岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (3): 723-734.doi: 10.16285/j.rsm.2020.0929

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

不同运动模式的悬臂式挡墙地震永久位移算法

李志浩1, 3，肖世国2   

  1. 1. 西南交通大学 地质工程系，四川 成都 610031；2. 西南交通大学 高速铁路线路工程教育部重点实验室，四川 成都 610031； 3. 中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司，四川 成都 610021
  • 收稿日期:2020-07-02 修回日期:2020-12-24 出版日期:2021-03-11 发布日期:2021-03-15
  • 通讯作者: 肖世国，男，1973年生，博士，教授，博士生导师，主要从事边坡稳定性与支挡结构方面的研究。E-mail: xiaoshiguo@swjtu.cn E-mail:lycheeh@swepdi.com
  • 作者简介:李志浩，男，1994年生，硕士，主要从事边坡支挡结构方面的研究及岩土工程勘测工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目（No.51578466）；中铁二院工程集团有限责任公司科研项目（No.KYY2018100(18-19)）

Calculation method for seismic permanent displacement of cantilever retaining walls considering different movement modes

LI Zhi-hao1, 3, XIAO Shi-guo2   

  1. 1. Department of Geological Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu, Sichuan 610031, China; 2. Key Laboratory of High-speed Railway Engineering, Ministry of Education, Southwest Jiaotong University, Chengdu, Sichuan 610031, China; 3. Southwest Electric Power Design Institute Co., Ltd. of CPECC, Chengdu, Sichuan 610021, China
  • Received:2020-07-02 Revised:2020-12-24 Online:2021-03-11 Published:2021-03-15
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(51578466) and the Research Project of China Railway Eryuan Engineering Group Co. Ltd. (KYY2018100(18-19)).

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摘要： 为了有效确定支挡边坡的悬臂式挡墙的地震永久位移，考虑悬臂墙踵板上方局部填土可能存在的不同滑裂特征，基于拟静力法、塑性极限分析上限定理与Newmark滑块法，针对地震条件下可能发生的墙?坡整体对数螺旋面转动、墙?局部填土体系水平滑动及绕墙趾转动3种运动模式，根据较为严格的力学定义分别推导了墙体地震永久位移计算公式。实例分析表明，前两种运动模式所得的地震永久位移相近，均远大于后一种模式，在工程设计中属于位移控制模式。与既有的经验公式法对比表明，文中方法与其误差在30%以内，且比概率置信水平取0.7的Ambraseys-Menu方法小7%。对于墙?坡系统整体旋转滑动模式，在水平地震影响系数一定的情况下，10个主要参数敏感性正交分析结果表明，其对水平屈服加速度影响的敏感性大小排序为：填土黏聚力、墙高、填土内摩擦角、墙体重度、立臂顶宽、填土重度、趾板长度、竖向地震影响系数、底板厚度和踵板长度。

关键词: 悬臂式挡墙, 地震永久位移, 屈服加速度, 运动模式, 敏感性分析

Abstract: The seismic permanent displacement of cantilever retaining walls are affected by the potential slip failure characteristics of the backfill above the heel plate. In this paper, solutions of the permanent displacement are derived based on the quasi-static approach, upper bound limit analysis and Newmark sliding block model. The proposed method involves three possible wall displacement modes comprising overall rotation with log-spiral curve, horizontal translation along the wall base and rotation around the wall toe. A worked example indicates that the seismic permanent displacement obtained by the first two modes are similar and much higher than the third. Thus, the first two modes are more crucial for engineering project design. Compared with existing empirical formulas, relative error of the proposed method is below 30%. Besides, the proposed result is 7% less than that by Ambraseys-Menu’s method with probability confidence level of 0.7. For the overall rotation mode of the wall-slope system under a specified horizontal seismic action, sensitivity analysis of ten main parameters’ influence on the horizontal yield acceleration is conducted and the order of these sensitivities is recommended.

Key words: cantilever retaining wall, seismic permanent displacement, yield acceleration, movement mode, sensitivity analysis

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