8 结构

138 挡土墙墙后回填料内摩擦角的选择
原创 ccwphm 结构设计笔记本
2024-05-07 00:07 广东

这个挡土墙原状土土质比较差内摩擦角比较小（地勘给的内摩擦角小于10度），挡土墙墙后填料选用比较好的砂石时内摩擦角比较大，挡土墙土压力计算时是取原状土还是墙后填料的内摩擦角？


土层内摩擦角为30度

土层内摩擦角为50度

土层内摩擦角为70度
以上各计算的主动土压力系数一致，说明可以根据相关理论人为设定破裂面进行土压力计算

通过“岩石外倾结构面滑动边坡主动土压力计算”的“外倾结构面倾角θ (度)”模拟“库仑理论主动土压力计算（通用）”的破裂面；外倾结构面倾角θ (度)=破裂面角=45+土层内摩擦角ψ/2。
通过“岩石外倾结构面滑动边坡主动土压力计算”的“结构面内磨擦角ψs(度)”模拟“库仑理论主动土压力计算（通用）”的连续土体，结构面内磨擦角ψs(度)= 土层内摩擦角ψ (度)。
由以上三个算例可知，通过“岩石外倾结构面滑动边坡主动土压力计算”的外倾结构面倾角θ (度)和结构面内磨擦角ψs(度)两个参数可以计算指定破裂面的库仑理论主动土压力。

挡土墙施工时需要在原状土开挖放坡，挡土墙施工完成后再回填墙后填料，边坡开挖面坡角根据土质好坏来定，边坡开挖面与水平面夹角可能大于填料内摩擦角理论破裂面，也有可能小于填料和原状土内摩擦角理论破裂面，不同开挖面坡角的主动土压力是不同的，即土压力计算的内摩擦角也是不同的。

本次计算假设原状土内摩擦角为15度，当回填填料采用较好的砂石回填时内摩擦角会比较大，本次计算假设挡土墙墙后填料内摩擦角为30度，两者内摩擦角相差一倍，并假设填料与原状土容重相同。
当按填料确定破裂面时，破裂角为45+30/2=60度
当按原状土确定破裂面时，破裂角为45+15/2=52.5度
各种可能出现的破裂面如下图所示：


当开挖面角度大于填料破裂角时：通过观察可以发现，主动土压力系数从大到小的顺序为破裂面三、破裂面二和破裂面一，土压力系数分别为0.589、0.577和0.520，不论哪个破裂面，计算用的内摩擦角均为15度，计算结果如下：


当开挖面角度小于原状土破裂角时：通过观察可以发现，较不利的可能破裂面为破裂面五和破裂面七，在计算之前不能判断哪个是更不利破裂面，破裂面五计算用的内摩擦角为30度，破裂面七计算用的内摩擦角为15度，并假设开挖面坡角为45度，计算结果如下；从计算结果得知45度的开挖面为更不利破裂面，主动土压力系数为0.577远大于破裂面五的主动土压力系数0.333。

经多次试算确定原状土开挖面坡角为23.06度时主动土压力系数才与破裂面五相同，也就是说，在本算例中当原状土开挖面坡角小于23.06度时才能采用挡土墙墙后填料内摩擦角进行计算，计算结果如下图。

开挖面坡角为23.06度感觉已经很平顺了，怀疑公式是否有误，通过手工绘图方式复核计算如下：

主动土压力系数K=283/2000*14094/6000=0.332，与以上计算0.333结果基本相同，说明公式无误

本算例小结
1.当开挖面角度大于填料破裂角时：挡土墙主动土压力计算应采用原状土内摩擦角进行计算；
2.当开挖面角度小于原状土破裂角时：在本算例中，只有当原状土开挖面坡角小于23.06度时才能采用挡土墙墙后填料内摩擦角进行计算；
3.当开挖面角度位于以上两者之间时：应采用原状土内摩擦角进行计算，此时破裂角为开挖面角度，目前常用程序（如理正岩土）尚无法指定破裂角进行计算；
挡土墙2
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文章已于2024-05-07修改

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