GEO5多级复杂挡墙分析

在实际项目中由于工程的复杂性，项目设计方案也较为复杂。GEO5大部分挡墙模块只能进行一级挡墙分析，但这并不表示GEO5不能解决多级挡墙的分析问题。下面我们以混凝土砌块挡土墙双挡退台（如图1所示）分析为例，说明GEO5是如何解决多台阶挡墙分析的。

图1 混凝土砌块挡土墙双挡退台示意图

在进行分析之前，对于多台阶挡墙，通常采取如下思路进行验算：

第一步：先验算最上面台阶的稳定性；

第二步：再验算下一级台阶的稳定性，可以将上一级台阶考虑为荷载或在软件中直接输入墙后坡形；

第三步：最后验算所有台阶的整体稳定性。当然，也可以先进行整体稳定分析，判断整体方案是否可行。

下面对案例进行分析说明。

1、在「混凝土砌块」模块中创建上部挡墙，如图2所示。

图2 上部挡墙计算模型

然后在「倾覆滑移验算」、「截面强度验算」中分别验算上部挡墙的稳定性。在「承载力验算」中验算地基承载力。这里需要注意的是，地基承载力应当是下部挡墙的墙后填土，而不是最下方的地基土。最后计算「外部稳定性」。由于上部挡墙前左下方还有一个挡墙，所以我们只分析该上部挡墙的稳定性，而不考虑整体稳定性（留到最后一步进行分析）。所以我们在搜索滑面时，限制滑面的搜索范围，让滑面不能通过下部挡墙，如图3所示。

图3 上部挡墙整体稳定性计算

2、上部挡墙分析完成后，再单独分析下部挡墙的稳定性。

由于下部挡墙土压力会受到上部挡墙及其墙后填土的影响，因此建模时需要考虑上部挡墙的影响。通常有两种方法，一种是在输入下部挡墙的墙后坡面时，直接创建上部挡墙及其墙后坡面；一种是将上部挡墙及其墙后填土换算成超载加载到下部挡墙和墙后坡面上。从建模效率上来讲，第一种方法更加简单，例如本案例中上部挡墙墙后坡面为斜坡，因此下部挡墙墙后坡面所受超载并不是均布超载，换算较为麻烦，尤其是上部挡墙墙后坡面比较复杂的情况。因此，这里我们采用第一种方法建模，如图4所示。

图4 下部挡墙计算模型

注：这里建模有几个注意事项需要说明一下。首先墙后坡面的形状中包括了上部砌块挡墙部分。其次，上部土体对下部挡墙的影响主要是其重度，c、值并不影响，所以并不需要考虑挡土墙上部土层的划分，具体说明可参考技术贴http://bbs.kulunsoft.com/forum.php?mod=viewthread&tid=3286。

由于砌块的重度通常比土体更重，可以考虑一下加权平均，稍微提升土体的重度，或者不提升土体重度，把土压力的系数稍微提高一些，比如1.1，以考虑安全余度。

如果采用超载模拟，建模如图5所示。

图5 下部挡墙（超载换算）计算模型

图中第一段超载为条形超载，为上部砌块引起的超载，大小为20kN/m2*2.5m=50kN/m。同理，上部挡墙墙后填土为斜坡，换算成梯形超载加入。

前面提到由于砌块或者挡墙重度通常比土体略高，我们创建的下部挡墙墙后剖面上部填土时所取的重度为填土重度，因此可以适当调大主动土压力大小，如图6所示。如果一定要计算，也是可以取加权平均重度的。由于实际意义并不大，这里不做介绍。

图6 下部挡墙上部土体重度赋值时主动土压力参数设置

3、创建整体模型，在「土质边坡稳定分析」模块分析整体稳定性。

通常情况下，可以在下部挡墙文件中直接调用土坡模块，然后做简单的修改（在「多线段」界面中）完成整体模型的创建，其中上部挡墙部分用刚性材料填充，如图7所示。

图7 整体稳定性分析模型

注：需要注意的一点是，这里的土体如果土层接近水平，在上部挡墙调用的土坡模块中完成修改非常简单。如果土层非常复杂，建议在CAD中完成模型绘制工作，再单独打开土坡模块基于dxf文件进行建模，这样效率会更高一些，如果是简单的模型，例如此工程案例，直接在挡墙模型上修改即可。