張繼周，王華敬，劉福勝，劉洪辰，匡乃昆

(1.中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司， 江蘇 南京 210014； 2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利土木學(xué)院， 山東 泰安 271018)

擋土墻側(cè)向土壓力中外確定標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比分析

張繼周1，王華敬2，劉福勝2，劉洪辰2，匡乃昆2

(1.中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司， 江蘇 南京 210014； 2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利土木學(xué)院， 山東 泰安 271018)

擋土墻側(cè)向土壓力分主動(dòng)、靜止和被動(dòng)土壓力，而實(shí)際各種土壓力狀態(tài)的形成與墻體相對(duì)于土體的位移大小和方向有關(guān)。國(guó)際上不同國(guó)家的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)就其計(jì)算方法進(jìn)行了不同的規(guī)定，具體工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中如何選擇尚未達(dá)成共識(shí)，工程師多憑過(guò)往工程經(jīng)驗(yàn)或自身對(duì)規(guī)范的理解選擇對(duì)應(yīng)的計(jì)算方法。若遇分歧、便無(wú)定論，尤其是跨國(guó)工程設(shè)計(jì)更為甚之。通過(guò)對(duì)比分析歐洲、美國(guó)、中國(guó)香港及中國(guó)大陸規(guī)范，主要針對(duì)重力式、懸臂式和扶壁式擋土墻側(cè)向土壓力的確定標(biāo)準(zhǔn)和原則進(jìn)行梳理、提煉和對(duì)比分析，擬從源頭探討擋土墻側(cè)向土壓力確定標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一性原則，以期對(duì)擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性分析提供更具理論依據(jù)的計(jì)算方法。同時(shí)，研究結(jié)論還可為后續(xù)跨國(guó)工程的勘察設(shè)計(jì)提供必要的技術(shù)支撐。

土壓力理論；側(cè)向土壓力；擋土墻；設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

水利、土木、公路工程受地形限制，除橋梁、隧道、邊坡開(kāi)挖外，常用擋土墻提供合理的空間布局[1-8]。擋土墻主要承擔(dān)土體對(duì)它的側(cè)向壓力，合理確定作用在擋土墻上的土壓力是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。擋土墻側(cè)向土壓力分主動(dòng)、靜止和被動(dòng)三種狀態(tài)，而實(shí)際各種狀態(tài)的形成與墻體相對(duì)于土體的位移大小和方向有關(guān)[9]。國(guó)際上不同國(guó)家的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)就其計(jì)算方法進(jìn)行了不同的規(guī)定，具體工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中如何選擇尚未達(dá)成共識(shí)，工程師多憑過(guò)往工程經(jīng)驗(yàn)或自身對(duì)規(guī)范的理解選擇對(duì)應(yīng)的計(jì)算方法。而隨著2015年亞投行的設(shè)立，國(guó)內(nèi)的大型水電集團(tuán)、路橋集團(tuán)等在海外市場(chǎng)的基礎(chǔ)建設(shè)份額比重越來(lái)越大，若遇分歧、便無(wú)定論，尤其是跨國(guó)工程設(shè)計(jì)更為甚之。已有研究者對(duì)比了中國(guó)和美國(guó)的土壓力規(guī)范[10]，本文通過(guò)對(duì)比分析歐洲、美國(guó)、中國(guó)香港及中國(guó)規(guī)范，主要針對(duì)重力式、懸臂式和扶壁式擋土墻側(cè)向土壓力的確定標(biāo)準(zhǔn)和原則進(jìn)行梳理、提煉和對(duì)比分析，擬從源頭探討擋土墻側(cè)向土壓力確定標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一性原則，以期對(duì)擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性分析提供更具理論依據(jù)的計(jì)算方法。同時(shí)，本文結(jié)論還可為后續(xù)跨國(guó)工程的勘察設(shè)計(jì)提供必要的技術(shù)支撐。

1 土壓力理論

1.1 靜止土壓力

在土體無(wú)側(cè)向變形條件下，通常定義作用在結(jié)構(gòu)物上的水平向土壓力或土體內(nèi)某一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)的水平分量為靜止土壓力。對(duì)于均質(zhì)、各向同性的半無(wú)限體，作用在某一深度土體單元上的豎向(σ1，kPa)和水平向應(yīng)力(σ2，σ3，kPa)，如圖1所示，根據(jù)彈性力學(xué)理論可得水平向應(yīng)變：

(1)

(2)

圖1 土體單元受力示意圖

因土體均質(zhì)、各向同性，并假設(shè)擋土墻不發(fā)生水平方向的移動(dòng)或變形，即σ2=σ3且ε2=ε3=0，根據(jù)式(1)和式(2)可得：

(3)

設(shè)K0=v/(1-v)，v為材料的泊松比。得K0=σ1/σ2=σv/σh，K0即為靜止土壓力系數(shù)；σv為豎直向主應(yīng)力，kPa；σh為水平向主應(yīng)力，kPa。K0可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)式(4)計(jì)算，也可參考文獻(xiàn)[15]。

K0=1-sinφ′

(4)

式中：φ′為土體有效內(nèi)摩擦角，(°)。

1.2 主動(dòng)土壓力

若假設(shè)擋土墻允許沿著土壓力的作用方向移動(dòng)或變形，則土體要側(cè)向膨脹，而土內(nèi)的抗剪強(qiáng)度就能發(fā)揮出剪阻力作用，從而削弱這種膨脹，使作用在墻上的側(cè)向土壓力減小，即小于靜止土壓力。當(dāng)側(cè)向位移或變形足以使土體發(fā)揮最大剪阻力時(shí)，作用在墻上的側(cè)向土壓力成為最小值，土體達(dá)到主動(dòng)極限平衡狀態(tài)，這時(shí)的土壓力為主動(dòng)土壓力，相應(yīng)的土壓力系數(shù)為主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka。根據(jù)莫爾圓與土體強(qiáng)度包絡(luò)線相切的關(guān)系可推得主動(dòng)土壓力，如圖2所示。

圖2 主動(dòng)和被動(dòng)破壞狀態(tài)莫爾圓示意圖

對(duì)于無(wú)黏性土，圖2中豎軸為實(shí)線所示，可推得主動(dòng)土壓力為：

(5)

對(duì)于黏性土，圖2中豎軸為虛線所示，可推得主動(dòng)土壓力為：

(6)

(7)

1.3 被動(dòng)土壓力

若假設(shè)擋土墻向被支擋土體移動(dòng)或變形，則土體受到側(cè)向壓縮，土的剪阻力作用方向與側(cè)向壓縮相反。當(dāng)產(chǎn)生足夠側(cè)向位移時(shí)，土的剪應(yīng)力達(dá)到抗剪強(qiáng)度，墻上的側(cè)向土壓力達(dá)到最大值，最大的側(cè)向土壓力即是被動(dòng)土壓力，相應(yīng)的系數(shù)為被動(dòng)土壓力系數(shù)Kp。根據(jù)莫爾圓與土體強(qiáng)度包絡(luò)線相切的關(guān)系可推得被動(dòng)土壓力，如圖2所示。

對(duì)于無(wú)黏性土，圖2中豎軸為實(shí)線所示，可推得被動(dòng)土壓力為：

(8)

對(duì)于黏性土，圖2中豎軸為虛線所示，可推得被動(dòng)土壓力為：

(9)

(10)

2 不同國(guó)家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

土壓力理論最早由Coulomb和Rankine于18世紀(jì)和19世紀(jì)分別提出，雖經(jīng)后來(lái)學(xué)者的不斷完善，但其核心概念迄今在擋土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中依然采用。就目前土力學(xué)發(fā)展?fàn)顩r而言，若已知墻體相對(duì)于土體的位移量，便可計(jì)算出作用在擋土墻上的側(cè)向土壓力，進(jìn)而可進(jìn)行各種工況下的強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算。問(wèn)題的關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)之前無(wú)法預(yù)先確定實(shí)際位移是否會(huì)發(fā)生或位移量的大小，因此國(guó)際上不同國(guó)家的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)就其計(jì)算方法進(jìn)行了不同的規(guī)定。

2.1 歐洲標(biāo)準(zhǔn)

歐洲規(guī)范[11]認(rèn)為土壓力的確定應(yīng)考慮驗(yàn)收方式和位移量以及應(yīng)變，承載能力極限狀態(tài)下的土壓力值不同于正常使用極限狀態(tài)下的值。因此，當(dāng)土壓力作為一種作用力來(lái)表示時(shí)，不會(huì)有單一的特征值。但該規(guī)范并未明確各種類型擋土墻在設(shè)計(jì)時(shí)采用何種土壓力狀態(tài)，僅提供了各種狀態(tài)下土壓力的計(jì)算方法及達(dá)到主動(dòng)和被動(dòng)土壓力極限狀態(tài)需要的位移量如表1所示。設(shè)計(jì)中工程師需根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)自行判斷墻體將在哪種土壓力狀態(tài)下工作，進(jìn)而利用該規(guī)范附錄C所提方法進(jìn)行計(jì)算。

表1 達(dá)到主動(dòng)和被動(dòng)土壓力極限狀態(tài)所需相對(duì)位移的近似值

注：Δ為通過(guò)傾斜或側(cè)向位移而達(dá)到最小主動(dòng)土壓力或最大被動(dòng)土壓力所需的位移；H為墻高。

2.2 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)

美國(guó)聯(lián)邦公路管理局2001年出版的報(bào)告“Load and Resistance Factor Design (LRFD) for Highway Bridge Substructures”[12]指出，作用在擋土墻上的側(cè)向土壓力與擋土墻類型、被支擋土體類型、結(jié)構(gòu)物位移、墻后填料壓實(shí)及地下水分布情況等有關(guān)，其中結(jié)構(gòu)物剛度和被支擋土體類型為主要影響因素。

當(dāng)擋土墻允許沿水平向傾斜、移動(dòng)或變形時(shí)，可按主動(dòng)土壓力進(jìn)行設(shè)計(jì)；當(dāng)擋土墻不允許上述相對(duì)位置變化時(shí)，如連接于整體式橋臺(tái)或擋土墻附近有對(duì)變形敏感的結(jié)構(gòu)設(shè)施等，應(yīng)按靜止土壓力進(jìn)行設(shè)計(jì)。該報(bào)告同時(shí)指出，被動(dòng)土壓力多因墻前土體被壓縮而致，設(shè)計(jì)中應(yīng)按抗力而非荷載進(jìn)行處理。

對(duì)于懸臂式、重力或半重力式擋土墻，報(bào)告明確一般墻后土壓力能發(fā)展到主動(dòng)土壓力極限狀態(tài)，而當(dāng)擋土墻的懸臂與基礎(chǔ)連接剛度較大時(shí)，需考慮靜止土壓力對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。報(bào)告給出了達(dá)到主動(dòng)和被動(dòng)土壓力極限狀態(tài)需要的位移量，如表2所示。

表2 達(dá)到主動(dòng)和被動(dòng)土壓力極限狀態(tài)所需相對(duì)位移的近似值

注：Δ為通過(guò)傾斜或側(cè)向位移而達(dá)到最小主動(dòng)土壓力或最大被動(dòng)土壓力所需的位移；H為墻高。

2.3 中國(guó)香港標(biāo)準(zhǔn)

中國(guó)香港規(guī)范[13]針對(duì)各種擋土墻類型，對(duì)墻后側(cè)向土壓力分別進(jìn)行了論述。明確規(guī)定重力式和鋼筋混凝土擋土墻，當(dāng)進(jìn)行極限狀態(tài)下抗傾覆、抗滑及地基承載力驗(yàn)算時(shí)，采用主動(dòng)土壓力設(shè)計(jì)，不考慮墻后由于填料壓實(shí)而引起的土壓力。當(dāng)進(jìn)行正常使用狀態(tài)下位移計(jì)算和結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，均按靜止土壓力設(shè)計(jì)。同時(shí)在結(jié)構(gòu)計(jì)算過(guò)程中考慮因墻后填料壓實(shí)而引起的土壓力，在位移計(jì)算時(shí)不考慮。規(guī)范給出了達(dá)到主動(dòng)和被動(dòng)土壓力極限狀態(tài)需要的位移量，如表3所示。

表3 達(dá)到主動(dòng)和被動(dòng)土壓力極限狀態(tài)所需相對(duì)位移的近似值

注：Δ為通過(guò)傾斜或側(cè)向位移而達(dá)到最小主動(dòng)土壓力或最大被動(dòng)土壓力所需的位移；H為墻高。

2.4 中國(guó)大陸標(biāo)準(zhǔn)

中國(guó)大陸標(biāo)準(zhǔn)[14]未對(duì)各種類型擋土墻墻后側(cè)向土壓力進(jìn)行分別討論，僅在作用(或荷載)章節(jié)提到設(shè)計(jì)過(guò)程中除某些條件下可計(jì)入部分墻前被動(dòng)土壓力外，僅考慮墻背主動(dòng)土壓力，按附錄A所列庫(kù)侖理論公式計(jì)算。雖然也提到作用在擋土墻上的填土側(cè)壓力，可依據(jù)土力學(xué)原理，按墻背形狀、墻體位移條件、墻后填料所處的狀態(tài)計(jì)算確定，但在條文說(shuō)明中又指出，在設(shè)計(jì)擋土墻時(shí)，無(wú)法預(yù)先確定實(shí)際位移是否會(huì)發(fā)生或位移量的大小，只能假定其可能發(fā)生，而按庫(kù)侖公式進(jìn)行計(jì)算。規(guī)范給出了達(dá)到主動(dòng)和被動(dòng)土壓力極限狀態(tài)需要的位移量，如表4所示。

表4 達(dá)到主動(dòng)和被動(dòng)土壓力極限狀態(tài)所需相對(duì)位移的近似值

注：Δ為通過(guò)傾斜或側(cè)向位移而達(dá)到最小主動(dòng)土壓力或最大被動(dòng)土壓力所需的位移；H為墻高。

3 各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)差異及對(duì)比分析

從前文各國(guó)規(guī)范的對(duì)比可以看出，歐洲規(guī)范[11]未明確各種類型擋土墻在設(shè)計(jì)時(shí)采用何種土壓力狀態(tài)，僅提供了各種狀態(tài)下土壓力的計(jì)算方法及達(dá)到主動(dòng)或被動(dòng)土壓力極限狀態(tài)需要的位移量。美國(guó)規(guī)范[12]對(duì)懸臂式、重力和半重力式擋土墻，明確采用主動(dòng)土壓力狀態(tài)設(shè)計(jì)，而對(duì)懸臂與基礎(chǔ)連接剛度較大的擋土墻，建議結(jié)構(gòu)分析時(shí)考慮靜止土壓力的影響。中國(guó)香港規(guī)范[13]規(guī)定重力式和鋼筋混凝土擋土墻外部驗(yàn)算時(shí)采用主動(dòng)土壓力設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)采用靜止土壓力設(shè)計(jì)。中國(guó)大陸規(guī)范[14]未加區(qū)分，全部按主動(dòng)土壓力狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

關(guān)于究竟需要多大的相對(duì)位移量，墻后土體才能達(dá)到主動(dòng)或被動(dòng)土壓力極限狀態(tài)，各國(guó)規(guī)范均有涉及，但具體標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，總結(jié)如下：

(1) 達(dá)到主動(dòng)土壓力極限狀態(tài)所需要的相對(duì)位移量遠(yuǎn)小于達(dá)到被動(dòng)土壓力極限狀態(tài)所需要的相對(duì)位移量，二者差值在一個(gè)數(shù)量級(jí)左右，如圖3所示[14]。

圖3 達(dá)到主動(dòng)和被動(dòng)土壓力極限狀態(tài)所需相對(duì)位移示意圖

(2) 不論是達(dá)到主動(dòng)還是被動(dòng)土壓力極限狀態(tài)，密實(shí)土均小于松散土，即墻后土體越密實(shí)，越容易達(dá)到主動(dòng)或被動(dòng)土壓力極限狀態(tài)。

(3) 不論是達(dá)到主動(dòng)還是被動(dòng)土壓力極限狀態(tài)，砂性土均小于黏性土，即墻后砂性土比黏性土更容易達(dá)到主動(dòng)或被動(dòng)土壓力極限狀態(tài)。

(4) 關(guān)于砂性土，密實(shí)性材料達(dá)到主動(dòng)或被動(dòng)土壓力極限狀態(tài)所需的相對(duì)位移量，中國(guó)大陸標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)一致，且與歐洲及中國(guó)香港標(biāo)準(zhǔn)相差不大。松散性材料達(dá)到主動(dòng)土壓力極限狀態(tài)所需的相對(duì)位移量各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)相差不大；達(dá)到被動(dòng)土壓力極限狀態(tài)所需的相對(duì)位移量，中國(guó)和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)一致，小于歐洲及中國(guó)香港標(biāo)準(zhǔn)。即墻后為非黏性松散性材料時(shí)，中國(guó)大陸和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)更容易達(dá)到被動(dòng)土壓力極限狀態(tài)。

(5) 關(guān)于黏性土，歐洲和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)均未提及，中國(guó)大陸和香港規(guī)范對(duì)于主動(dòng)土壓力基本一致，對(duì)于被動(dòng)土壓力，中國(guó)香港小于中國(guó)大陸。即若墻后填土為黏性土，香港規(guī)范更容易達(dá)到被動(dòng)土壓力極限狀態(tài)。

為了粗略比較主動(dòng)、靜止和被動(dòng)土壓力的大小關(guān)系，公路擋土墻設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則[14]在條文說(shuō)明中按非黏性土，取不同的強(qiáng)度指標(biāo)，分別計(jì)算了對(duì)應(yīng)的土壓力系數(shù)，如表5所示。

表5 各種土體強(qiáng)度指標(biāo)下土壓力系數(shù)值

注：(1) 對(duì)于β=0,δ=0的垂直墻背的特殊情況，Ka=tan(45°-φ/2)； (2)K0=1-sinφ; (3)Kp=tan(45°+φ/2)。

從表5中可以看出：

(1) 隨著φ值提高，主動(dòng)和靜止土壓力系數(shù)均降低，被動(dòng)土壓力系數(shù)升高。即墻后土體強(qiáng)度指標(biāo)越高，土體抵抗破壞的能力越強(qiáng)，作用在墻上的側(cè)向主動(dòng)或靜止土壓力越小，相反被動(dòng)土壓力越大。

(2) 隨著φ值提高，不論靜止與主動(dòng)還是被動(dòng)與靜止土壓力系數(shù)比均升高。即墻后土體強(qiáng)度指標(biāo)越高，不論主動(dòng)還是被動(dòng)土壓力，相對(duì)于靜止土壓力減小或增加的比例均提高。

(3) 靜止與主動(dòng)土壓力系數(shù)比基本維持在[1.26，1.77]區(qū)間范圍，即極限狀態(tài)主動(dòng)土壓力小于靜止土壓力，但一般不會(huì)小于0.5倍的靜止土壓力。

(4) 被動(dòng)與靜止土壓力系數(shù)比基本維持在[2.30，32.27]區(qū)間范圍，即極限狀態(tài)被動(dòng)土壓力至少大于2倍靜止土壓力，甚至可達(dá)30倍以上。

4 結(jié) 論

(1) 工程設(shè)計(jì)中，若要形成主動(dòng)或被動(dòng)土壓力，墻體與被支擋土體必須發(fā)生相對(duì)位移。對(duì)于可以明確判斷墻體必須保持剛性的設(shè)計(jì)工點(diǎn)，需按靜止土壓力進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(2) 對(duì)于不能明確判斷墻體必須保持剛性的設(shè)計(jì)工點(diǎn)，承載能力極限狀態(tài)下的外部穩(wěn)定性驗(yàn)算可按主動(dòng)土壓力進(jìn)行設(shè)計(jì)，正常使用極限狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)計(jì)算需按靜止土壓力設(shè)計(jì)。

綜上所述，雖然目前大多數(shù)國(guó)家對(duì)重力式、懸臂式和扶壁式擋土墻承載能力極限狀態(tài)下外部穩(wěn)定性驗(yàn)算主流均按主動(dòng)土壓力狀態(tài)設(shè)計(jì)為主，但對(duì)較為重要的工點(diǎn)，考慮靜止土壓力的影響十分必要。

[1] 湯勁松,熊保林.鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)的土壓力計(jì)算方法探討[J].巖土工程學(xué)報(bào),2014,36(S2):36-41.

[2] 胡俊強(qiáng),張永興,陳 林,等.非極限狀態(tài)擋土墻主動(dòng)土壓力研究[J].巖土工程學(xué)報(bào),2013,35(2):381-387.

[3] 魏永幸,羅一農(nóng),劉昌清.基于極限狀態(tài)法的懸臂式擋土墻設(shè)計(jì)研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào),2014,31(11):6-9.

[4] 楊廣慶.加筋擋土墻合理設(shè)計(jì)方法的探討[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào),2014,31(3):11-18.

[5] 劉昌清,羅一農(nóng),魏永幸.基于極限狀態(tài)法的錨桿擋土墻設(shè)計(jì)研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào),2014,31(11):15-19.

[6] 薛麗影,楊文生.某高邊坡樁基立柱錨拉式擋土墻設(shè)計(jì)[J].巖土工程學(xué)報(bào),2013,35(S2):1176-1179.

[7] 汪丁建,童龍?jiān)?邱岳峰.降雨入滲條件下非飽和土朗肯土壓力分析[J].巖土力學(xué),2013,34(11):3192-3196.

[8] 王立國(guó),王志凱.考慮土拱效應(yīng)的擋土墻被動(dòng)土壓力分析[J].水利與建筑工程學(xué)報(bào),2010,8(4):146-149.

[9] 殷宗澤．土力學(xué)與地基[M]．北京：中國(guó)水利水電出版社，1999.

[10] 邵 穎，楊振琨，趙麗華．擋土墻土壓力計(jì)算美國(guó)規(guī)范與中國(guó)規(guī)范對(duì)比[J].人民黃河，2015,37(12):99-102.

[11] Eurocode 7: Geotechnical design-Part 1: General rules: BS EN 1997-1[S]. [s.l]:[s.n], 2004.

[12] Load and Resistance Factor Design (LRFD) for Highway Bridge Substructures Reference Manual and Participant Workbook: FHWA HI-98-032[S]. [s.l]:[s.n], 2001.

[13] Guide to retaining wall design: GEOGUIDE 1-2000[S]. The Government of the Hong Kong Special Administrative Region, 2000.

[14] 中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司．公路擋土墻設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則[S]．北京：人民交通出版社，2008.

[15] 張繼周,王華敬,劉福勝,等.靜止土壓力系數(shù)的計(jì)算方法及影響因素分析[J].水利與建筑工程學(xué)報(bào)，2017,15(1):43-47.

Comparative Analysis Between International Design Criteria for Lateral Earth Pressure Against Retaining Structures

ZHANG Jizhou1, WANG Huajing2, LIU Fusheng2, LIU Hongchen2, KUANG Naikun2

(1.JiangsuProvincialCommunicationsPlanningandDesignInstituteCo.,Ltd.,Nanjing,Jiangsu210014,China； 2.CollegeofWaterConversancyandCivilEngineering,ShandongAgriculturalUniversity,Tai'an,Shandong271018,China)

There were three categories of lateral earth pressure which are active, at-rest and passive earth pressure, and each depends on the movement experienced by the vertical wall on which the pressure is acting. Meanwhile, there were a lot of differences between international design criteria for determining the lateral earth pressures against retaining structures. Therefore how to determine the lateral earth pressure in specific project in design process is an important issue. In this paper a summary of currently available criteria for the design of retaining structures, and a deep comparative analysis between international design criteria for lateral earth pressures against retaining structures have been done. This compilation includes criteria established by Europe, United States, Hong Kong and China. The objectives are to evaluate the consistency among different design criteria and proposed by agencies worldwide and determine selection criteria in specific project design process. The conclusions of this paper provide not only new principals for estimate of the lateral earth pressures against retaining structures, but also prescriptions for stability analyses of retaining structures including gravity wall, cantilever wall, and counterfort wall etc. The third but not the least value of this paper is that it can lay a solid foundation for engineers who are going to engage foreign engineering design.

earth pressure theory; lateral earth pressure; retaining structure; design criteria

10.3969/j.issn.1672-1144.2017.04.009

2017-04-03

2017-05-05

國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目(2015BAB07B05)

張繼周(1983—)，男，河南駐馬店人，博士，高級(jí)工程師，主要從事巖土工程設(shè)計(jì)、咨詢和概率設(shè)計(jì)方法及工程應(yīng)用方面的研究。E-mail:55109992@qq.com

王華敬(1971—)，女，山東煙臺(tái)人，博士，副教授，主要從事巖土工程的教學(xué)和科研工作。E-mail:hj.wsd@163.com

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1672—1144(2017)04—0048—05