【文章內(nèi)容簡介】 可得 或（221）繪出擋土墻壓應(yīng)力分布圖，如圖26b所示。 （222）朗肯土壓力理論是依據(jù)半空間體的應(yīng)力狀態(tài)和土的極限平衡理論推出土壓力強度的計算式[12]。其假設(shè)條件為1．擋土墻墻背為垂直的；2．擋土墻墻后填土表面為水平的；3．擋土墻背面視為光滑，即不考慮墻背與土體之間的摩擦力[13]。其應(yīng)用范圍為：：（1）擋土墻墻背為垂直、光滑且其墻后填土面為水平；（2）擋土墻墻背為垂直，其填土面為一傾斜的平面；（3）坦墻（即擋土墻出現(xiàn)滑裂面）；（4）也適用于為“∠”形的鋼筋混凝土擋土墻結(jié)構(gòu)的計算 對于粘性土和無粘性土都可使用,均有公式可以直接求解[14]圖27 主動土壓力分布圖由圖27可以得到大主應(yīng)力與小主應(yīng)力的關(guān)系為：黏性土：無黏性土：將帶入上面式子得到：對于黏性土：無黏性土：其中—主動土壓力系數(shù)；—擋土墻墻厚填土的重度，處于地下水位以下的取有效重度；—填土的黏聚力；—填土的內(nèi)摩擦角；z—計算點距填土面的深度。圖28 被動土壓力計算由上圖28可知：黏性土無黏性土對于如圖29所示的擋土墻，基本數(shù)據(jù)為：墻面傾斜，與水平面成角，填土為黏性土，其容重為，內(nèi)摩擦角為，凝聚力為c，擋墻填土與墻面的摩擦角為，填土表面傾斜，與水平面的夾角為，填土表面作用有向下的均布荷載q，此時填土作用在檔土墻上的主動土壓力可表示為[15]：圖29 重力式擋墻土壓力計算—主動土壓力（kN）；—主動土壓力增大系數(shù)，當擋土墻高度小于5 ，高度5~8 ，高度大于8 ；—填土重度（kN/m3）；—擋土墻結(jié)構(gòu)的高度（m）；—主動土壓力系數(shù)；對于高度小于或等于5 m的擋土墻，在排水條件好的情況下，可以通過查表得出。（擋土墻為路塹墻時），邊坡主動土壓力按下面公式進行計算。當擋土墻的填土為無黏性土時，主動土壓力系數(shù)的值可通過庫倫主動土壓力計算方法計算得到。當支擋結(jié)構(gòu)的條件滿足朗肯土壓力理論要求時，可按朗肯土壓力理論計算公式計算得到。對于黏性土或粉土則可按楔體試算法圖解確定。，其巖石邊坡坡的坡腳時，應(yīng)根據(jù)有限范圍填土方法計算其土壓力，取巖石平坡面作為破裂面。根據(jù)穩(wěn)定巖石邊坡面與填土間的摩擦角計算主動土壓力系數(shù)；—穩(wěn)定巖石坡面傾角（176。）；—穩(wěn)定巖石坡面與填土間的摩擦角（176。），根據(jù)實驗確定其值大小。當沒有試驗資料時，可取作為計算值，其中為填土的內(nèi)摩擦角標準值（176。）。建造擋土墻的目的是為了保證特定位置的巖土的穩(wěn)定性，保證其位移和變形在一定的安全的范圍內(nèi)，從而保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全。如果巖土體在一些不利因素（人為或自然因素）下出現(xiàn)了失穩(wěn)或者破壞的情況，就有可能會產(chǎn)生非常嚴重的后果，對我們的生命財產(chǎn)造成巨大的危害。因此，保證擋土墻的安全與穩(wěn)定就成為一個我們需要解決的非常重要的問題。而土壓力計算作為擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)就變得非常關(guān)鍵與重要，需要我們對其進行大量的分析與試驗。經(jīng)典的庫倫土壓力理論與郎肯土壓力理論，由于它們簡單明了，容易被人們所掌握，從而被廣泛的應(yīng)用于各種工程建設(shè)過程中。對于庫倫理論，其優(yōu)點在于其簡單明了，其計算所得數(shù)值能夠滿足工程上精度的需要，從而被人們廣泛的使用。其不足之處在于：（1）理論中假定擋土墻均勻的往前發(fā)生位移與實際情況不符合；（2）擋土墻墻后的土楔體是否真正處于極限平衡狀態(tài)沒有可靠的證明確定，還需進一步考察研究；（3）此理論假設(shè)土壓力是成線性分布還缺乏進一步的依據(jù)，而且只能計算出土壓力合力，對于土壓力作用形態(tài)的分析尚顯不足；（4）假設(shè)中平滑面與實際情況相比誤差較大，特別是在粘性土中的表現(xiàn)更加突出。郎肯理論也稱為土體單元極限平衡計算理論。它是土壓力理論發(fā)展過程中的一個非常大的突破，它對庫倫理論中存在的一些不足之處與其局限性進行了很好的補充與完善，同時它也是對極限平衡理論的繼承與發(fā)展。其不足之處在于：（1）理論中假設(shè)擋土墻墻背豎直、表面光滑，與土體間不產(chǎn)生摩擦作用，而實際情況下墻背必定具有摩擦影響；（2）擋土墻墻體的位移模式不夠全面，其只考慮了墻體的平移模式，而實際情況中墻體不一定為平移模式，也有可能出現(xiàn)繞墻體的轉(zhuǎn)動；（3）沿著整個擋土墻高度的方向，墻面上的摩擦角不可能全部充分發(fā)揮作用，其合力的作用點并不剛好位于墻角以上三分之一墻高處，在實際情況下必然會產(chǎn)生誤差[16]。第3章 擋土墻設(shè)計通過查閱文獻與規(guī)范，對擋土墻進行如下設(shè)計：某I級特重型雙線鐵路直線地段，其旅客列車行車速度為140km/h，根據(jù)實際情況需設(shè)置擋土墻。擋土墻設(shè)計類型為路肩墻，支護類型為片石混凝土，路基填料為碎石類土，,。查表可得：；，；；鋼軌重度取75Kg/m，軌枕為III型混凝土枕，鋪軌根數(shù)為1667根/Km；，重度19KN/m3。圖31 客貨共線鐵路直線地段路基面寬度圖32 列車與軌道荷載換算土柱高度及分布寬度表31 區(qū)間正線第一、二線間最小間距鐵路類型客運專線客貨共線設(shè)計速度（km/h）350300250200200160≤140最小線間距（m）重力式擋土墻墻身混凝土取C20，重度為23 KN/m3。C20混凝土的容許應(yīng)力為表32 重力式擋土墻材料強度與適用范圍材料種類重度（kN/m3)混凝土強度等級適用范圍混凝土或片石混凝土23 C15地區(qū) C20浸水及地區(qū)注：表中t是最冷月平均氣溫表33 混凝土、片石混凝土的容許應(yīng)力值（MPa）應(yīng)力種類符號混凝土強度等級C30C25C20C15中心受壓彎曲受壓及偏心受壓彎曲壓應(yīng)力純剪應(yīng)力局部承壓應(yīng)力注：1 設(shè)計式片石混凝土的容許壓應(yīng)力值取成混凝土的容許壓應(yīng)力值，片石混凝土的摻用量不可以大于摻用量總體積的20％；2 表中A表示計算底面積，Ac表示局部承壓面積。填料的內(nèi)摩擦角取，土與墻背的摩擦角取，基底與地層間的摩擦系數(shù)。表34填料的物理力學指標填料種類綜合內(nèi)摩擦角φ0內(nèi)密擦角φ重度（kN/m3）細粒土（有機土除外）墻高H≤6m35176?！?196m墻高H≤12m30176。~35176。砂類土—35176。120碎石土、礫石類土—40176。21不易風化的塊石類土—45176。222注：1 計算水位以下的填料重度采用浮重度進行表示；2 對于填料的重度可以根據(jù)不同填料的具體性質(zhì)和壓實情況等作出適當修改；3 全風化巖石、特殊土的φ、c值宜根據(jù)試驗資料確定。表35 土體與墻背間的摩擦角 墻背墻身材料 巨粒土及粗粒土細粒土（有機土除外）混凝土或片石混凝土石砌體第二破裂面或假象墻背土體注：1其中為土的內(nèi)摩擦角，為土的綜合內(nèi)摩擦角； 2 當按表計算的σ30176。時，采用σ=30176。[17]。表36 基底與地基間的摩擦系數(shù)地基類別f硬塑黏土~粉質(zhì)粘土、粉土、半干硬的黏土~砂類土~碎石類土~軟質(zhì)巖~硬質(zhì)巖~圖33路基橫斷面圖路基面尺寸計算雙線鐵路路基面采用如下公式計算：—路基面寬度（m）；—單線地段道床頂面寬度（m）；—道床邊坡坡度：，；—軌枕埋入道砟深度：Ⅲ，Ⅱ；—軌頭寬度（m），75 kg/ m，60 kg/，50 kg/ m；—路肩寬度（m）， m， m；—砟肩至砟腳的水平距離；—靠近路基面中心側(cè)的鋼軌中心處軌枕底一下的道床厚度（m）；—雙線鐵路的線間距。 m m 當路堤或路塹的土質(zhì)為非滲水性土時，為了便于排水，路基面應(yīng)該設(shè)計三角形的路拱。由路基的中心線向兩側(cè)設(shè)4％的人字排水坡，使雨水能夠盡快排出，避免路基面積水使土浸濕軟化，保證路基土體的穩(wěn)定。巖質(zhì)路基或用滲水材料（如碎石、卵石、礫石、粗砂或中砂）修筑的路基，因填料具有良好的滲水性能，降雨時短暫的濕潤對強度影響不大，故路基面不需要設(shè)成路拱而做成水平狀即可。但對于多雨地區(qū)易風化的泥質(zhì)巖石，因其在動荷載長期作用下易于軟化，而發(fā)生翻漿冒泥病害，因此路基面亦應(yīng)按照土質(zhì)路基作出路拱。 m， m。如果要進行曲線加寬時，需要將路拱外側(cè)坡度放緩。既有線路要進行修筑雙線的情況時，第二線路基面應(yīng)按照4％排水橫坡進行設(shè)計。站場外內(nèi)路基面的形狀的確定可以根據(jù)站內(nèi)股道數(shù)目的多少從而選用單坡形、人字形或者鋸齒形，并且在低谷處應(yīng)該設(shè)置排水設(shè)備保證良好的排水性能[18]。CAD圖見附圖1。圖34擋土墻橫斷面圖CAD圖見附圖2。⑴伸縮縫與沉降縫為了防止擋土墻由于圬工硬化收縮和溫度變化影響從而產(chǎn)生裂紋的情況，應(yīng)在合適位置設(shè)伸縮縫。為避免由于地基產(chǎn)生的不均勻的沉降從而造成擋土墻的墻身開裂的情況，應(yīng)該根據(jù)擋土墻所處位置的地基條件的情況和墻身、墻高斷面的變化情況進行沉降縫的設(shè)置。在本設(shè)計中，將沉降縫和伸縮縫進行合并設(shè)置，每隔15m設(shè)置一道沉降縫與升縮縫，縫寬為3cm，在縫內(nèi)沿著墻的頂、外、內(nèi)三邊使用瀝青麻筋材料或瀝青木板材料進行完全的填塞， m。⑵排水措施 為疏島墻后土體內(nèi)的地下水流出和防止地下水下滲影響墻體，應(yīng)做好擋墻的排水工作。本設(shè)計采用設(shè)置數(shù)排泄水孔的排水方法和同時在地面上設(shè)置排水溝，共同起到截引地表水排水的作用。同時，可對墻后回填土頂面和處于地表的松散土進行夯實工作，防止地面水和雨水下滲造成不利影響，也可以加設(shè)鋪砌。根據(jù)《鐵路路基設(shè)計規(guī)范》中的規(guī)定，排水溝屬于地面排水設(shè)施，縱坡應(yīng)該不小于2‰， m， m。排水溝溝壁的邊坡坡度為1:1。泄水孔的尺寸與形狀采用大小為的方形孔，孔眼間距設(shè)置為2m，上下左右采用交錯的方式進行布置。泄水孔向墻外方向的坡度為4％，因墻背為直線型，所以墻后無積水處，不需要在積水處設(shè)置泄水孔。泄水孔的材料采用管型材料，進水側(cè)設(shè)置反濾層，反濾層采用無砂混凝土， m。在地面的最下方一排泄水孔的進水口下部位置處設(shè)置隔水層[19]。⑶基礎(chǔ)的砌筑，應(yīng)將基底表面風化風干，將松散土石清除干凈；，設(shè)置式應(yīng)該緊靠坑壁，并插漿塞滿其中的間隙，使之與巖層結(jié)合為一體；，對于土質(zhì)是易風化的軟石基礎(chǔ)，應(yīng)在基坑挖好以后，立即滿鋪砌筑一層；、壓實工作。 m， m。⑷砌筑墻身及構(gòu)造，并且做好排水防滲工作；，縫中的防水材料應(yīng)按要求深度進行填塞緊密，保證不留空隙；，泄水孔的進水側(cè)應(yīng)設(shè)置反濾層，；。在進行泄水孔工作時應(yīng)同時做好墻背反濾、防滲隔水措施。、檢查梯、臺階、欄桿的修筑工作等應(yīng)與墻身砌筑工作同時進行，并保證連接牢固可靠。為保證行人的安全，在路基擋土墻的墻頂設(shè)置防護欄。為保證列車行車的安全，在墻線路的另外一側(cè)應(yīng)該設(shè)置護軌。為維修養(yǎng)護的方便，應(yīng)該設(shè)置檢查梯。、檢查梯和臺階應(yīng)該連接牢固可靠，外觀簡潔整齊，美麗大方；鋼鐵欄桿應(yīng)及時涂漆，防止腐蝕[20]。《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)規(guī)范》中對重力式擋土墻的構(gòu)造要求， m。 m， m。在擋土墻的頂部位置設(shè)置帽石結(jié)構(gòu)，帽石結(jié)構(gòu)采用混凝土材料澆筑， m， m， m。重力式擋土墻墻背的坡度通常采用1：，在本設(shè)計中，采用坡度為1：，從而其傾角為17176。（4）混凝土塊之間的拼接 1. 采用鋼筋插銷連接。 2. 在塊與塊之間有水泥砂漿起到增加抗剪能力的作用。（5） 擋土墻的美化設(shè)計在本設(shè)計中，擋土墻的墻高為8米。故可將鋼筋混凝土塊預制為高2米。坡度與擋墻設(shè)計值相同。在塊與塊之間通過鋼筋插銷連接，并鋪設(shè)砂漿增強抗剪作用。 第4章 擋土墻計算圖41擋墻土壓力計算采用《鐵路工務(wù)計算手冊—路基》中的庫倫土壓力計算方法，通過試算法，確定破裂面位置，采用上述圖41的方法。如上圖，庫倫理論計算公式如下：基本數(shù)據(jù)如下：庫倫主動土壓力計算如下：式中—庫倫主動土壓力系數(shù)，與角有關(guān)，而與無關(guān)；—填土的重度和內(nèi)摩擦角；—墻背與豎直線方向之間的夾角，以豎直線方向為準，逆時針方向取為正（稱為俯斜），順時針方向取為負（稱為仰斜）；—擋土墻墻后填土表面與水平面之間的夾角；—擋土墻墻背與墻后填土之間的摩擦角。主動土壓力作用點在離墻底H/3處，方向與墻背法向成20176。角，與水平面成3176。作用在擋土墻墻身上的各種不同性質(zhì)的力共同構(gòu)成了擋土墻上的力系，根據(jù)擋土墻所受的這些力的不同性質(zhì)及它們發(fā)生的概率大小不同將其劃分為附加力系、特殊力系及主要力系。通常，一般情況下只需要考慮主要力系對于擋土墻的作用，不考慮另兩種力對于其的影響。擋土墻力系如圖42所示：（1）主要力系：墻背巖土的主動土壓力Ea，墻自身重力G及作用于擋土墻頂面上的恒載，由于軌道及列車荷載從而產(chǎn)生的土壓力、離心力、搖擺力等，擋墻路基基底所受的摩擦力和法向反力，處于常水位時所受到的靜水壓力和浮力。（2）附加力：擋土墻所受到的處于設(shè)計水位時的