复合土钉墙支护基坑颗粒流数值模拟研究

利用基于离散元理论的颗粒流软件PFC3d建立基坑开挖土钉支护的三维颗粒流模型,通过分析有复合土钉墙支护基坑和无复合土钉墙支护基坑数值模型的位移场和应力场,研究复合土钉支护基坑开挖过程的规律和土钉支护的机理。由于复合土钉的作用,复合土钉墙支护基坑和无复合土钉支护基坑在变形程度和变形模式等方面存在较大差异。复合土钉墙支护基坑挡墙变形较小,出现“两头小、中间大”的大肚状变形模式,坑底隆起量和墙后土体沉降量相对于无土钉墙支护基坑均较小。利用土拱效应来分析复合土钉支护机理,认为土钉支护作用不仅仅是土钉和土体之间相互拉拔作用,土拱效应才是复合土钉墙支护作用机理的关键。细观机理研究和颗粒流数值模拟为复合土钉墙支护基坑的机理研究提供新的思路和方法。     

土钉与桩锚联合支护结构的计算模式

土钉与桩锚联合支护结构是由土钉支护与桩锚支护共同构成。在基坑边壁土压力及其它各种荷载作用下,土钉与桩锚作为一个整体共同抵抗荷载和变形。本文从分析土钉支护结构的受力特点、施工特点和破坏类型入手,研究分析了土钉与桩锚联合支护结构的协同工作机理,以及土钉与桩锚联合支护结构的设计计算内容与方法。     

建筑基坑支护技术及在施工中的运用

复合土钉支护是以土钉支护为主,辅以其他补强措施以保持和提高土坡稳定性的复合支护形式.复合土钉支护技术将传统支护方式中对支护结构形成荷载效应的扰动土体转化为支护结构的一部分,可以有效的应用于特殊地质条件下的基坑支护,而且具有工艺简单,造价低、工期短等优点.     

预应力锚杆复合土钉墙工作性状试验研究

以预应力锚杆复合土钉支护结构为研究对象,在室内模型试验基础上,探讨预应力锚杆复合土钉支护结构的工作性状。模型试验分纯土钉支护试验和预应力锚杆复合土钉支护试验2组,根据试验成果,对预应力锚杆复合土钉支护结构的工作性状进行分析研究。研究结果表明:土钉(锚杆)由于注浆作用,其黏膜聚力、内摩擦角和弹性模量都增大,但在复合土钉支护中增大得更多;复合土钉支护方式能有效控制坡面位移,其坡面最大位移较纯土钉支护降低约14%,使基坑潜在滑动面有向上移动的趋势,表明预应力锚杆复合土钉支护方式大大提高了基坑的稳定性。     

复合土钉体系的工作机理与稳定性分析

将土钉支护技术与其它的岩土体加固技术结合,发展形成的复合土钉支护技术,可有效加固周围土体,控制变形,突破了传统土钉支护技术的局限,具有广阔的应用前景。本文在总结复合土钉支护体系的常用复合加固形式基础上,给出了支护体系不同结构的作用机理,分析了复合土钉支护体系的破坏形式,并对其稳定性分析方法进行阐述和讨论,为复合土钉支护体系在工程中的广泛应用提供有益的参考。     

仰斜超前微桩复合土钉墙支护机理分析

基坑工程中将微型桩与复合型土钉支护相结合的微桩复合土钉支护技术应用愈发广泛。基于现有的微型桩复合支护技术的作用机理、设计方法、稳定性分析等研究,将微型桩超前支护技术与传统仰斜式土钉墙相结合,构造了仰斜式超前微桩复合土钉墙支护体系。该支护采用仰斜式微桩结合复合土钉支护,同时运用超前加固技术形成仰斜式超前微桩复合土钉支护体系。不同于普通微桩复合土钉支护的地方在于该支护体系具有微桩仰斜、超前支撑以及微桩与复合面板相结合等特性。采用仰斜式微桩复合土钉支护明显有助于减小主动土压力。仰斜超前微桩复合土钉支护体系有效地改善了普通土钉支护结构的不足之处,并对支护技术应用范围的拓展起到了一定的促进作用。     

考虑预应力作用的土钉复合锚杆支护结构的稳定性分析

基于边坡圆弧滑动破坏,根据极限平衡理论和条分法,建立附加应力作用下边坡的稳定性分析模型.将锚杆预应力作为集中力考虑,估算预应力在支护边坡土体中引起的附加应力,从而将锚杆预应力的作用转化为了附加应力的作用.将土钉复合锚杆支护结构中锚杆和土钉的作用划分开来,在稳定性分析和计算中忽略锚杆附近一定范围内的土钉,作为安全储备;该范围以外土钉的作用在计算中予以考虑.该范围内的土体是受到预应力作用的土体,从而结合已有的土钉墙的稳定性分析方法和本文考虑预应力作用的锚杆支护边坡的稳定性分析方法,建立土钉复合锚杆支护边坡的稳定性分析模型,给出土钉复合锚杆支护边坡的安全系数计算公式.该方法同时考虑了锚杆的预应力作用和未受影响的土钉的作用,使得在土钉复合锚杆支护边坡的稳定性分析中能够给出定量结果.     

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-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。     

松散沙层复合土钉支护作用机制的实例分析

复合土钉支护是土钉与预应力锚杆(索)、搅拌桩(止水帷幕)、微型钢管桩等支护形式中的一种或几种加固支护型式相结合而成.但整体作用机理并非各部分支护的简单叠加.本文主要结合一个复合土钉支护工程实例,来分析复合土钉支护中各部分支护形式所起的作用及计算原理.土钉是主要的受力结构;预应力锚杆可抵消掉一部分土压力,有效减少支护土体上部的水平位移;搅拌桩主要起止水帷幕作用,同时有利于坑底的抗隆起作用;微型桩能起到增强坑壁刚度的作用,减少坑顶水平位移和沉降.     

基于Flac3D的土钉支护应力分析

为了进一步探讨土钉支护的作用机理、受力特点,采用Flac3D模拟土钉支护基坑开挖与支护的施工过程,并对土钉、土体在开挖过程中的受力性能进行了模拟和分析.通过对土钉支护基坑模型的土体应力、应力路径和土钉内力分布等力学参数的分析,能更加全面地认识其在开挖阶段的工作性能,对其设计和施工提出了有益的建议.     

基于有限元强度折减法的土钉支护结构稳定性分析

运用有限元强度折减法分析土钉支护结构稳定性,通过离心机模型试验验证了该方法的可行性,并针对工程实例将强度折减法和现行规程方法进行比较分析,对土钉支护结构稳定性及其影响因素进行了比较全面的分析.研究结果表明:采用强度析减法得出的土钉间距和土钉直径对支护结构稳定性的影响比规程方法大;土钉长度和土体强度参数对支护结构稳定性的影响与规程方法的结果基本一致.     

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.     

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。     

复合土钉墙中搅拌桩对变形及土钉拉力的影响

复合土钉墙中的水泥搅拌桩对于减小基坑水平位移、改善土钉的受力状态有重要作用,但目前对于搅拌桩在复合土钉墙中这一作用的研究多局限在定性探讨,未进行较为量化的分析,在复合土钉墙的设计中也一般将搅拌桩作为安全储备.文中通过对复合土钉墙的有限元分析,对复合土钉墙中不同搅拌桩排数、长度及不同土层情况进行了对比研究.结果表明,设置不同排数的搅拌桩对于复合土钉墙的受力机理、变形特性、土钉拉力大小及分布均有较大影响,1~2排搅拌桩较为合理,过多的搅拌桩排数可能会导致复合土钉墙出现重力式挡墙的受力、变形性态,增加上部土钉的拉力.     

土钉支护突变稳定分析中能量方程的建立

突变理论是系统科学中研究系统变化的一种方法,能够阐述系统中某些变量如何从连续逐渐变化导致系统的突然变化的问题,对于研究系统临界状态有着独特的作用.突变理论的核心问题在于是否能够找到一个能够描述系统状态变化的力学方程.针对在基坑开挖中的土钉支护体系,以岩土塑性力学原理对单根土钉及其周围维护土体进行能量变化分析,分别得出了土体能量方程和土体与土钉之间的粘结摩擦能量方程.     

基于协调变形的桩锚与土钉联合支护结构的设计计算

在桩锚与土钉联合支护结构的设计计算问题中,首先就要分析联合支护中桩锚结构和土钉结构所能承担的土压力.由于锚杆和土钉作用力的发挥依赖于基坑侧壁变形,因此研究桩锚与土钉联合支护结构中土压力的分配问题应考虑基坑开挖过程中侧移的发展进程,按协调变形来计算桩锚与土钉各自承担的土压力.通过对工程实例中基坑边壁侧移的计算,并与监测结果进行对比,验证了基于协调变形的联合支护结构的设计计算方法的合理性和工程适用性.     

复合土钉支护中土钉内力实验

为了解土钉-预应力锚杆-微型桩复合土钉支护体系中土钉的受力情况,对北京市某复合土钉支护的深基坑工程中的土钉轴力进行现场原位实验,分析土钉轴力变化规律。结果表明：土钉受力具有时间效应与瞬时开挖效应,锚杆的张拉锁定可有效减缓上层土钉轴力的增长速度;土钉轴力的分布表现为两头小、中间大的特点,其峰值沿深度呈上下小、中间大的分布形式,最大峰值点位于基坑边坡中部;在坡脚附近,土钉最大轴力峰值点未出现在坡脚,而与坡脚有一定距离;喷射混凝土面层承受的侧向土压力较小,并随深度呈上下小、中间大的分布规律。     

土钉支护在黄土深基坑工程中的应用

结合西安某工程实例,介绍了土钉墙支护技术的具体应用,对土钉支护设计的各项指标进行了计算分析,并对土钉支护的施工工艺、施工质量和设计计算进行了系统的论述。该工程采用土钉支护取得了较好的施工效果,体现了土钉支护的优越性。