论土拱效应
在支挡加固工程中，土拱效应的应用是比较普遍的。如按一定合理间距呈“点”状布置的抗滑桩，就是利用桩与桩之间形成的土拱效应相互搭接串联后对“线”状分布的滑坡推力进行平衡。再如按一定间距“线”状布置的锚杆、锚索或钢锚管等点状布置的锚固工程，对具有一定刚度的框架、地梁等进行约束，使相邻梁与梁之间的土拱效应相互搭接形成的“虚拟墙”对“面”状分布的土压力或下滑力进行平衡。工程中这种“以点控线，以线控面”的坡体防护理念就是有效利用土拱效应的形象说明。
图1 点状布置的抗滑桩支挡工程
图2 线状布置的框架加固工程
1、需要具有能提供稳定拱脚的结构物，即应确定拱脚前部的结构物具有一定刚度；2、相邻结构物之间土体与结构物相比需具有一定的变形趋势；3、结构物之间的土体所受到的剪应力需小于其抗剪强度，不能发生破坏作用。这三个要素对土体中土拱效应的形成具有控制性的作用，缺一不可。二、土拱效应依据其形态主要分为水平土拱效应或竖向土拱效应两大类，下面以抗滑桩为例进行说明。抗滑桩结构物由于刚度明显较桩后岩土体更高，因此在后部土压力或推力作用下桩身部位应力集中明显，造成在桩体变形趋势明显小于后部土体的前提下，使桩间后部的土体出现相对压密的变形趋势，从而形成水平土拱效应。只要桩体刚度足够，稳定性满足需求和桩间距设置满足土体受力性能，水平土拱效应就会将桩后土体的土压力或推力通过土拱传递于拱脚部位的桩体，从而实现“点”状布置的桩体对坡体的土压力或推力进行有效支挡。
图3 水平土拱效应示意图
竖直设置的抗滑桩结构物在桩体刚度足够，稳定性满足需求的情况下，桩后土体利用土体与抗滑桩结构物上形成的摩擦力，以及桩后主动变形区与稳定区界面上由土体抗剪强度提供的反向力，共同形成了竖向土拱效应，从而有效控制桩后的土压力并非随深度呈线性增加，而是达到一定程度保持了较为稳定的压力作用，这就确保了桩间挂板或挡墙等结构的抗弯或抗剪强度并非在悬臂段不断加大。
再如加筋土墙的设置就是在有在确保锚固段筋带稳定的前提下，有效利用上、下层筋带之间的土拱效应，使筋带与土体通过摩擦力产生多个土拱，将具有相对变形趋势的主动区土压力传递给筋带，再由筋带将受到的力量传递给稳定区的锚固筋带所进行坡体防护的。在合理的工程设置中，土体的中的土拱是“虚拟”的，但确是存在的，即土拱是抽象的，看不见，摸不着的，它是土体发生差异的变形趋势后调动其自身的强度平衡外部作用力形成的，即所谓“先受力，后有拱”。拱形结构是“真实”的，看得见，摸得着的。是自然或人们有效利用土体抗压强度最大特点自然为人为形成的。如自然界黄土天生桥等，人们开挖的窑洞等，以及最为常见的拱桥，就是有效利用土体或结构物抗压强度，并使拱体中的剪力或弯矩最小化的合理应用，即所谓“先有拱，后受力”。因此，工程实践如能将桩间挂板设置拱形则受力效果更好。当然，由于其施工相对繁琐，故工程应用较少。
由于水平土拱效应的存在，在抗滑桩的桩间挂板所受到的力是为土拱前部自由区的土体压力，即桩间挂板所受到的土压力是有限范围内的土压力，而非半无限体形式的土压力。同样，由于水平向和竖向土拱效应的存在，抗滑桩后部自由区的土压力并非呈线性增加。这说明工程实践中桩间挂板的设置可以在合理设置桩间距后使用一个规格，而不宜多样化，且挂板的厚度在桩间距为5~8m的合理间距布置下，其厚度宜为[25~35cm]。这也就是说，工程中常有技术人员将挂板厚度设置40cm，甚至70cm的厚度是非常不合理的，或者将挂板厚度自桩顶向一下逐渐增大其厚度是不科学的。
