石灰钉复合锚杆加固软弱边坡现场试验研究

为了进一步了解石灰钉复合锚杆新型支护结构的实用效果与价值,对其开展了现场实测试验.通过对试验结果的分析,进行了石灰钉周围土体力热变化规律的研究和新型结构承载性能的评价.试验结果表明：(1)石灰钉的设置对周围土体的温度、膨胀压力和孔隙水压力变化均产生显著的影响,在石灰钉的合理布置间距范围内,石灰钉布置间距越小,对土体膨胀压力、温度和孔隙水压力的影响越显著,土体的固结速率越大;(2)与普通锚杆相比,石灰钉复合锚杆的抗拔承载力有明显的提高,在石灰钉的合理布置间距范围内,石灰钉布置间距越小,石灰钉复合锚杆的抗拔承载力越大.利用所采集的实测数据,对石灰钉周围土体的温度增量、膨胀压力和水平进深对孔隙水压力的影响进行了多元回归分析,并得到了合理的回归模型.分析结果表明：石灰钉周围土体的膨胀压力、温度增量和水平进深均对土体的孔隙水压力影响显著,膨胀压力和温度增量对孔隙水压力不仅存在线性影响,还存在非线性影响和交叉影响,而水平进深对孔隙水压力仅存在线性影响.     

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.     

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动力响应分析

采用大型有限元软件ADINA对复合土钉支护边坡进行地震响应分析.地震波输入选用常用的EL-Centro波,分析内容包括支护边坡位移、加速度、土钉、锚杆的轴力时程响应.在建立有限元模型时,考虑土体和支护结构相互作用;应用非线性静动力性能的弹塑性M-C模型模拟土体;采用双线形强化模型模拟支护结构;土与支护结构相互作用由接触单元模拟.结果表明复合土钉边坡支护结构比纯土钉边坡支护结构有更好的抗震性能;普通土钉支护最大水平位移发生在边坡顶部,而复合型土钉支护发生在边坡的中上部,尤其是在施加了预应力之后,边坡在地震作用下位移明显减小;土钉和锚杆轴力在地震作用下放大显著,在滑移面附近轴力最大;位移和加速度沿着坡高逐渐增大.     

不同固结压力下膨胀土微观结构的演化过程研究

文章利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)对不同固结应力下膨胀土试样进行微观成像,基于ArcGIS数字图像处理技术分析原状土、重塑土、石灰改良土在不同固结应力下的孔隙比、三维分形维数、圆形度及形状系数的演化规律。图像分析结果表明,在三维空间基于灰度值法可以较好地分析不同固结应力下土体孔隙比的变化规律;在一定固结应力范围内,随着压力的增加,土体微观结构单元体的分形维数与固结应力存在较好的线性关系;随着固结应力的增加,单元体的熵、圆形度、形状系数先增加再减小。该研究结果揭示了土体微观结构与宏观固结应力之间存在的相关关系;同时通过不同的土体试样微观结构参数演化过程,说明了石灰对膨胀土改良的效果。     

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。     

复合土钉支护的软土基坑开挖有限元模拟分析

基于平面应变假设,采用自行编制的有限元程序建立数值计算模型,考察某复合土钉支护工程下的软土基坑开挖变形性状及土钉的受力情况.结果表明,深搅桩-土钉/锚杆支护软土基坑中,锚杆张拉力的作用对基坑水平位移及受力影响较大;复合土钉支护结构并无特别针对坑底土体隆起的加固措施,须采用考虑时空效应的分层分块的开挖模式,以确保坑底隆起...     

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。     

预应力锚杆复合土钉墙的侧向变形

为了研究土钉加预应力锚杆复合土钉墙柔性支护结构的侧向变形,通过考虑柔性支护结构中土体自身的抗侧移刚度,将土体简化为无数个连续分布的土弹簧模型,并考虑土弹簧刚度随土体的塑性发展而折减.基于基坑开挖产生的土压力由土体、土钉和预应力锚杆按刚度大小共同分担的假定,以及预应力以外荷载的形式作用到土体的假定,得到柔性支护结构中土体在自身所分担的土压力荷载、预应力和地面超载的共同作用下侧移变形的计算方法.采用有限差分软件FLAC3d对某一工程实例进行数值模拟,并与采用该方法计算所得结果进行对比,结果显示两种途径所得变形基本一致,表明该方法可以计算柔性支护结构的基坑侧向变形.     

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。     

深基坑边坡土钉支护机理数值仿真

为掌握深基坑开挖过程中土钉支护机理,确保基坑工程的稳定性与安全性,以大连地铁一号线某车站出入口基坑工程为研究对象,利用FLAC3D仿真技术模拟边坡无支护开挖与土钉支护开挖过程中基坑的变形特征,并与实测数据对比分析.对基坑土岩体结构采用Mohr-Coulomb构建模型,锚杆、土钉与混凝土结构采用线弹性模型;基于实测数据对模型进行验证分析,绘制地表沉降对比分析曲线,找出边坡开挖全过程应力应变规律,并从力学角度分析土钉支护体系对土体加固的有效性.研究结果表明:深基坑开挖过程中,土钉支护能有效限制原始应力平衡遭到破坏后土体各部分的塑性变形、地表沉降及土体位移,从而确保基坑稳定.     

锚管式土钉墙结构在软土深基坑支护中的应用

论述了锚管式土钉墙结构在软土基坑中的设计参数确定与施工方法。在基坑边坡土体内打入锚杆 (管 )并注浆 ,边坡表面采用钢筋网加喷射混凝土 ,形成土钉墙结构 ,提高了边坡稳定性和抗变形能力 ,使边坡稳定。实践证明 ,这种支护结构在软土基坑中使用是可行的 ,且具有较好的经济效益和社会综合效益     

多种支护形式并用的深大基坑支护实例

为了使西北地区大深基坑设计更加合理,用合理的方法和技术去解决基坑支护工程中存在的问题。依托西宁市水井巷商务片区一期基坑工程,进行了多种基坑支护形式并用的优化设计研究,将原方案一桩到底优化为上部土钉墙+下部排桩锚杆联合支护体系。上部通过采用坡度尽可能缓的土钉墙,卸除土体荷载,有效地减小了主动土压力;下部采用在桩身最大弯矩处局部加密配筋优化的桩锚支护结构,同时将东西侧与北侧锚杆排数进行合理优化,有效地控制了基坑开挖过程中产生的变形,降低了工程造价。另外,土钉支护结构在该基坑的成功应用再次证明,多级土钉墙在深基坑工程中的应用有待进一步研究。     

拉拔工况下全长粘结锚杆工作机理

采用一种能够真实模拟锚杆和岩土体界面闭合、滑移及张开等实际变形性能的摩擦-接触型界面单元, 对照实测工程, 建立拉拔工况下全长粘结锚杆的数值模型, 并验证了模型的精度;对拉拔工况进行全过程仿真分析, 再现锚杆、界面以及岩土体的力学特性随施工全过程发展的变化规律, 定量揭示这一工况下全长粘结锚杆的工作机理;对典型岩土介质中的拉拔锚杆进行数值对比试验, 由锚杆轴力和界面剪应力不同的衰减速度反映岩锚和土钉不同的有效锚固长度, 得出： 岩体锚杆长度为1.5～2.0 m, 而土钉长度达到10.0 m左右. 所以, 土体中采用较长的土钉可以充分发挥作用, 而岩体中选取适当有效锚固长度的锚杆可充分发挥锚杆作用, 又节省成本.     

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。     

土钉锚杆支护体系变形特性研究

通过工程实例,对土钉锚杆支护体系深基坑边坡顶部的竖直位移和水平位移监测数据进行分析,研究了土钉锚杆支护体系的变形特性,由于锚杆的预应力对基坑土体的作用,可以有效控制基坑的横向变形保证了基坑开挖和主体建筑施工的安全.     

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.     

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.     

杭州饱和软土固结过程微观结构试验研究

软土的工程特性很大程度上取决于土体内部的孔隙特征及其变化规律,为探讨软土固结过程中压缩性及其微观结构变化机理,对杭州结构性黏土进行室内固结试验,通过液氮真空冷冻干燥技术制备微观土样,借助扫描电镜试验获取微观结构图像,用计算机图像处理软件定量分析土体孔隙特征随着固结压力的变化规律,并讨论微观结构参数与土体压缩性的相关机制。结果表明:固结压力将显著改变软土的孔隙尺度、分布、排列、形态等特征,随着固结压力的增加,孔隙数先增加后减少、微小孔隙的比例增加、均一化程度提高、定向性增强、复杂程度降低;土体微观结构参数与压缩系数随着固结压力的变化规律有很好的相关性,均在固结前期显著变化,在固结后期变化趋于平缓;用土的微观结构变化解释和验证宏观试验土体的物理力学特性是可行的。     

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。