高塑性膨胀土的回接式挡土墙
摘 要
这个研究评估了湿胀压力对高塑性膨胀土中回接墙的影响，这项研究根据实验室的土壤特征、现场监测的含水量季节变化和数值模拟。土壤样本是从德克萨斯州圣安东尼奥市I-35和沃尔特斯街交叉口的一个施工现场提取的，并安装了两个钻孔去监测现场的湿度分布。考虑到现场设置，建立了一个数值模型，对膨胀引起的侧向土压力作用下的回接墙的结构和性能进行了数值模拟。这个模型进一步评估了不同因素对回固墙性能的影响，如含水量、超载、土锚无粘结长度、墙刚度等。研究表明在施工和使用条件之间，土壤吸力剖面的剧烈变化可能会产生横向应力，从而导致过度的墙体变形。膨胀土的膨胀引起的侧向应力主要取决于挡土墙的容许侧向位移。附加荷载越大，刚度越高，侧向就会应力越大。一般来说，本文认为，没有简单的方法可以预测膨胀土膨胀引起的侧向应力，因此，在设计膨胀土的回接墙时，需要进行详细的有限元分析。参见1943-5509.0000955。copy;2016美国土木工程师协会。
引言
高塑性膨胀土存在在世界的很多地方,包括德克萨斯州的大部分地区。从达拉斯北部一直到圣安东尼奥南部（Lytton 1994；Hudak 1998）。试验性土壤能导致含水量的体积发生显著的变化(Lytton 1994; Bin-Shafique et al. 2011)，在道路开挖的情况下，一种最常用的挡土墙类型在德克萨斯州交通部（TXDOT）是回接墙，尽管非膨胀土中的回接墙设计已经很好地建立起来了，但对于如何将水分引起的膨胀压力纳入膨胀土中的回接墙设计中还没有达成共识 (Papagiannakis et al. 2013).
尽管回接墙或多或少具有是可弹的，由于回接锚的弹性伸长，但是现在Txdot设计方案却是常常将其考虑㐉在底部和顶部便于设计（Txdot 2006），侧压力基于静止条件计算，其分布看成梯形，正如被Terzaghi等人提出来的。最典型的土壤荷载为梯形，最大压强为1800xhpa,h为墙的高度。TXDOT设计手册（TXDOT 2006）建议膨胀土中,墙的设计压力高于1800xH（TXDOT 2006）。然而没有任何指南被发表出来量化额外的膨胀诱导压力。侧向压力缺乏指南是由于高塑性膨胀粘土因水分引起的膨胀而导致的，在许多情况下，可能会导致INAD等效设计 (Smith et al. 2009; Adil Haque and Bryant 2011)。
膨胀在膨胀黏土中是一个复杂的现象，根源是化学反应影响了土壤之间的内部应力分布 (Kehew 1995)，膨胀土产生的膨胀压力问题在过去的三十年得到了广泛的关注，而且许多研究人员对膨胀土湿胀产生的垂直和水平压力进行了实验室测量(Ofer 1980; Fourie 1989; Ertekin 1991; Erol and Ergun 1994; Lytton 1994)。这些实验方法在土壤变形过程中施加零侧向变形，不一定代表回接墙的原味条件，墙后土可根据施加的荷载发生自由变形。如果在膨胀过程中允许小变形，膨胀压力会显著降低(Ofer 1980; Ahmed 2010)。事实上，研究表明这些实验往往高于实际的现场土压力 (Chen and Huang 1987;Nelson and Miller 1992)，此外，在设计挡土墙时，几乎没有文献能够解释这些压力。
这个研究的主要目标是是评估影响高塑性膨胀土中在现场条件下回接墙的湿胀压力。此研究方法包括通过实验室测试来表征高塑性膨胀土的膨胀特性监测现场的含水率剖面的季节变化。然后，对湿陷引起的土与墙之间复杂相互作用的数值模拟膨胀压力采用有限元模型。尽管任何横向应力和变形的现场测量对于校准和证明数值非常有用，没有进行此类测量，因为超出本研究范围
背景
为了了解回接式挡土墙在高塑性膨胀土中的性能，在圣安东尼奥市I-35与沃尔特斯街交叉口的施工现场进行了研究。研究期间，该场地正在修建一座6米高的高塑性膨胀土反力式挡土墙。从现场采集原状土样品，并进行大量实验室试验。在该现场监测含水量剖面的变化，从安装的湿度计每隔1.5 m的深度到墙底6m的深度。
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