基坑土钉支护边坡有限元稳定性分析方法探讨

针对基坑土钉支护开挖边坡的稳定性,应用强度折减法和滑面应力法2种有限元法对基坑边坡是否采用土钉支护获得的安全系数和滑动面形状进行了分析.采用土钉支护的基坑边坡,由于在强度折减时,仅仅对土体强度参数进行了折减,未考虑土钉自身的强度降低,因而,采用2种有限元方法得到了不同阶段下虽然安全系数一致,但滑动面形状和位置不同的结论.提出了将土钉支护对土体以及边坡的作用考虑进去,以实现土钉支护技术在项目工程施工中更具现实的理论意义的意见.     

土钉支护参数优选的正交有限元强度折减试验分析

将有限元强度折减法与正交试验设计相结合,用正交试验设计安排数值模拟,用有限元强度折减法计算的安全系数作为土钉支护稳定性评价指标,对主要支护参数进行正交有限元试验分析,根据不同参数取值水平计算的结果优选最佳的支护参数,为土钉支护定量化设计提供参考.     

考虑地下水时土钉参数对基坑稳定性影响

为研究考虑基坑地下水渗流的情况下,土钉长度、倾角、竖向间距及土钉布置位置等参数对土钉支护基坑稳定性的影响,采用有限元强度折减法进行分析.计算结果表明:在支护条件一定的情况下,基坑开挖计入地下水渗流影响时的稳定安全性较低;基坑的安全系数随着土钉长度的增加而增大,而增长幅度会逐渐降低;存在土钉最优倾角使基坑稳定性最强,安全系数最大.考虑地下水影响时,土钉的最优倾角为20°,而忽略地下水时的土钉最优倾角为15°;是否考虑地下水对土钉最优位置的影响不明显.     

地震作用下复合土钉支护边坡稳定性模型及应用

在考虑复合土钉支护结构与土体协同工作的情况下,根据土质边坡的破坏模式,考虑预应力锚杆中施加的预应力对稳定性计算的影响,根据极限平衡理论建立复合土钉支护边坡地震稳定性分析模型.推导计算机搜索法的边坡复合土钉支护滑移面动态搜索模式,实现随着复合土钉设计参数变化的复合土钉支护稳定性动态分析过程.较好地解决了地震作用下复合土钉支护结构稳定性分析问题.编制复合土钉支护边坡动力稳定性分析程序,结合具体工程实例进行验算.结果表明这种稳定性分析模型能够较准确地确定复合土钉支护边坡的最危险滑移面及其对应的稳定系数,具有较高的可靠度;该计算方法对土质较均匀的黄土地区是适用的.     

预应力锚杆复合土钉支护模拟研究

通过工程实例,采用数值分析的方法,模拟研究基坑开挖过程中预应力锚杆与土钉墙复合支护结构的受力性状、工作性能和作用机理,并在数值分析中利用强度折减法分析基坑开挖后的稳定性。     

拉锚式支护结构水平位移影响因素的有限元分析

用有限单元计算方法对拉锚式支护结构进行分步开挖的模拟计算,分析支护结构的刚度、锚杆预应力及土结构接触界面的强度折减系数等对支护结构位移的影响.结果表明,及时有效地安装锚杆是控制地连墙位移的有效方法;适当增大支护结构刚度和锚杆预应力能减小墙体水平位移;增大土结构间的界面强度折减系数会使墙体水平偏移量逐渐减小,且这种影响有时是决定性的.     

土钉支护边坡稳定的极限上限分析

为了完善土钉支护边坡稳定的极限分析设计方法,对土钉支护边坡稳定的极限分析计算方法进行研究.基于塑性极限分析上限定理,结合传统条分方法,建立了土钉支护边坡稳定性安全系数计算式.同时,采用该计算式与规范法分别探讨了重度、粘聚力、内摩擦角、土钉抗拔力以及土钉层数对边坡稳定性的影响.分析结果初步表明:本文公式与现行规范法分别构成了土钉支护边坡安全系数的上下限,可为综合评判土钉支护边坡的稳定性设计提供参考.     

桩锚与土钉联合支护结构的概念优化设计

土钉支护体系通过土中设置钉体加强边壁土体,得到支护功效.边壁原状土体强度可得到最大程度的发挥.桩锚支护结构主要通过施加锚杆预应力加强基坑边壁稳定性,控制基坑边壁侧移;将桩锚与土钉构成联合支护结构时,土钉对土体的加强作用使作用于桩锚结构上的土压力得到显著减小,锚杆预应力水平得到显著降低.本文根据桩锚与土钉联合支护结构的受力变形特点和二者的协同工作机理,研究了联合支护结构的概念优化设计方法.     

地下水基坑预应力锚杆复合土钉支护的稳定性

为研究预应力锚杆复合土钉支护体系参数中土钉长度、倾斜角度、锚杆锚固段长度对基坑稳定性的影响,采用有限元方法,考虑地下水影响,建立基坑数值分析模型,通过强度折减法,研究预应力锚杆复合土钉支护与普通土钉支护在稳定性方面的差异.研究结果表明:预应力锚杆复合土钉支护土钉长度超过10 m时,对基坑稳定性影响效果显著;复合土钉支护土钉倾角由0°到15°改变时对基坑稳定性影响较大;锚固段长度的改变对基坑稳定性影响并不显著,当锚杆总长度及预应力值一定的情况下,存在锚固段与自由段长度的最优分配,使得锚杆施力最为合理,基坑最为安全.     

钢筋混凝土小桩在复合土钉墙支护中的应用研究

以郑州中原万达广场基坑支护工程为算例,通过理论计算与FLAC3D数值模拟分析得到单纯土钉墙支护体系、直径120mm钢管微型桩及直径400mm钢筋混凝土小桩复合土钉墙支护体系的应力场和位移场.经对比分析发现,直径400mm的钢筋混凝土小桩复合土钉墙支护结构较前两种支护结构抗变形能力得到大幅提高.建议本工程支护结构设计时,应对复合土钉墙基坑支护技术规范进行相应的折减系数调整.     

锚杆+微型桩复合土钉支护基坑稳定的可靠性

考虑预应力锚杆、微型桩与土钉的共同作用,应用边坡极限平衡理论与圆弧滑动条分法建立了预应力锚杆+微型桩复合土钉支护基坑内部整体稳定性分析的功能函数与最危险滑动面的计算模型。将土体的力学参数作为随机变量,推导了功能函数对各随机变量的偏导数。利用改进的一次二阶矩法计算了预应力锚杆+微型桩复合土钉支护基坑内部整体稳定的可靠性指标,并分析了土体力学参数的变异系数对可靠性指标的影响。     

FLAC-3D与理正软件在基坑支护设计中的应用

分析国外著名岩土软件FLAC-3D和国内的理正超级土钉支护设计软件各自的应用领域和特点。通过工程实例,努力探索二者优点的结合在基坑支护中的应用,并对支护后的基坑稳定性,以及加固结构的承载性能进行了分析。说明了二者结合应用在土钉支护中具有较强的实践意义。     

复合土钉支护内力与变形的模拟分析

为研究复合土钉支护体系中各构件的协同作用机理,应用FLAC-3D软件对纯土钉支护、土钉-预应力锚杆支护、土钉-微型桩-预应力锚杆支护三种支护方式进行模拟分析。结果表明：锚杆的深层锚固作用使各层土钉的轴力相对于纯土钉支护明显减小,且距离锚杆越近的土钉轴力下降越明显;预应力锚杆的挤压作用使土体的可能滑裂面后移,滑移半径增大,基坑边坡的稳定性增强;微型桩的设置,增强了其周围一定范围内土体的强度,改善了开挖后土体的应力场和边坡的稳定性;设置微型桩超前支护后,土钉及预应力锚杆的轴力均下降,但下降幅度不大;在土钉支护中相继增加预应力锚杆和微型桩后,基坑的水平位移明显减少。     

预应力锚杆-土钉复合支护作用机理及稳定性分析

本文研究了预应力锚杆-土钉复合支护的作用机理,分析了支护结构的稳定性,对复合土钉支护理论的进一步研究具有借鉴意义。     

土钉墙在芜湖地区软土基坑支护中的应用

芜湖地区地下工程涉及的土层主要是含水饱和的淤泥质地层。软弱土层土体强度低、土层含水量高,因此在土钉支护中降水和止水的作用尤为明显,而根据基坑等级选择合适勘察手段和方法也非常重要。在软土中土钉的计算中,除了《规程》中的方法外,还可以把土钉看作锚杆,并根据设计确定的土钉长度计算土钉外土体整体滑动稳定性。土钉布置在下部可提高土体的承载力,同时应适当缩小土钉的间距,应用复合型土钉,将多项技术措施结合来达到良好的技术经济效果。     

桩锚与土钉联合支护结构的优化选型

桩锚支护结构中预应力锚杆分为自由段和锚固段,通过施加锚杆预应力加强基坑边壁稳定性,锚杆预应力直接作用于排桩上,使基坑侧移受到限制;土钉支护结构中土钉全长锚固,通过基坑边壁侧移以部分释放土压力,并使土钉产生拉力,优势滑裂面前后土钉拉力平衡并直接作用于土体,限制土体边壁的继续变形,形成基坑边壁的支护结构。因此桩锚与土钉是两种受力机理不同的支护结构,将土钉与桩锚作为一个整体共同抵抗荷载和变形,关键是土钉和桩锚支护结构的选型设计,通过受力变形分析合理决策联合支护结构．使二者均能充分发挥其技术优势。本文根据桩锚和土钉支护结构的施工特点、受力变形特点,研究分析了土钉与桩锚联合支护结构协同工作的设计原理,根据工程实际环境条件建议了联合支护结构的优化选型方法。     

水泥土桩复合土钉支护的失稳破坏及稳定性验算

土钉支护的特点是随挖随支,其锚固体强度随时间逐渐提高,在继续开挖过程中,基坑临空高度持续加大,使基坑边壁发生相应侧移变形,土钉开始发挥作用,因此其对施工开挖速度有较为严格的限制。水泥土桩复合土钉在施工过程中,由于水泥土桩强度和刚度的预先形成,限制了开挖施工阶段的失稳破坏,并使基坑边壁的直立开挖高度相应提高,在继续开挖和土钉施工过程中基坑边壁的侧移特征、土钉应力的分布特征均发生变化,因此水泥土桩复合土钉支护结构的失稳破坏及设计计算模式相应发生变化。本文基于水泥土桩的强度和刚度对土钉支护结构的影响,分析研究了水泥土桩复合土钉的失稳破坏特征,及稳定性验算要求,为建立水泥土桩复合土钉的设计计算理论奠定基础。