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挡土墙主动土压力极限分析法理论研究及应用
摘要：
挡土墙是一种常见的地下结构，由于它所处的地下环境，土体的主动土压力会对挡土墙产生一定的影响。本文主要介绍挡土墙主动土压力极限分析法的理论研究和应用，包括挡土墙的结构形式，主动土压力计算方法、极限分析法和实际工程应用等方面。通过对理论分析和实际案例分析的结合，探讨挡土墙的设计和施工中遇到的问题及其解决方案。
关键词：挡土墙，主动土压力，极限分析法，实际案例分析
一、引言
挡土墙是地下结构中最为常见的一种，其主要作用是克服土体的压力，保证地下结构的安全使用。由于挡土墙所处的地下环境，主动土压力对其产生一定的影响，因此对主动土压力的计算及其影响的分析十分关键。本文将从挡土墙的基本结构类型、主动土压力计算方法、极限分析法及其实际应用等方面来探讨挡土墙的设计和施工中遇到的问题及其解决方案。
二、挡土墙的结构形式
挡土墙的结构形式有多种，常见的有竖向挡土墙、拱形挡土墙、框架挡土墙、重力挡土墙等。竖向挡土墙是直接将土体压力传递到基础或地下水平支承物体上的一种结构形式。拱形挡土墙是在挡土墙上方设置一个拱形大梁来支撑挡土墙，承受土体压力和轴力的一种结构形式。框架挡土墙是在土体两侧设置框架梁，在框架梁的支撑作用下承受土体压力的一种结构形式。重力挡土墙是以挡土墙的自重作为支撑力，通过埋深、宽高比的设计来达到承受土体压力的目的。
三、主动土压力计算方法
主动土压力是指土体将自身重量、水分、外力等作用产生的向外的水平土压力，它是挡土墙中最主要的土压力之一。主动土压力的计算可以通过经验公式、理论分析及试验测试等方法得出。
经验公式法：常用的有库仑公式、带勾配的库仑公式、赛力斯公式等。库仑公式适用于黏性较小、单一性状土的地区，而带勾配的库仑公式更适用于稳定性较好的黏性土。赛力斯公式适用于粉土、黄土等无法按照库仑公式计算的土体。
理论分析法：包括了拉曼塞(Rankine)、考虑土体位移的拉曼塞法、柯尔夫(Coulomb)等经典的土压力计算方法。其中，拉曼塞法适用于土体刚性较强、垂直于挡土墙的地面倾斜度较小的挡土墙；柯尔夫法适用于土体较松散、倾角较大，土体不滑移的情况下。
试验测试法：常见的试验方法有箱体试验、压桶试验等。箱体试验的优点是精度高，数据可靠，但因为成本高和操作困难等因素，较少使用。压桶试验方法则较为常用，适合于直立的挡土墙。
四、极限分析法
极限分析法是将挡土墙及周围土体当作一个整体考虑，通过分析结构在各个极限状态下的条件来确定结构是否稳定的一种分析方法。极限分析法可分为平衡状态和变形状态两种。
平衡状态下，分析结构平衡时所需要的水平土体压力各个方向的大小及其作用点位置，从而确定挡土墙在平衡状态下所需要的最小防滑安全系数。
变形状态下，分析挡土墙变形过程中的各种特征，例如挡土墙的变形、土体的塑性性状以及岩土的摩擦力等，并对其进行极限分析，从而确定挡土墙在变形状态下所需要的最小防倾覆安全系数。
五、实际工程应用
挡土墙的实际应用主要是围绕其承受土体压力的能力和稳定性的问题进行研究。在实际工程中，需要对挡土墙的结构形式、土壤条件、地震影响等因素进行综合考虑，制定适应性的设计方案，从而保证挡土墙的安全性、经济性和可靠性。
例如，在根据现场情况，对挡土墙进行结构性设计，选用重力挡土墙，在墙体的宽高比和埋深等参数的设计中，需要考虑土体的特性、地下水渗、地震作用等因素的影响。在施工过程中，应掌握现场观测和分析方法，及时监测挡土墙的变形和应变情况，保证设计和施工的一致性，以达到施工的质量要求。
六、结论
挡土墙是地下结构中最常见的一种，其主要作用是克服土体的压力，保证地下结构的安全使用。挡土墙所处的地下环境，主动土压力对其产生一定的影响，因此在设计和施工中对主动土压力的计算及其影响的分析十分关键。极限分析法是一种重要的分析方法，通过它可以确定挡土墙在平衡状态和变形状态下所需要的最小防滑安全系数和防倾覆安全系数，从而保证挡土墙的安全使用。在实际应用中，还需要对挡土墙的结构形式、土壤条件、地震影响等因素进行综合考虑，制定适应性的设计方案，从而保证挡土墙的安全性、经济性和可靠性。