衡重式挡土墙具有良好的结构自稳性,能够减少开挖和回填量,在受地形限制的山区公路改扩建工程中应用较多。传统的设计方法对地基为悬空岩体等特殊地形条件下的挡墙土压力计算不够合理,岩体结构面、挡墙与悬空岩体的相对位置及行车荷载对挡墙稳定性的影响机理尚不明确,易造成挡墙的破坏及失稳,影响行车安全。本文结合G307吴堡至绥德段改扩建工程,采用理论分析、现场试验及数值模拟分析,对特殊地形衡重式挡土墙的受力与变形特性进行系统研究。主要研究成果如下:1.在库仑土压力理论和已有研究成果的基础上,建立墙背一点的土压力大小与位移的关系,根据组合位移模式的破坏机理,认为组合位移模式是两种基本位移模式按一定方式叠加的结果,提出了非极限状态黏性土主动土压力计算公式,采用该公式计算的结果与现场试验数据基本吻合。2.施工过程中,挡墙绕墙底转动并平移(RBT位移模式)。沿深度方向,上、下墙土压力均呈先增大后减小的分布规律,与库仑土压力的线性分布规律相差较大。上墙墙顶存在一定范围的拉应力区;受衡重台托举作用的影响,下墙土压力较理论计算值偏小。研究成果表明,特殊地形条件下采用传统理论设计挡土墙存在一定的不合理性。3.采用有限元分析方法,对衡重式挡土墙的受力与变形特性进行数值模拟,得到工后墙体应力应变状态、土压力分布规律及墙身位移规律等,并对挡墙修筑位置、下部支撑情况及行车荷载作用位置变化等工况下挡墙的受力与变形特性进行分析。结果表明:先修筑下部支撑可以明显改善挡墙的受力及变形特性;墙趾到悬空岩体边缘距离的变化对挡墙稳定性的影响显著;单幅车载大小变化对挡墙抗倾覆稳定性的影响较小,近墙(左幅)车载为影响墙身水平位移的主要因素。