黄土基坑复合土钉支护的有限元分析

由于黄土的结构性和湿陷性,黄土基坑具有与其它基坑不同的特点。为了研究黄土基坑复合土钉支护的工作机理和设计方法,选取适当的本构模型,考虑土体与土钉(锚杆)的共同作用和基坑开挖施工过程,运用Ansys软件对某黄土基坑的变形和安全系数进行了非线性有限元分析,提出了合理的有限元模型,并将计算结果与工程实测数据进行了对比分析。     

土钉及其与土体粘结滑移的工作性能分析

在分析总结现有土钉及其与上体粘结滑移的工作性能试验研究基础上,建立土钉及其与土体粘结滑移的有限元模型,经推导给出单元刚度矩阵显式,并直接用于进一步的有限元分析。工程实例计算表明,基坑水平位移和土钉最大拉力与实测结果基本吻合。     

复合土钉支护转角有利影响范围

基坑复合土钉墙转角处有明显的空间效应,受力变形较小,对支护结构有利,但不清楚转角定量的有利影响范围,目前设计中仍按照与基坑中部一样保守设计,为在此范围内降低土钉用量,避免保守设计,对水泥土搅拌桩复合土钉支护结构建立了全尺寸整体三维有限元模型,这种模型包含基坑的转角,能考虑基坑的空间效应,通过建立接触面单元,能考虑土体和搅拌桩、土体和土钉的相互作用,量化分析了基坑转角对支护结构受力和变形的有利影响范围,计算结果表明,基坑转角对开挖面水平位移、地表沉降、坑底隆起、土钉轴力的有利影响范围分别约为1.3、1、1、1.2倍的开挖深度。经与实际工程现场实测值对比,验证了该模型分析结果的可靠性,同时分析结果优于平面二维和局部三维有限元模型,结论为复合土钉支护结构的优化设计和安全施工提供了理论依据和研究方法。     

桩墩扶壁复合土钉墙工作性状数值分析

针对软土地区采用桩墩扶壁复合土钉墙围护结构的基坑,按实际工况进行了开挖支护的三维非线性有限元模拟,其中土体采用修正剑桥弹塑性模型,计算结果与现场实测数据能较好地吻合,表明本文研究方法是可行的。现场实测数据与四种不同型式复合土钉墙围护结构基坑开挖的数值计算结果,均表明三维基坑开挖存在明显的“角部效应”;在复合土钉墙中设置灌注桩墩与锚杆对于减小灌注桩、搅拌桩、锚杆、土钉及周边土体变形及内力有是利的,且灌注桩墩的影响效应要超过锚杆,故在深基坑开挖中采用桩墩扶壁复合土钉墙支护结构是合理有效的。     

双排桩复合土钉支护基坑的工程实例分析

通过一个具体的工程实例,采用数值分析的方法,模拟基坑开挖过程中双排毛竹桩复合土钉支护结构的受力性状,并与实测结果进行了比较,探讨了影响双排桩复合土钉支护基坑侧向变形和体系内力的因素。通过有限元数值分析结果与现场实测数据对比表明,二维有限元数值分析在一定程度上能够反映现场双排桩复合土钉支护基坑开挖的变形和内力分布情况。计算结果表明:土钉中的内力与其位置有较大的相关性,中上部的土钉受力较大,底部的土钉受力较小;各层土钉轴力是在开挖下一层土体时引起的,并且随着开挖进行,土钉的轴力逐渐增大;双排桩的刚度对基坑的侧向位移有较大影响。     

土钉支护工作性能参数分析

采用三维分离式有限元模型 ,考虑土钉的加固作用及土钉与土体的相互作用 ,模拟土钉支护施工过程。选择能够反映开挖特点的土的本构关系 ,从而建立有限元分析方法 ,并通过编程计算研究土钉支护的工作机理、变形和受力性能 ,分析支护参数的影响。通过对一个大型足尺模型试验实例的分析计算 ,与实测结果和现有有限元分析结果进行比较分析 ,说明对二维有限元分析结果的改进。研究结论对土钉支护的设计和施工具有较高的应用价值。     

深基坑土钉墙支护施工仿真分析

针对深基坑土钉墙支护，采用三维非线性有限元分析方法，模拟研究了深基坑的开挖与支护过程。计算中考虑了初应力和土体材料的非线性及钉土之间的相互作用。通过实例分析，给出了深基坑开挖与支护过程中土钉的轴力、钉土界面剪应力及基坑位移场等的情况，同时证明了选用经反分析得到的土体力学参数其结果更加准确。     

复合土钉支护基坑的工程实例分析

通过一个具体的工程实例,采用数值分析的方法,模拟基坑开挖过程中复合土钉支护结构的受力性状,并与实测结果进行比较,探讨影响复合土钉支护基坑侧向变形和体系内力的因素。通过有限元数值分析结果与现场实测数据对比表明,二维有限元数值分析在一定程度上能够反映现场复合土钉支护基坑开挖的变形和内力分布情况。计算结果表明:土钉中的内力与其位置有较大的相关性,顶部和底部的土钉受力较小。各层土钉轴力是在开挖下一层土体时引起的,并且随着开挖进行,土钉的轴力逐渐增大。参数分析结果表明:土钉设计参数如钉的刚度、水平间距,搅拌桩的刚度等对基坑的侧向位移有影响。     

土钉支护的非线性有限元数值模拟

建立土钉支护的非线性有限元模型，土体本构采用多种本构模型，钉土之间采用Goodman单元模拟，能够模拟基坑的开挖与支护的施工过程。对某一具体基坑工程进行了模拟计算，取得了较满意的结果。     

复合土钉墙现场测试及数值模拟分析研究

整理分析了济南西部新城某地下车库基坑的复合土钉墙支护结构现场监测数据,采用有限元软件ABAQUS建立基坑支护结构单元三维模型,模拟了其开挖支护施工过程,动态分析基坑边坡坡顶地表水平位移、沉降变化规律,并与现场监测值进行对比,分析了微型桩与止水帷幕对复合土钉墙的影响。表明由土钉、止水帷幕、微型桩、预应力锚杆与土体相互作用的有限元力学模型能较好模拟复合土钉墙支护施工过程,结果可供同类复合土钉墙设计施工提供参考。     

考虑施工过程的土钉支护土钉轴力计算及影响参数分析

结合土钉支护边开挖边支护的特点,分析土钉支护施工中的开挖效应,阐述讨论土钉力增量的变化对土钉支护施工过程分析的意义。定义开挖影响面为施工过程中土体开挖时边坡内部土体滑动趋势最明显且土钉轴力增加最多的面,定义开挖土压力为以开挖影响面为边界的土块体作用在土钉支护上且由土钉承担的力,建立以开挖影响面及其上土钉力增量为主要研究对象的施工阶段土钉支护分析模型,给出施工过程中土钉轴力的计算方法。与应用其他方法计算得到的Clouterre项目1号墙建造过程中土钉力及量测值进行比较,计算结果与量测结果吻合较好。此外,利用该方法对土性、基坑剖面几何形状和土钉设置等影响因素进行分析。分析表明,所提方法符合施工过程中土钉受力的变化规律,是一种可行的、实用的土钉轴力分析方法。     

基坑土钉拉力现场试验研究

通过对国际烟草大厦深基坑土钉支护内力的现场测试,对土钉拉力的分布变化规律开展研究。现场测试结果表明:土钉在基坑边坡的中部承受拉力最大,上、下部受力较小,其最大拉力作用点出现在近面层2.0 m处,与基坑边坡潜在滑动面趋于一致。土钉承受拉力具有开挖效应和时间效应,随时间增长土钉拉力增加,基坑每一步开挖,已设置土钉的拉力都有大幅提高,至开挖结束一段时间后,土钉拉力趋于稳定。因而,基坑开挖后应立即进行土钉支护,以充分发挥土钉的加筋作用。     

Failure behavior and mechanism of slopes reinforced using soil nail wall under various loading conditions

Soil–nailing technology is widely applied in practice for reinforcing slopes. A series of centrifuge model tests was conducted on slopes reinforced with a soil nail wall under three types of loading conditions. The behavior and mechanism of failure process of the reinforced slopes were studied using image-based observation and displacement measurements for the slope, nails, and cement layer. The nailing significantly increased the stability level and restricted the tension cracks of the slopes. Increasing the nail length improved the stability of the reinforced slopes with deeper slip surfaces. The reinforced slope exhibited a significant failure process, in which slope slippage failure and cement layer fracture occurred in conjunction with a coupling effect. The deformation localization was induced by the loading within the slope and ultimately developed into a slip surface. The nailing reinforced the slope by significantly delaying the occurrence of the deformation localization within the slope. The failure of nails was recognized as a combination of pull-out failure and bend deformation. The loading conditions were shown to have a significant effect on slope deformation and nail deflection, and they consequently influenced the failure behavior and its formation sequence.     

深基坑土钉支护设计及施工方案

结合具体工程实例,介绍了土钉支护的优点,对深基坑土钉支护设计方案进行了说明,详细阐述了土钉支护施工方法及施工工艺,以提高人们对深基坑土钉支护技术的认识,推广深基坑土钉支护技术在工程中的应用。     

土钉支护结构的设计及应用

土钉支护是用于土体开挖和深基坑施工时保证边坡稳定的一种新技术,该技术具有材料用量少、施工速度快、安全可靠、经济等特点。本文首先结合土钉墙的概念介绍了土钉与锚杆的区别,然后阐释了土钉的构造、设计原则及稳定性分析的方法,最后分析了西安建筑科技大学华清学院的土钉支护实例,对其中两个剖面的设计过程进行了详细说明,并进行了稳定性验算,由此指出了土钉墙广阔的应用前景。     

土钉支护的离心模型试验研究

土钉由于其施工简便、经济高效,已做为原位土体加固和支护技术被广泛应用。但是对于土钉加固机理的了解还有待于深入研究。中国建筑科学研究院地基所和清华大学共同完成了土钉支护机理的离心模型试验研究。采用清华大学中型土工离心机进行了8组土钉支护基坑的离心模型试验。离心模型试验研究表明,土钉能够显著提高基坑土体的稳定性。土钉长度和密度对支护基坑土体的稳定性影响非常显著。在本文所研究的土性和基坑条件下,当土钉最大长度和基坑高度之比(L/H)为0.48和0.8时,基坑土体基本不会发生整体剪切破坏。土钉支护土体发生外部整体剪切破坏的条件是高密度布置短钉情况,土钉支护土体发生内部钉筋拔出破坏的条件是稀疏布置长钉情况。     

深基坑土钉加固的变形和力学响应

简化的力学模型无法反映基坑和土钉相互作用的实际情况,因此,运用FLAC模拟基坑的开挖与支护,并分析了基底、侧壁土体的变形响应,以及土钉在开挖和使用阶段的力学响应。结果表明:(1)开挖引起基坑变形,并导致拉伸和剪切破坏;对于拉伸破坏,应该让土钉长度超过滑移面;对于剪切破坏,可增大土钉在剪出口位置的密度;(2)随着开挖的进行,土钉所受的拉应力逐渐增大,但拉应力增量并不相同。FLAC~(3D)能够对基坑分步开挖和支护进行模拟,建立的数值模型能够反映土钉支护基坑的真实情况,为基坑土钉支护技术的设计和施工提供指导。     

复合土钉墙阳角部区域土钉受力性状分析

复合土钉墙中,突入基坑的阳角较基坑其它区域稳定性较低,风险也更高,由于阳角部位受力较复杂,一般分析中往往进行简化,将基坑中部剖面的分析结果应用于阳角部位,偏于不安全.针对这一情况,对复合土钉墙的阳角进行三维有限元分析,研究了与阳角不同距离的土钉受力状况,结果表明受力最大的土钉出现在长边邻近阳角的区域,该处较阳角的转折点更不安全,为最危险处.     

超大深基坑工程关键施工技术的研究

南京同曦国际广场超大深基坑工程,通过采用"钻孔灌注桩+桩间钢管土钉"和"自然放坡+挂网喷浆混凝土"组合支护形式,实现了超大平面无内支撑施工。详细介绍了该工程所采用的关键技术,包括桩间土钉施工技术、旋喷桩施工技术、挂网喷浆放坡支护技术、降水施工技术。在施工过程中,还采用了先进的监测技术及信息化技术,确保基坑施工处于受控状态。