重慶　400000)

一、引言

眾所周知，土體具有一定的抗剪強度和抗壓強度，但其抗拉強度卻比較弱，就像在素混凝土里加入鋼筋能夠有效提高混凝土的抗拉強度一樣，在土體中加入由各種材料制作的筋材，可以有效提高土體的抗拉能力，可以不同程度地改善土體的強度和變形特性，形成加筋土。加筋土技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛，本文將綜合國內(nèi)外研究成果，詳細介紹加筋擋土墻研究現(xiàn)狀。

二、加筋土擋墻的理論研究現(xiàn)狀

目前加筋土擋墻的理論研究主要集中在設(shè)計計算方法的研究，以極限平衡法為主，其次是有限元法。

基于極限平衡法的設(shè)計計算方法有很多，包括應(yīng)力分析法，楔體平衡分析法、滑裂楔體法、能量分析法、剪脹區(qū)法等。在極限平衡法的基礎(chǔ)上，考慮加筋材料的變形，Gourc引入了筋-土的應(yīng)變相容體系，提出了“位移法”[1]。而后，Lemonnier將變分法引入了位移法中，提出了一種“位移法”的變體—“變分位移法”[2]。

加筋土擋墻的計算分析是一個非常困難的題目，利用解析法求解相當困難。使用以有限元法為代表的數(shù)值計算法是一種重要的方法。

一類是將加筋土擋墻看做一種復(fù)合材料來處理，即土體與加筋材料視為一體。在使用什么樣類型的復(fù)合材料計算模型方面，經(jīng)歷了從彈性，然后從彈性非線性體模型到彈塑性體再到流變模型的發(fā)展過程。1972年，Harrison和Gerrard提出把正交各向異性材料的彈性理論用于加筋土[3]。

第二種情況是將集集團擋墻的主要組成部分土體，筋體，面板當做獨立的部分分別考慮，然后再將各個分別考慮的部分綜合成原來的加筋擋土墻結(jié)構(gòu)。陳慧遠(1985)[4]提出了彈性—理想塑性模型的無厚度摩擦接觸面單元，能夠?qū)⒓咏钔馏w的接觸面特性比較客觀地反映出來，具有一定的真實性；安關(guān)峰等(2001)[5]提出了關(guān)于接觸面的三維彈粘塑性模型。

三是采用等效附加應(yīng)力法。介玉新，李廣信[6]提出了等效附加應(yīng)力法，即把加筋土中筋材對土體的作用力等效成作用于土體的附加應(yīng)力，這個附加應(yīng)力沿筋材的方向作用在土骨架上，然后再取加筋土中的土體進行計算。

需要注意的是，雖然有限元法有諸多優(yōu)點，但是在實際使用的時候有限元法的很多有關(guān)參數(shù)需要依靠進行復(fù)雜的試驗來確定，且難以對相關(guān)破壞進行定量的判斷，這些都限制了有限元法在實際工程中的運用。

三、加筋土擋墻的試驗研究現(xiàn)狀

加筋土試驗研究主要是探究筋材和土體以及它們相互作用時的各種參數(shù)，其中的重點之一就是加筋材料和土體之間界面的特性。吳景海[7]、張達德[8]等在大比例直剪試驗與拉拔試驗的基礎(chǔ)上進行了筋土界面特性研究。閆澍旺[9]用自行研制的格柵拉拔設(shè)備對有關(guān)土工格柵的自身力學特性和筋土界面特性進行了相關(guān)研究。

軟土地基是土木工程中經(jīng)常遇到的不良土體地基，為了研究軟土地基對加筋擋土墻性能的影響，王瀟宇，徐超等[10]利用PLAXIS有限元軟件，建立了在軟土地基上的加筋擋土墻數(shù)值模型，系統(tǒng)地分析了軟土地基的不均勻沉降對加筋擋土墻有關(guān)特性的影響，在一定程度上闡述了加筋擋土墻在不均勻沉降的軟土地基上的沉降規(guī)律。

為了研究臺階型加筋擋土墻的相關(guān)性質(zhì)，周春兒，何春光等[11]利用室內(nèi)的大比例模型試驗，結(jié)合基于有限元的三維模型，研究了三級臺階式土工格柵加筋擋土墻的結(jié)構(gòu)特性，分析了在不同條件下加筋土體擋墻的性能，對臺階式加筋擋土墻的結(jié)構(gòu)做了優(yōu)化。

在離心機模型試驗的相關(guān)方面，一些學者在離心機里作了小比例的加筋土擋土墻模型試驗.張師德、杜鴻梁[12]在包裹式擋墻的離心模型試驗中,發(fā)現(xiàn)包裹面內(nèi)的實測土壓力值大于主動土壓力,土壓力最大值位于墻體的中高部。黃廣軍[13]通過離心模型試驗研究了包括填土、面板和筋材等影響加筋土擋墻性狀的因素。

由于模型試驗本身存在一定的局限性，不能客觀地反映加筋土體的相關(guān)真實的特性，故原位試驗雖然在經(jīng)濟性方面比模型試驗較差，但在真實性方面卻有諸多優(yōu)點，能夠更好的反映實際情況，能夠得到更多真實有效地數(shù)據(jù)。Christopher等[14]利用現(xiàn)場試驗研究了加筋土擋墻面板上的側(cè)向土壓力的分布情況;Konami[15]利用原型試驗研究了加筋土擋墻筋帶拉力的分布。

四、結(jié)語

本文通過查閱大量文獻，比較詳細的闡述加筋擋土墻的國內(nèi)外的研究成果和研究現(xiàn)狀。從試驗研究和理論研究兩個方面對加筋土擋墻的相關(guān)研究進行了一定程度的介紹，總結(jié)了加筋擋土墻研究方面的相關(guān)成果，也指出了當前仍然存在的一些問題。相信隨著加筋擋土墻相關(guān)研究的一步一步的深入，有關(guān)問題必將得到妥善解決，加筋擋土墻技術(shù)必將越來越適應(yīng)土實際工程需要。