下面通過對堤防工程深攪水泥土防滲墻應(yīng)力應(yīng)變計算,揭示不同條件下防滲墻的受力狀態(tài),結(jié)合水泥土材料的力學(xué)特性和長江重要堤防隱蔽工程的特點,綜合討論深攪水泥土防滲墻抗壓強度的取值問題。
二維有限元應(yīng)力應(yīng)變計算斷面(圖3):土堤頂寬8 m,高度8 m,內(nèi)外坡比1:3.基礎(chǔ)取深度30 m.堤身為粘性土,堤基為砂性土(粉砂)。計算水位8.0 m.其中:Ⅰ為堤基、Ⅱ為堤身、Ⅲ為防滲墻墻體。堤身、堤基均按均質(zhì)土考慮,并且為老堤,均已完成固結(jié)。
計算分期為:第一期對堤基進行計算;第二期對堤身填筑進行計算;第三期模擬攪拌法施工,計算到第三期時,將前期單元計算成果累加上本期按水泥土容重與防滲墻所在位置土容重之差計算所得體系應(yīng)力應(yīng)變增量,作為本期計算成果。第四期為加載期,計算設(shè)計水位的水荷載作用下防滲墻的受力情況。表2、表3、表4分別給出了三種水泥土材料情況下防滲墻中應(yīng)力的最大、最小值及應(yīng)力水平的最大值,應(yīng)力以壓為正。
防滲墻抗壓強度設(shè)計值的選取除了考慮深攪水泥土防滲墻在設(shè)計水位下的受力狀態(tài)外,還涉及到兩個問題:
(1)用什么標(biāo)準(zhǔn)判斷防滲墻的力學(xué)破壞?
(2)選用多大的安全系數(shù)?
如果按照壓縮破壞標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)上述應(yīng)力計算結(jié)果,深攪水泥土防滲墻抗壓強度設(shè)計值為1.0 MPa時,力學(xué)破壞的安全系數(shù)為2.2左右;設(shè)計值為0.5 MPa時,力學(xué)破壞的安全系數(shù)為1.1左右。如果按照剪切破壞標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)上述應(yīng)力計算結(jié)果,深攪水泥土防滲墻抗壓強度設(shè)計值為1.0 MPa時,應(yīng)力水平最大值0.12,相應(yīng)單元的安全系數(shù)大于5;設(shè)計值為0.5 MPa時,應(yīng)力水平最大值0.33,相應(yīng)單元的安全系數(shù)在3左右。
根據(jù)深攪水泥土防滲墻的功能和受力方式,應(yīng)當(dāng)考慮圍壓作用,同時由于水泥土在圍壓作用下的力學(xué)破壞為剪切破壞,應(yīng)按照剪切破壞標(biāo)準(zhǔn)評價其力學(xué)穩(wěn)定性,因此本文建議長江堤防深攪水泥土防滲墻的抗壓強度取值宜不低于0.5MPa.