膨胀土中EPS缓冲层-悬臂式挡墙支护结构的受力变形数值模拟

王协群，匡文壮，韩 仲，邹维列

(1.武汉理工大学 土木工程与建筑学院，武汉 430070； 2.武汉大学 土木建筑工程学院，武汉 430072)

1 研究背景

聚苯乙烯泡沫(Expanded Polystyrene，EPS)是聚苯乙烯颗粒经预发泡、塑模等工艺而得到的土工合成材料，具有密度小、压缩性大等特点。自1972年首次应用以来，EPS作为减载材料受到国内外工程界的青睐，被广泛应用于公路、建筑、水利、市政等工程领域。对于膨胀土地区的挡墙，当墙后膨胀土吸水膨胀时，由于受到挡墙侧向约束，将对挡墙产生显著的侧向膨胀力，可能导致作用在挡墙上的侧压力超过静止土压力[1]，造成挡墙出现大变形、剪断等破坏[2]。因此，在挡墙与墙后膨胀土之间设置一定厚度的EPS板作为缓冲层，形成“膨胀土-EPS缓冲层-挡墙”体系，通过EPS缓冲层的侧向压缩变形可有效地减小作用在挡墙上的侧压力，从而增加挡墙的安全性[3-6]。

目前对EPS缓冲层应用于膨胀土悬臂式挡土墙的研究还较少。悬臂式挡墙在减小土压力上有积极作用，EPS缓冲层也能进一步减小土压力，因此探究悬臂式挡墙-EPS缓冲层-膨胀土支护体系具有实际工程意义。Ertugrul等[5]开展了在悬臂式挡墙与墙后砂石之间铺设EPS缓冲层的物理模型试验及相应的数值模拟研究，发现随着挡墙相对柔度的增加，EPS对挡墙的减压贡献降低；当作用在EPS上的应力未超过其屈服应力时，墙身高度对减载效果没有显著改变。郑俊杰等[7]提出了适用于膨胀土地区高填方路堤边坡的刚柔复合桩基挡墙结构，用FLAC3D模拟挡土墙与膨胀土之间铺设EPS板的支护减压体系。……