擋土墻是在港口、交通、水利、路橋等生命線工程中的一種常見的構(gòu)筑物。在地震過程中,擋土墻遭到破壞是非常常見的。強度不一的地震可能會引起擋土墻變形、局部破壞甚至坍塌。歷史上,由于地震引發(fā)的擋土墻破壞事例屢見不鮮,給社會造成了很大的經(jīng)濟損失,這在許多地震事例中可以看出。由于地震的破壞性及其諸多因素的難以確定性,一些規(guī)范規(guī)定在設防烈度為Ⅶ度及以上的地區(qū)需校核地震時擋土墻的穩(wěn)定性。因此,如何解決擋土墻在地震區(qū)不遭到破壞是地震結(jié)構(gòu)工程中重要的課題之一,已引起足夠的重視。

　　隨著人們對擋土墻理論和實踐的不斷深入，專家開始呼吁建立新型柔性結(jié)構(gòu)工程來減少地震帶來的損失。一種新型的自嵌式擋土墻應運而生，它是在長城干壘的基礎上開發(fā)的另一種結(jié)構(gòu)，該擋墻的優(yōu)越性之一在于它是柔性結(jié)構(gòu)。從局部來看它是加筋土擋墻，面板采用大小、形狀、重量一致的混凝土預制塊干壘而成，加筋材料采用土工格柵。傳統(tǒng)加筋土擋墻的面板采用的是大型混凝土面板澆筑而成，加筋材料采用鋼帶；從整體來看這種結(jié)構(gòu)是一種新型的擬重力式擋墻，它主要依靠擋土塊塊體、填土通過加筋帶連接構(gòu)成的復合體自重來抵抗動靜荷載（所謂的動荷載就是指汽車荷載、地震荷載等），達到穩(wěn)定的作用，見圖1。因自嵌式擋土墻是柔性結(jié)構(gòu)，所以它對地形地質(zhì)條件不提出特別的要求，任何需要擋土的地方，如園林、護坡、護堤、高速公路、立交橋等，均可以使用。另外，它尺寸比較小，重量比較輕，交通不便的地方也可以進行施工，無須用起吊機械。
 

圖1 自嵌式擋墻的典型截面圖

　　地震作用前,擋墻和土體具有*初初始應力狀態(tài)，在三維地震動作用下，沿擋墻截面上的擋土墻、土體反應較為明顯。擋土墻與墻背填土將產(chǎn)生相互作用。墻背填土通常選擇透水性較大的砂土、礫石、碎石砂土、有時可能為弱粘性土、甚至就是粘性土(如就地取材)等，這些回填土將使擋土墻背產(chǎn)生附加的動土壓力和動土剪力,其大小與墻后土體的變形和墻體位移及位移形式有關，同時在墻背填土中產(chǎn)生地震動的放大效應。當土體變形和墻體位移較小時，墻后土體處于彈性狀態(tài)，按線性粘彈性模型計算是適宜的。當擋墻平移或轉(zhuǎn)動較大、墻背填土放大效應明顯時，在回填土內(nèi)會產(chǎn)生裂隙，在裂隙界面將不可能繼續(xù)傳遞能量，這時墻背土體在地震作用下進入彈塑性狀態(tài)。進而，在墻背填土中會形成一個薄弱面(破壞面或裂隙面)，甚至多個破壞面。擋土墻底土體處于明顯的塑性狀態(tài)，擋土墻墻前土體甚至產(chǎn)生隆起等現(xiàn)象，這樣支離的幾個部分，其動力非線性相互作用異常復雜，發(fā)生摩擦、碰撞、粘合、再分離等復雜的界面特性。擋土墻在地震慣性力、基底作用力、地震動土壓力、地震動土剪力、墻前土作用力(若有墻前覆蓋土層)等產(chǎn)生滑移、提離、沉降、傾斜等復雜的力學行為。墻背砂土震密沉降甚至產(chǎn)生多條裂縫或薄弱帶，而粘性填土可能只發(fā)生沉降。砂土動力有效內(nèi)摩擦角在不斷的變化著，擋土墻周圍土體中動應力不斷地重分布，地震作用結(jié)束，擋土墻周圍產(chǎn)生殘余應力(砂土存在殘余有效內(nèi)摩擦角)，其殘余應力的大小可能比靜止主動土壓力(初始應力)大，特殊情況下也可能會小于初始應力狀態(tài)。*終，由于土體本身具有與時間效應有關的蠕變和松弛等特性，其殘余土壓力也會隨著時間而緩慢變化著。擋墻在地震作用下的破壞形式如下圖
 

圖2 擋墻在地震作用下的破壞形式

　　根據(jù)自嵌式擋墻的破壞模式在設計分析時除了傳統(tǒng)擋墻所要求的外部穩(wěn)定分析和內(nèi)部穩(wěn)定分析以外，還要增加局部穩(wěn)定分析。考慮到自嵌式擋土墻墻背12°傾角的影響，在地震區(qū)根據(jù)朗金理論破裂面，采用Mononobe-Okabe理論的基本假設，可推導出地震加速度沿自嵌式擋土墻高度均勻分布和線性分布兩種情況下的地震土壓力強度、地震土壓力合力和地震土壓力合力作用點的理論公式，用來在地震作用下進行擋墻設計分析。對于局部穩(wěn)定分析則主要計算三個方面：擋土塊與拉結(jié)網(wǎng)片的連接強度、擋土塊之間的抗剪強度和頂部無加筋的抗傾覆計算。其中擋土塊之間的抗剪強度是靠塊與塊之間的錨固棒、塊體孔隙中的級配碎石、獨特的后緣結(jié)構(gòu)來提供，在地震荷載作用下，擋墻的整體剛度較小，由于層與層之間無砂漿，所以塊體之間有較大的靈活性，可以適當?shù)匾苿右孕遁d，來消除地震對擋墻產(chǎn)生的影響。同時由于自身的柔性特點，對小規(guī)?；A沉陷或遇到短暫的非常荷載組合（如碰撞、水位驟降等）時具有相當高的適應能力。

　　自嵌式擋土墻作為一種新型結(jié)構(gòu)，由于作為面板的混凝土自嵌塊是由工廠化生產(chǎn)，采用國際先進砌塊生產(chǎn)線，高壓振動成型、加入顏料具備各種色彩、經(jīng)機械劈裂形成天然質(zhì)感，所以擋墻外形美觀、顏色豐富、施工便捷。*主要的是作為一種柔性結(jié)構(gòu)，具有較好的抗震性能，抗震性能是重力式和衡重式擋土墻所無法比擬的，在地震區(qū)有很好的發(fā)展前景，能充分發(fā)揮其“以柔克剛”的特性，而且工程造價也比漿砌片石擋土墻要低廉得多，值得研究推廣。目前在中國地震災后重建中使用的有云南普洱市思茅河、鄱陽湖二期工程。在日本、美國的地震活動區(qū)得到廣泛使用，同時更適合余震多的地區(qū)因為它可以重復使用。