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。     

锚杆自由段对潜在滑移面的影响机制分析

锚杆自由段对基坑潜在滑移面位置及形状的影响不容忽视。基于典型工程实例,利用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,通过固定锚杆预应力水平及锚固段长度不变,仅改变自由段长度研究滑移面的变化规律并探讨滑移机制。研究结果表明:随着自由段长度的逐渐增大,(1)锚杆尾端的塑性区逐渐变弱,坡脚以下区域的塑性变形增强;(2)基坑滑移面先是朝着坑外移动,而后发生突变,迅速向坑内迁移直至临坡面;(3)预应力损失逐渐变小,围压的增加能够增大锚杆与周围土体之间的摩阻力,但达到一定程度后,对摩阻力的影响不大。研究结论对于预应力锚杆复合土钉支护结构的稳定性分析及优化性设计具有较大的指导意义。     

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。     

西北地区常用基坑支护型式与施工质量要点初探

西北地区基坑工程造价偏高,事故多发,影响因素多。在分析基坑支护特点及存在问题的基础上,探讨了西北地区常用的土钉墙支护、复合土钉墙支护、框架预应力锚杆支护、上部土钉下部桩锚联合支护的工作机理和使用范围。分析认为:当基坑周边环境允许放坡、深度不大于8m、地下水位较低且经济性要求较高时,应首选土钉墙支护;当基坑周边环境允许、深度大于8m、对位移控制要求较严、地下水位较高时,应优先选用复合土钉墙或框架预应力锚杆,尤其作为永久性支护且考虑美观、造价时,框架预应力锚杆优于复合土钉墙,但需考虑框架预应力锚杆工序较复杂;当深大复杂基坑周边环境狭小、位移要求严格、锚杆设计长度或桩径选择受限、地质情况复杂时,选择上部土钉下部桩锚联合支护较合理。指出了基坑施工过程中的关键质量控制环节和解决对策,可供本地区基坑支护设计和施工借鉴及参考。     

锚杆参数对深基坑变形影响的有限元分析

目的研究深基坑锚杆支护结构中锚杆不同参数对深基坑变形的影响,为锚杆支护结构优化设计提供参考.方法基于沈阳地铁北大营街站附属基坑工程,利用岩土有限元软件Midas GTS NX建立基本模型和对比模型,分析施工过程中锚杆锚固长度、锚杆倾角、预应力大小等参数在不同取值范围下基坑的变形情况.结果锚杆锚固长度增加时,基坑变形随之减小,但锚杆对基坑变形的限制效果的增幅随之减小;锚杆倾角增加时,预应力锚杆的作用效果呈先增加后减小的趋势,当锚杆倾角超过20°时,锚杆支护的作用效果急剧减弱;锚杆轴力增加时,基坑变形的减少和预应力的增加接近线性关系,在轴力增量超过200 kN之后,轴力增加不能对基坑变形产生明显的变化.结论在沈阳地区地质条件下,预应力锚杆锚固长度建议取8～12 m,锚杆倾角取10°～20°,预应力取150～200 kN.     

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.     

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。     

兰州地区深基坑支护技术探讨

分析兰州地区深基坑支护的设计和施工现状,探讨适合于兰州地区的深基坑支护技术.分别介绍土钉墙支护、土钉加预应力锚杆联合支护、框架预应力锚杆支护技术的作用机理,结合工程实例说明其在兰州地区的应用.实践证明,这3种支护技术适合于兰州地区.当基坑深度小于8.0 m时,采用土钉墙比较合适;当基坑深度在8.0~10.0 m之间时,可以考虑采用土钉加预应力锚杆的复合支护结构;当基坑深度大于10.0 m时,选择框架预应力锚杆支护结构更加合理.     

深基坑桩锚支护结构设计参数分析

结合工程实例具体分析桩锚支护结构设计参数对锚杆内力、长度、支护桩内力、支护桩嵌固深度和桩顶位移的影响,这些参数包括坑顶荷载的大小与作用区间、锚杆离坑顶的距离、锚杆孔径、锚杆锚固段长度和锚杆预应力取值.分析结果表明:坑顶荷载的大小与作用区间对锚杆轴力和支护桩内力影响明显;锚杆一般布置在离坑顶H/3的位置较为合理;锚杆锚固段长度与支护桩的嵌固深度相互影响,应该根据基坑地质情况和基坑周边环境条件综合确定;锚杆预应力对支护桩桩顶位移控制明显.     

预应力施加时段对周边土钉应力分布的影响分析

针对目前现场施工中抢工期不按规范施加预应力的情况,以郑州大学科研中心为依托工程,通过对预应力锚杆复合土钉支护结构进行全方位的原位试验,实现了对预应力施加前后构件内力与基坑位移的实时监测,研究了预应力施加时段对周边土钉应力分布的影响规律。结果表明:(1)锚杆张拉之后再开挖下层土体,紧临锚杆的上排土钉应力变化较大;(2)开挖下层土体之后再张拉锚杆,紧临锚杆的下排土钉应力变化较大;(3)预应力施加对周边土钉应力的影响有着较强的"工序效应"和"开挖效应";(4)预应力施加的主要作用不在于分担或改变支护结构的受力状态,而在于提高支护边坡的稳定性和减小土体位移。研究结论可为现场不规范施工的现状提出合理化建议。     

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.     

基坑开挖对周边环境的影响分析

为探究基坑降水开挖过程中基坑及周边环境的响应,以西北某实际基坑工程为背景,通过Plaxis 3D软件建立模型,分析了基坑开挖过程中基坑及周边环境产生的变形和围护结构锚杆上力的变化.结果表明:基坑开挖产生的土体变形是一个三维问题,剖面土体的变形受基坑阴、阳角的影响,这种影响的强弱与剖面距基坑阴、阳角的距离有关;在基坑围护结构中,锚杆锚固效果比土钉好30%左右,桩锚支护效果比复合土钉墙好20%左右;下排锚杆比上排锚杆承担更多的主动土压力,其自由段轴力比上排锚杆大;位于复合土钉墙支护段附近的道路受基坑开挖影响,其倾斜方向由最开始的朝坑外倾斜转变为朝坑内倾斜;位于桩锚支护段附近的既有建筑变形均在相关规范允许范围内,周边既有建筑处于安全状态.     

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。     

端锚预应力锚杆作用范围研究及其应用

为分析锚固体力学效应及端锚预应力锚杆作用范围,并用以优化支护参数,提供施工指导.在挤压加固理论的基础上,利用弹性力学分析方法,建立端锚预应力锚杆锚固范围计算模型.借助Mathematic数学处理软件求得锚固范围方程.在Matlab基础上分析锚固范围方程特性,得出锚固范围与有效锚固长度和有效预应力的关系.研究表明:锚固范围随有效锚固长度和有效预应力的增加而增大;在目前矿山常用有效锚固长度和有效预应力下,最优锚固间距位于0.6～1.4m之间;锚固外区呈锥体状,锥体底面直径为最优锚杆间距,锥体高为有效锚固长度的10%,锥体底边角在7°～29°之间.将锚固范围方程应用于新城金矿的预控顶支护,得到预控顶预应力树脂锚杆锚固范围,求得最优锚杆支护间距1.2m,支护百分比79.3%,锚固外区锥体高0.19m,底边角17.6°.     

黄土地区钉-锚复合支护形式的研究及应用

对钉-锚复合土钉支护形式在黄土地区的应用作分析,研究锚杆对基坑整体稳定性的影响,并结合工程实际,得出了钉-锚复合土钉支护形式在黄土地区深基坑支护工程中可以取得良好的效果的结论。     

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。     

深基坑预应力锚杆锚固段应力分布规律与应用

基于凯尔文问题的位移解,推导了用于深基坑支护中的预应力锚杆锚固段剪应力与轴力的分布规律.对岩体与土体两种不同介质条件下预应力锚杆的受力分析表明,不同岩土体介质条件下,预应力锚杆破坏方式不同,要以最薄弱环节作为锚杆设计控制标准;锚杆剪应力沿锚固段呈对数螺旋曲线型分布,最大剪应力往往发生靠近锚固段初始位置处;锚杆轴力沿锚固段逐渐衰减,单纯通过提高锚固段长度来增加锚杆的极限拉拔力有一定的限度.通过对一工程实例的理论与试验对比分析,其弹性范围内的理论解与试验数据基本相吻合,从而为预应力锚杆的设计提供了理论依据.     

论深基坑预应力锚杆复合土钉墙支护施工技术

文作者主要对预应力锚杆复合土钉的几种支护结构型式及设计计算方法进行了分析。同时结合工程实例,说明了复合土钉在基坑支护中既安全又经济值得推广。