EPS對擋土墻抗震性能的研究

郭麗 李和志 李琪

摘 要：近年來，隨著科學技術的飛速發展，擋土墻在我國公路工程交通事業的應用也相對得到了大力發展。由于我國地震分布廣，地震破壞性強，把EPS用在剛性面板的擋土墻之中，豎直地放置在面板和填土之間，可以作為壓縮夾層，不僅能起到減壓的作用，還能作為緩沖層，起到良好的抗震效果。

關鍵詞：擋土墻；EPS；抗震

基金項目：江西科技學院“一般項目”2014年度項目“軟巖隧道底鼓機理及防治技術研究”（編號：ZR14YB08）。

1 前言

擋土墻是防止土體坍塌的土工構筑物，它廣泛地應用在建筑工程，道路橋梁工程，水利工程等多種領域，近些年來的地震活動說明我國地震活動正處在活躍時期，而我國目前對邊坡地震動力特性分析的研究還不夠深入，缺乏較為成熟可靠的分析方法和標準可以遵循。擋土墻的破壞給人們的生命財產帶來了相當大的損失，其破壞不但增加了工程維修和重建費用，更導致了震后道路的通行受阻到阻礙，橋梁倒塌，甚至交通中斷，給震后的救災工作的開展帶來很大困難。因所以在抗震設計時過程中，采取有效措施，緩沖和減少擋土墻墻背的水平總土壓力，控制擋土墻的變形和位移，具有非常重要的現實意義。

2 國內外對EPS的研究發展狀況

隨著公路工程的發展，土工合成材料（geosynthetics）的應用也愈發普遍，其中聚苯乙烯泡沫塑料（Expanded polystyrene，簡稱EPS）已經成為非常具吸引力的品種之一，它的出現使工程中很多難以解決的問題取得了令人比較滿意的結果。

在國內的公路工程中，近年來，在一些南方地區EPS也開始被廣泛應用。在廣東、浙江、上海等省市，EPS作為路基輕質填料得到了大力推廣；在浙江的高速公路上廣泛應用EPS來處理橋頭臺背回填；滬寧高速公路工程中大量應用了EPS作為路基拼接段的主要填料。EPS以其獨特的路用性能也越來越受到廣泛關注。

泡土工合成材料在巖土工程中的應用是從上世紀六十年代開始的。EPS在道路工程中的應用始于1965年，挪威在路基下鋪設了5—10cm厚的EPS板作為隔溫層，以此來防治嚴寒季節對道路的凍害。目前在北美、歐洲、日本、加拿大、泰國、德國等國家和地區先后推廣此項成果修筑的公路、鐵路以及機場道路達到5000多公里，取得了很好的效果。

3 EPS擋土墻計算區模型

擋土墻和土體系統與地球介質組成了無限連續體系。在這一無限連續體系中設置了一種虛擬的人工邊界把擋土墻和土體系統與無限的地球介質分開。

將人工邊界所包圍的墻土體系統一離散，再對擋土墻和土體之間的接觸面進行單獨離散之后，離散的節點可以分為兩類：人工邊界上的邊界節點和人工邊界所包圍的內部節點（簡稱內點）。

擋土墻、EPS土工泡沫以及土體采用平面應變、四節點、線性、減縮積分單元。本文為了更好的驗證EPS在擋土墻中的壓縮變形量，設置了一個4m重力式擋土墻模型。擋土墻面板混凝土采用線彈性模型，回填土及地基采用彈塑性模型。土體的本構模型采用擴展Drucker-Prager模型。EPS土工泡沫在變形初始階段（1%-5%的應變范圍）表現出良好的線性彈性行為，而模型中EPS的實際壓縮量基本都在線彈性范圍以內，因此對于EPS土工泡沫采用了線彈性本構模型。

4 擋土墻高為4m時，EPS厚度對擋土墻底土壓力強度的影響

5 結論

本章建立了EPS擋土墻平面內抗震性能的數值試驗模型，、對墻高為4m，3種不同密度、3種不同厚度EPS的重力式擋土墻進行數值試驗分析研究，并將它們的結果進行對比分析得到如下結論：

通過對3種不同厚度的EPS擋土墻底土壓力強度進行數值模擬發現，4米墻高時厚度為1.6米的EPS擋土墻底土壓力強度最小，在沒有設置EPS時，土壓力強度最大，為-11550Pa。土壓力強度越小，說明設置EPS抗震效果較較好。但考慮到經濟方面的因素，取0.8米厚的EPS更為經濟合理。

參考文獻

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作者簡介

郭麗（1987-），女，湖北仙桃人，江西科技學院，碩士。研究方向：巖土工程。