基于筋-土-面板协同工作的加筋挡土墙动力特性研究

Reinforcement retaining wall is especially suitable for the fill project in high intensity region because of low cost and good seismic performance, but the reinforcement retaining wall was frequently damaged and collapsed for intensity earthquake, this will not only bring great losses of life and property, and can also make the highway interruption to bring huge difficulties disaster relief after the earthquake. Therefore, the dynamic characteristic of reinforcement retaining wall is a research focus lately. This project intends to the dynamic characteristic of reinforcement retaining wall based on mechanism of interaction between reinforcement and soil and panel, which consists of two topics shown as follows:(1)The interaction dynamic analysis mechanism model is established on the basis of structural dynamics and soil dynamics theory, the motion equation of reinforcement is derived under the horizontal earthquake action, the analytical solution of the reinforcement strip given by the earthquake response analysis;(2)In view of the reinforcement strip, an overall stability analysis model is build on the basis of the upper bound limit theory. The study has important theoretical and application value for high intensity seismic design and understanding of the interaction between soil and reinforcement mechanism.

加筋挡土墙造价低、抗震性能较好，在高烈度区各类填方工程中应用极广，然而大震后加筋挡土墙破坏倒塌时有发生，这不但给生命财产带来重大损失，且会使道路中断给震后救灾带来极大困难，因此，其动力特性成为研究热点。本项目拟以地震作用下的加筋挡土墙为研究对象，开展基于筋-土-面板协同工作的动力特性研究：(1)依据结构动力学和土动力学原理建立筋-土-面板协同工作的动力模型，推导出水平地震作用下筋带的动力运动方程，并进行地震响应分析，给出地震作用下筋带拉力的解析解、沿筋带轴向拉力的变化规律；(2)考虑筋带对提高加筋挡土墙整体稳定性的作用，基于极限定理给出求解地震动力作用下整体稳定性的方法，并编制确定最危险滑移面位置及稳定系数的程序。该研究对高烈度区加筋挡土墙抗震设计及筋土之间相互作用机理的认识具有重要的理论意义和应用价值。

加筋挡土墙的动力稳定问题涉及到结构与土的相互作用，本项目通过理论分析、试验研究、数值模拟手段，紧密结合工程实际，针对加筋挡土墙在地震作用下的工作特点，解决了动力稳定问题，并引导研究成果推广应用到工程实践，为经济建设服务。取得主要成果如下：.（1）基于水平条分法建立了地震作用下土体与筋带支护结构系统的动力计算模型；.（2）借助MATALAB自带的遗传算法工具箱，编写程序进行迭代求解得出各层筋带所受的最大拉力和对应的最危险滑动面。对影响加筋挡土墙内部稳定性的参数：筋带宽度、墙后的填土重度、填土粘聚力、内摩擦角、墙高、地震放大作用、水平地震加速度和竖直地震加速等进行了分析。.（3）基于以能量突变的强度折减法，采用耗散能与折减系数关系曲线中的突变值作为判定动力稳定性的标准，给出了地震作用下整体稳定性计算方法。.（4）振动台上完成了缩尺加筋挡土墙的稳定性试验，对理论计算结果进行了验证。.（5）基于能量强度折减法，用Flac3D软件对影响整体稳定性的参数进行了研究。.本项目在理论研究的同时将成果应用到甘肃陇南成州民用机场的边坡加固工程中，节约经费200万元。在国内外著名刊物发表学术论文14篇，其中SCI检索8篇、EI检索5篇、北大核心期刊1篇，专利授权3项，培养毕业硕士研究生3人。完成了预期任务。