EPS对挡土墙抗震性能的研究

郭丽 李和志 李琪

摘 要：近年来，随着科学技术的飞速发展，挡土墙在我国公路工程交通事业的应用也相对得到了大力发展。由于我国地震分布广，地震破坏性强，把EPS用在刚性面板的挡土墙之中，竖直地放置在面板和填土之间，可以作为压缩夹层，不仅能起到减压的作用，还能作为缓冲层，起到良好的抗震效果。

关键词：挡土墙；EPS；抗震

基金项目：江西科技学院“一般项目”2014年度项目“软岩隧道底鼓机理及防治技术研究”（编号：ZR14YB08）。

1 前言

挡土墙是防止土体坍塌的土工构筑物，它广泛地应用在建筑工程，道路桥梁工程，水利工程等多种领域，近些年来的地震活动说明我国地震活动正处在活跃时期，而我国目前对边坡地震动力特性分析的研究还不够深入，缺乏较为成熟可靠的分析方法和标准可以遵循。挡土墙的破坏给人们的生命财产带来了相当大的损失，其破坏不但增加了工程维修和重建费用，更导致了震后道路的通行受阻到阻碍，桥梁倒塌，甚至交通中断，给震后的救灾工作的开展带来很大困难。因所以在抗震设计时过程中，采取有效措施，缓冲和减少挡土墙墙背的水平总土压力，控制挡土墙的变形和位移，具有非常重要的现实意义。

2 国内外对EPS的研究发展状况

随着公路工程的发展，土工合成材料（geosynthetics）的应用也愈发普遍，其中聚苯乙烯泡沫塑料（Expanded polystyrene，简称EPS）已经成为非常具吸引力的品种之一，它的出现使工程中很多难以解决的问题取得了令人比较满意的结果。

在国内的公路工程中，近年来，在一些南方地区EPS也开始被广泛应用。在广东、浙江、上海等省市，EPS作为路基轻质填料得到了大力推广；在浙江的高速公路上广泛应用EPS来处理桥头台背回填；沪宁高速公路工程中大量应用了EPS作为路基拼接段的主要填料。EPS以其独特的路用性能也越来越受到广泛关注。

泡土工合成材料在岩土工程中的应用是从上世纪六十年代开始的。EPS在道路工程中的应用始于1965年，挪威在路基下铺设了5—10cm厚的EPS板作为隔温层，以此来防治严寒季节对道路的冻害。目前在北美、欧洲、日本、加拿大、泰国、德国等国家和地区先后推广此项成果修筑的公路、铁路以及机场道路达到5000多公里，取得了很好的效果。

3 EPS挡土墙计算区模型

挡土墙和土体系统与地球介质组成了无限连续体系。在这一无限连续体系中设置了一种虚拟的人工边界把挡土墙和土体系统与无限的地球介质分开。

将人工边界所包围的墙土体系统一离散，再对挡土墙和土体之间的接触面进行单独离散之后，离散的节点可以分为两类：人工边界上的边界节点和人工边界所包围的内部节点（简称内点）。

挡土墙、EPS土工泡沫以及土体采用平面应变、四节点、线性、减缩积分单元。本文为了更好的验证EPS在挡土墙中的压缩变形量，设置了一个4m重力式挡土墙模型。挡土墙面板混凝土采用线弹性模型，回填土及地基采用弹塑性模型。土体的本构模型采用扩展Drucker-Prager模型。EPS土工泡沫在变形初始阶段（1%-5%的应变范围）表现出良好的线性弹性行为，而模型中EPS的实际压缩量基本都在线弹性范围以内，因此对于EPS土工泡沫采用了线弹性本构模型。

4 挡土墙高为4m时，EPS厚度对挡土墙底土压力强度的影响

5 结论

本章建立了EPS挡土墙平面内抗震性能的数值试验模型，、对墙高为4m，3种不同密度、3种不同厚度EPS的重力式挡土墙进行数值试验分析研究，并将它们的结果进行对比分析得到如下结论：

通过对3种不同厚度的EPS挡土墙底土压力强度进行数值模拟发现，4米墙高时厚度为1.6米的EPS挡土墙底土压力强度最小，在没有设置EPS时，土压力强度最大，为-11550Pa。土压力强度越小，说明设置EPS抗震效果较较好。但考虑到经济方面的因素，取0.8米厚的EPS更为经济合理。

参考文献

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[2] 陈丽.重力式和衡重式挡土墙抗震性能研究[J]路基工程，2010

[3] 邹新军.公路衡重式挡土墙优化设计方法与应用研究[J].公路，2003，1：77-79

[4] 杜松.路基悬锚式挡土墙设计与稳定性分析[D].长安大学，2011

[5] 窦斌，吳翔，蒋国盛.《DMR互锚式薄壁挡土墙高路堤结构模型试验研究及应用》[M].武汉：中国地质大学出版社，2003.

作者简介

郭丽（1987-），女，湖北仙桃人，江西科技学院，硕士。研究方向：岩土工程。