水位变化对自嵌式挡墙的影响

近年来，一种新型的柔性挡墙结构——自嵌式挡墙自问世以来已被广泛应用于各个领域，该挡墙是一种区别于浆砌块石挡墙和混凝土面板挡墙的加筋土挡墙，它的面板采用自嵌式挡土块干垒而成。该挡墙应用在水利上时水可通过面板中块与块之间的缝隙浸入到挡墙后的回填土中，自嵌式挡土块后是30cm的级配碎石排水层，排水层后是介于每两层土工格栅之间的反滤土工布，土工布所包裹的土体就是经碾压后的回填土，如图1。其中，反滤土工布有三种作用：一、透水性。水可浸入后面的回填土中，减少水对挡墙的压力；二、保土性。回填土中的土粒不能通过土工布渗出来；三、防淤堵性。土粒不能淤堵土工布，防止水渗不出来。

　　自嵌式挡墙应用在水利领域时，水位的变化会对挡墙产生一定的影响。水位变化有两种情况：骤变和缓变。所谓骤变一般是指挡墙前水位变化很快，挡墙后滑坡内自由面或渗流浸润线滞后于挡墙前水位变化；所谓缓变是指在挡墙前水位变化过程中，挡墙后土体内的自由面与挡墙前水位变化基本上同步。缓变对挡墙的影响主要集中在土体含水量的变化对抗剪强度参数的影响以及水位变化造成影响区域内土体容重发生相应变化。骤变除了会造成上述影响外，还会由于挡墙内外及挡墙土体不同位置的水头差导致渗透力的形成，使挡墙稳定性的变化更为复杂化。




图1 自嵌式挡墙的典型截面图

　　当挡墙前的水位在升高过程中，挡墙的水平位移随水位的升高而减少，可以说水位的升高有利于自嵌式挡墙水平变形的减少，减少了挡墙变形对加筋土稳定的影响。但水位变化对挡墙的渗透影响，仍是对挡墙破坏影响的一个重要因素。 渗透影响较复杂，还需要研究人员对此专门进行研究。同时自嵌式挡墙填料内的水平向压应力随着水位的升高而增大；水位的升高也会影响加筋层的受力，当水位上升时，加筋层的拉力减少，水位下降时，加筋层的拉力增加。

　　当挡墙前的水位在快速下降过程中，存在双重作用对自嵌式挡墙的变形产生影响：一方面，水位下降造成挡墙外水位低于挡墙内水位，形成由挡墙内指向挡墙外的渗流，渗透力的存在使得挡墙可能产生沿渗透力方向的位移；另一方面，由于挡墙内孔隙水压力的消散，土体由饱和状态转化为非饱和状态，土体强度提高，有效应力也发生相应变化，这些都会对挡墙的变形造成影响。在分析时间段内，水位降落时刻及降落后一段时间内，由于水力学条件的改变，挡墙快速朝挡墙外方向移动，随着挡墙内外水头差的减小，变形速率逐步减缓，并达到最大位移值；变形达到最大值后，由于水位变化引起土体强度提高的缘故，挡墙位移呈减小趋势，变形有所恢复，并最终达到稳定趋势。水位快速变化情况下，不同时刻挡墙变形发展趋势不同，主要受上述两种作用的共同影响。

　　对于受挡墙前水位骤变影响的挡墙，饱和渗透系数的大小对挡墙变形影响也较大。饱和渗透系数越大，挡墙变形发展越迅速。由于渗流对挡墙的影响是由挡墙前向挡墙后位置发展，挡墙后的滞后效应更为明显，因而饱和渗透系数对挡墙的影响在挡墙后距挡墙面较远的位置，表现得更为突出；饱和渗透系数虽然影响沉降发展趋势，但对最终沉降大小的影响不大。

　　另外，地下水也会对挡墙的稳定造成一定的影响，地下水会使土壤结构受到破坏，粘结力失效，当土的含水量比最佳含水量大2％时，粘性土的内摩擦角可降低30％～60％，粘聚力可降低10％～50％，使整个土体的强度降低从而会致挡墙倒塌，对于地下水通常采用排除深层地下水措施使地下水位降低，具体方式就是钻孔引水和打集水井的方法，同时也要做好雨季的排水措施，防止雨水对挡墙造成影响。

　　因此，由于自嵌式挡土墙本身可透水的结构特点，水位变化是影响挡墙稳定性的重要因素，而且水位变化对挡土墙的抗滑移稳定性和抗倾覆稳定性会造成影响，在自嵌式挡墙设计时，应充分考虑这一因素对挡墙产生的影响。

[ 本帖最后由 erxiu 于 2009-6-26 09:28 编辑 ]