挡土墙边坡支护效果的有限元数值模拟

重力式挡土墙是中小型边坡支护的首选方案。做重力式挡土墙设计时，一般要进行抗滑、抗倾覆和地基承载力验算。其中非常重要的一点是求解作用在挡土墙上的土压力。计算土压力的理论很多，经典的有朗肯土压力理论，库伦土压力理论，它们各自有不同的理论假设（此处不再赘述）。由于多方面的理论假设，使得计算的土压力以及破坏面与实际情况存在一定的偏差。为此，新君采用有限元来计算挡墙的支护效果。

边坡及挡墙设计剖面如图1，挡墙高6米。通过强度折减计算，挡墙加固后的边坡稳定性大概在1.08（本次计算坡顶荷载做了一定的放大，实际没有这么大）。图2/3/4分别为经强度折减后处于极限状态时，边坡的位移、水平应力和塑性应变。破坏面基本是从墙踵到荷载右下角连成的平面。在墙趾处也发生了较大变形，墙地面有发生滑移的迹象。另外，在墙背顶部一定深度范围内，形成拉张裂缝，这与朗肯粘性土压力理论比较吻合。此外，从水平应力来看，墙背最大应力基本集中在距离挡墙底部三分之一挡墙高度处，这也跟朗肯和库伦土压力理论较为一致。总体来看，在图1这种情况下，该挡墙方案似乎存在安全隐患。

下期争取综合对比一下朗肯、库伦土压力理论计算结果，理正挡土墙验算结果，有限元挡墙模拟结果，看看平常工程设计中常用的理论或工具，是否存在较大偏差，哪种验算方法更科学合理、贴近实际。

图1 挡土墙边坡支护方案

图2 强度折减后的位移云图

图3 强度折减后的水平应力

图4 强度折减后的塑性应变

图5 坡肩水平位移随折减系数变化