Application of Inversion Analysis in the Design of a Gravity Retaining Wall in Yixing
孙大伟 SUN Da-wei；陈云 CHEN Yun
（三峡大学土木与建筑学院，宜昌 443002）
（College of Civil Engineering & Architecture，China Three Gorges University，Yichang 443002，China）
摘要：挡土墙关系着工程的安全，一旦挡土墙发生事故，将造成巨大的经济损失，在挡土墙的加固设计中，安全性和经济性需同时考虑。本文以宜兴某挡土墙为工程背景，将反演分析法应用到工程实际中，在宜兴某重力式挡土墙加固实践发挥了巨大的作用。
Abstract: Retaining wall is related to the safety of the engineering. Once the retaining wall has an accident, it will cause a huge economic loss, safety and economy should be considered in the reinforcement design of retaining wall in the same time. This paper takes a retaining wall in Yixing as the engineering background and applies the inversion analysis method to the engineering practice, which plays a great role in the strengthening practice of a gravity retaining wall in Yixing.
关键词：挡土墙；加固；反演分析
Key words: retaining wall；reinforcement；inversion analysis
中图分类号：TU476+.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）23-0202-02
0 引言
越来越多的工程建设项目的涌现也带来众多的边坡、挡墙问题。一些边坡、挡墙因设计经验不足、施工质量不够等原因，往往刚施工完成就出现严重变形，影响正常使用。如何在考虑原有工程量对边坡稳定贡献的基础上，提出加固设计方案，合理解决安全性和经济性这两者的矛盾迫在眉睫。本文结合规范要求、理论计算及工程实践，采用基于反演分析法的挡墙加固设计思路，实际应用效果较好。
1 反演分析的思路
反演分析是基于原型观测资料，通过反演分析达到检验计算模型、确定或验证计算参数的目的，分析过程的标准就是计算值要尽量接近实测值，这就是说反演分析的基本原理是最优化原理，即使代表平均偏差的目标函数达到最小值。通过反演分析求得C、?准后，求得挡土墙抗滑稳定性及抗倾稳定性，根据安全系数采取相应的加固措施，然后对加固后再次采用反演分析法进行验算。
2 工程实例
2.1 工程概况
江苏宜兴抽水蓄能电站位于江苏省宜兴市西南郊约7km的铜官山区，电站总装机容量为1000MW，上库主坝为钢筋混凝土面板混合堆石坝，坝顶高程474.20m，坝轴线处最大坝高75m，坝顶长494.9m，坝顶宽8.0m。坝址区地层为泥盆系中、下统茅山组和泥盆系上统五通组石英砂岩地层，坝址基础地形照片如图1。
2.2 重力式挡土墙稳定性计算
重力挡墙沿建基面的抗滑稳定性的计算分析按照SL319-2005和DL/T5108-1999《混凝土重力坝设计规范》进行，分为抗剪强度公式和抗剪断强度公式计算两部分。
2.2.1 抗剪强度计算公式
■（1）
式中K—按抗剪强度计算的抗滑稳定安全系数；
?撞W—作用在挡墙上全部荷载对滑动平面的法向分量，kN；
?撞P—作用在挡墙上全部荷载对滑动平面的切向分力，kN；
f—墙体混凝土与墙基接触面的抗剪摩擦系数。
2.2.2 抗剪断强度计算公式
■（2）
式中K′—按照抗剪断强度计算的抗滑稳定安全
系数；
?撞W、?撞P—与式（1）相同；
A—墙基接触面面积，m2；
f′—墙体混凝土与墙基接触面的抗剪断摩擦系数；
C′—墙体混凝土与墙基接触面的抗剪断凝聚力，kPa。
依据宜兴挡土墙的监测资料得到的土压力的监测值，主要对3、4、13、15段挡土墙在填筑顶面高程440.0m进行重点分析。挡土墙所受的总推力和反演分析计算的总推力如表1所示，抗滑稳定性系数及反演分析计算的抗滑稳定性系数如表2所示。按照抗剪断强度计算，抗滑稳定性及反演分析结果见表3，抗倾稳定性及反演分析结果见4。
2.3 加固设计
鉴于宜兴重力式挡墙的安全性至关重要，为提高重力挡墙的抗滑稳定性，在左、右冲沟及其附近的挡墙廊道内设置了84根1200kN的预应力锚索，其中75根长度为35m或45m，在第3、4墙段的9根锚索长度65m。锚索分两排布置，每根锚索间距3m，上排锚索方向与水平线夹角35°，下排锚索方向与水平线夹角45°。根据8根锚索上的锚索测力针的测值，在锚索设置后、7根锚索应力减小13~60kN，13墙段的DP5锚索应力增加101kN，2006年11月实测值锚索应力1071.3~1182.6kN。取抗剪桩C＝1450kPa，f=1.25，按抗剪桩面积占墙基面积的比例，替代挡墙混凝土与砂岩之间的抗剪强度作为抗剪桩的加固作用。取抗剪桩C＝1450kPa，f=1.25，按抗剪桩面积占墙基面积的比例，替代挡墙混凝土与砂岩之间的抗剪强度作为抗剪桩的加固作用。
2.4 抗剪桩和预应力锚索加固后对重力挡墙建基面抗滑和抗倾稳定的作用
考虑抗剪桩和锚索的加固作用后，按抗剪强度计算公式得到的安全系数见表5所示，按抗剪断强度计算公式得到的安全系数见表6所示，抗倾稳定安全系数如表7所示。
3 结论
进行对比可以发现抗剪桩和锚索对于重力挡墙的抗滑稳定有作用，抗滑稳定安全系数可提高12%~24%，其中抗剪桩约占1/4，锚索约占3/4。对于重力挡墙的抗倾稳定安全系数可提高2%~5%。根据后期的监测数据可以看出该加固措施效果很好，未出现明显的位移。
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