考虑环境荷载作用的膨胀土边坡挡墙侧向土压力研究

摘要

为明确干燥蒸发过程中膨胀土边坡挡墙侧向土压力的变化规律,提出简单有效的侧向土压力预测方法。首先,基于非饱和土力学双应力变量理论,分析脱湿过程中不同深度土体单元的应力状态,阐明膨胀土收缩变形对挡墙侧向土压力的影响机制和膨胀土中裂隙的发育机理,提出膨胀土开裂深度的计算方法;其次,假定膨胀土的增湿膨胀变形和脱湿收缩变形完全可逆,通过叠加法建立干燥蒸发条件下挡墙侧向土压力的计算模型;最后,考虑吸力和挡墙粗糙度的影响,改进朗肯土压力理论,建立4种工况下的挡墙主动土压力计算模型。研究结果表明:膨胀土中裂隙的发育由表及里,先竖后横,且开裂深度可由土体含水状态确定;在干燥蒸发条件下,挡墙侧向土压力的分布可根据吸力变化曲线计算得到,利用所建立的计算模型得到的预测值与工程实测值吻合良好;主动土压力受膨胀土脱湿程度和挡墙面粗糙度的影响,与脱湿程度呈负相关,与挡墙面粗糙度呈正相关,4种工况下主动土压力均可由土体的工程性质结合吸力变化曲线计算得到。