基坑工程土钉墙设计参数对比分析

通过对上虞某工程土钉墙基坑围护设计实例分析,对不同间距、不同长度、不同倾角的土钉进行了对比,分析结果表明,基坑外部稳定抗滑安全系数和抗倾覆安全系数随着土钉长度的增大而增大,随着土钉倾角的增大而略有降低,不受土钉水平间距的影响；而基坑内部稳定性安全系数随着土钉水平间距的增大而减小,随着土钉长度的增大而增大,土钉倾角对其影响较小.     

疏排桩-土钉墙组合支护结构离心模型试验研究——稳定性与破坏模式

疏排桩-土钉墙组合支护是疏排桩与土钉墙相结合的一种新型支护形式,它不但充分利用了排桩抗弯能力强的优点,同时有效地克服了疏排桩桩间距受桩间土体失稳的限制和土钉墙变形难以控制的缺点.这一新型组合支护结构目前在工程中已有广泛应用,但是对于疏排桩-土钉墙组合支护结构的加固机理和破坏模式还有待于深入研究.采用同济大学中型岩土离心机进行了7组疏排桩-土钉墙组合支护基坑的离心机模型试验.离心机模型试验结果表明,疏排桩-土钉墙组合支护基坑的整体稳定性较疏排桩支护和土钉墙支护都有显著提高.疏排桩-土钉墙组合支护结构中土钉的长度和布置间距,以及排桩间距对支护基坑的稳定性影响非常显著.     

土钉墙在疏排桩支护基坑中的加固效果试验研究

采用同济大学中型岩土离心机进行9组疏排桩-土钉墙组合支护基坑的离心机模型试验。基于离心机模型试验结果,探讨土钉墙在疏排桩支护基坑中的加固效果,并推导土钉墙支护刚度的简化计算公式,研究土钉墙支护刚度对疏排桩-土钉墙组合支护结构支护特性的影响规律。研究结果表明:在疏排桩间设置土钉能有效减小支护结构地表沉降,土钉越长、间距越小时支护结构地表沉降值也越小,加密土钉间距比增加土钉长度对减小支护结构地表沉降更为有效;设置土钉能显著减小支护桩的桩身内力和变形,随着土钉长度的增加和土钉间距的减小,排桩的桩身内力分布规律逐渐由悬臂排桩支护特性向带支撑的支护桩特性转变;通过设置土钉不仅能提高支护结构的稳定性,还能改变支护结构的破坏模式,随着土钉墙支护刚度的增大,会使土钉墙的支护特性得到增强,形成以土钉墙支护特性为主导的疏排桩-土钉墙组合支护结构,相反,则以疏排桩支护特性为主导。     

土钉支护结构设计参数研究

在深基坑工程中,土钉墙支护一般适用于地下水位以上或降水后的基坑边坡加固.目前土钉设计初始参数一般根据经验确定.通过工程实例分析研究土钉间距、长度、土钉倾角、坡面倾角、钻孔直径及分级放坡等参数的变化对基坑稳定性的影响,为采用土钉进行支护设计选择参数时提供参考.     

土钉支护结构参数设计及工程应用

根据土钉墙支护结构的特点，结合工程实例，就土钉墙支护结构的土钉长度、间距、土钉倾角及面层等结构参数介绍了其设计的方法，实践证明了该设计方法的合理性。     

土钉支护结构中土钉长度的设计研究

土钉支护结构由于其诸多优点在深基坑中得到广泛应用,但是土钉长度布置问题一直是一个热点问题。本文研究了土钉长度的布置方式,结合工程实践,基于内部整体稳定性安全系数最小值的限制原则分析了土钉钻孔直径、水平倾角以及土钉间距等设计参数对土钉长度的影响,最后分析了不同土钉长度布置方式对安全系数的影响,所得结论可供工程技术人员参考。     

土钉墙位移的影响因素分析

土钉墙是粉砂土、黏性土等地区基坑开挖围护的主要形式之一,基坑开挖会导致基坑及周围土体、土钉墙面层和土钉中的应力重新分布,为了保持土钉自身的稳定和平衡,土钉面层、土体会被迫移动到新的位置而产生变形。今以ABAQUS有限元软件为工具建立土钉—面层—土体的相互作用模型,土体应用Mohr-Coulomb本构模型,土体与土钉间的接触性质为摩擦小滑移,土钉在整个开挖过程保持弹性,土体的压缩模量随深度线性增加,在此基础上构造正交试验,分析不同工况下土钉墙面层最大水平位移、墙后沉降的影响因素及各因素对于位移的作用大小。结果表明:对于面层的最大水平位移而言,基坑开挖深度5 m时,土钉长度为8 m的面层有最小位移,而大于和小于8 m则位移增大。土钉墙倾角与面层最大位移相关性最为明显,当土钉墙倾角小时位移小,随着土钉墙倾角的增大面层位移则增大。就面层最大位移来说,当基坑开挖深度5 m时,各因素的最佳组合为:土钉墙倾角60°~80°、土钉长度8 m、间距1.6 m、土钉倾角小于15°。控制土钉墙面层位移最有效的办法是减小土钉墙倾角、合理设置土钉长度。     

设计参数对高压注浆与普通注浆土钉影响对比分析

通过对注浆土体物理力学性质试验及对不同设计参数下普通注浆土钉和高压注浆土钉稳定性变化规律的计算对比,分析了土钉间距、长度、倾角、钻孔直径对注浆土钉整体稳定的影响。分析结果表明:掺入水泥浆后土体的压缩模量显著提高,水泥注入量越高,抗剪强度和摩擦力提高值越大。随着土钉水平间距的增大,高压注浆与普通注浆土钉整体稳定安全系数比β值呈现先增大后减小的趋势,土钉间距设计宜选取在各工况β值均最大的区间内。对高压注浆土钉长度的优化设计应考虑不同深度,深部应在土钉长度较长区域选取,浅部应在土钉长度较短区域内选取,这样区域内β值更大,注浆产生的效果最佳。土钉倾角对高压注浆土钉的整体稳定安全系数影响比普通注浆土钉要大,高压注浆土钉在浅部可采用较小倾角,而在中部、深部处适宜采用较大倾角,这样能够更好地发挥高压注浆对土钉整体稳定的作用。高压注浆时,应选择适宜的钻孔直径,钻孔直径过大或过小,都不能最大程度发挥高压注浆土钉的利用效率。     

土钉支护边坡动力性能参数分析

为研究土钉支护参数对土钉支护边坡抗震性能的影响,通过设计并完成振动台模型试验,研究了在不同支护参数(如土钉倾角、土钉长度、土钉间距等)下边坡的动力反应特征。试验结果表明:土钉支护边坡有较好的抗震性能;试验过程中,土钉支护边坡坡面的最大变形主要发生在边坡坡腹处,坡顶与坡趾的变形相对较小;增大土钉倾角会增大边坡的侧向位移,增加土钉长度以及减小土钉间距则会减小边坡侧向位移;土钉支护最大作用带基本位于土钉支护区的中前部,呈折线形,与滑裂面位置并不相同。     

疏排桩-土钉墙组合支护结构排桩荷载分担比试验研究

对10个疏排桩-土钉墙组合支护结构进行离心机模型试验。基于试验结果,提出排桩荷载分担比的计算模型,探讨排桩荷载分担比的变化规律以及影响因素,并提出简化计算式。研究结果表明：当基坑挖深较小时,支护结构的荷载主要由土钉墙承担,排桩承担的荷载较小,随着开挖深度的增加,土拱效应将支护结构范围内的土压力不断传递给桩身,排桩承担的荷载越来越多,最多可达到总荷载的90%以上;增加土钉长度、减小土钉间距既可有效减少排桩分担的荷载,同时还能明显提高整个支护结构的整体稳定性;当桩间距在一定范围内时,增加桩间距能减小排桩荷载分担比,但是桩间距过大会明显降低整个支护结构的稳定性;土钉竖向间距对排桩荷载分担比的影响比土钉水平间距更为明显。     

土钉墙变形破坏的数值模拟及设计参数优化

本文通过FLAC程序建立了16个土钉墙的数值模型,借助交叉试验的方法,分别计算了土钉和面层连接、土钉倾角、土钉长度布设、土钉间距这四种因素对两种坡度(73.3度和90度)基坑变形的影响。结果表明对不同坡度的基坑,它们影响的大小不同,并且它们之间存在明显的交互作用。随着基坑放坡角度的增大,土钉倾角、土钉间距的交互作用变小,成为次要因素,而土钉倾角、土钉长度布设的交互作用变大,成为主要因素。基于以上分析结果,提出了有效控制土钉支护变形应该考虑的因素和设计方案。     

Pullout of soil nail with circular discs:A three-dimensional finite element analysis

An internal failure mode for a soil-nailed system consists of failure at nail heads,slope facing,nail strength,along groutesoil interface and pullout failure.A better understanding of pullout of soil nail thus becomes important to assess the stability of a soil-nailed system.In the present study,an investigation into the pullout behaviour of soil nail with circular discs along the shaft has been carried out by a threedimensional finite element analysis using Abaqus/Explicit routine.A total of 67 simulations have been performed to accurately predict the pullout behaviour of soil nail.The soil nail under study has circular discs along its shaft varying in numbers from 1 to 4.The pullout of this soil nail in a pullout test box has been simulated with a constant overburden pressure of 20 kPa acting on the nail.The pullout load edisplacement characteristics,stresses around soil nail and failure mechanism during pullout are studied.Variations of dimensionless factors such as normalised pullout load factor and bearing capacity factor have been obtained with different combinations of parameters in terms of relative disc spacing ratio,anchorage length ratio,embedment ratio,diameter ratio and displacement ratio.From the results of analyses,it is found that nail with more circular discs requires higher pullout load.There are critical relative disc spacing ratio and diameter ratio which significantly affect the pullout behaviour of nail.     

能量法在土钉支护结构分析中的应用

利用能量法从功率平衡的角度定量的给出了整体支护情况下土钉支护结构的极限开挖深度Hu的公式,得到了每步开挖下的安全系数ki及每步开挖深度Dhi;同时将土钉对土体的加固约束作用等效为土体的粘聚力增量,得到了似粘聚力Dc的公式。分析了支护结束极限情况下和逐步开挖情况下土钉支护结构主要设计参数对极限开挖深度iHu、安全系数ki、每步开挖深度Dhi、似粘聚力Dc的影响规律,为土钉支护结构的设计提供了一定的依据。     

土钉墙三维稳定极限分析的可靠度计算

本文介绍了应用上限理论建立的土钉墙稳定性评估的三维极限分析模型。将该模型中的三个参数,土粘聚力、内摩擦角及土体与土钉表面极限摩阻力作为随机变量,采用可靠度分析方法,计算土钉墙失稳概率。通过在实际工程应用表明,与传统的用安全系数作为评判指标的计算方法相比,该方法具有可真实反映土性变化特征、计算工作量增加不多的优点。     

复合型土钉墙的非线性有限元分析

复合型土钉墙是近年来在沿海软土地区出现的一种新型基坑围护结构 ,已得到广泛应用。建立并采用了带转动自由度的Goodman单元 ,对其进行的非线性有限元分析 ,通过与工程实例的对比检验了这一方法的合理性。     

Estimation of seismic active earth pressure on reinforced retaining wall using lower bound limit analysis and modified pseudo-dynamic method

Present study estimates seismic active earth pressure on the reinforced retaining wall by combining the lower bound finite element limit analysis and the modified Pseudo-dynamic method. A series of parametric analyses are performed by varying seismic acceleration coefficient, time period of seismic loading, soil friction and dilation angles, reinforcement spacing, length of reinforcement, soil-reinforcement interface, damping ratio of soil, soil-wall interface, wall inclination, and ground inclination. Maximum active earth pressure is exerted when natural time period of reinforced soil matches with the time period of an earthquake. Reinforcement is found to be effective in terms of reducing active earth pressure significantly on the wall subjected to seismic loading. Effectiveness of reinforcement depends upon two factors, namely vertical spacing and soil-reinforcement interface friction angle. For relatively smaller reinforcement spacing, soil-reinforcement behaves like a composite block, which helps to constraint stresses within a small area behind the wall. Maximum tensile resistance is developed when fully rough interface condition is assumed between soil and reinforcement layer. Failure patterns are provided to understand the behaviour of reinforced retaining wall under different time of seismic loading.     

基于Plaxis对松散边坡土钉支护的正交试验分析

通过对选定工点的松散堆积体路堑边坡进行土钉加固的数值模拟,对土钉长度、间距和倾角等结构参数进行正交试验分析,得出土钉倾角是影响安全系数的主要因素,并得出一定高度的路堑边坡土钉支护参数的合理取值范围。     

土钉支护加固机理的数值分析

通过对土钉与周围土体的相互作用进行有限元数值分析,以定量模拟出土钉在土中发挥转动刚度来加固周围土的作用,分析得出不同位置处土体的加固程度,表明土钉对土体的侧向约束作用显著,证明了用土钉支护来减少土体横向位移,防止开挖面的位移和边坡向开挖面坍塌是合理的。     

考虑变形影响的重力式挡墙地震土压力分布

利用汶川地震丰富的近场实震资料,分析总结了地震作用下挡墙的变形破坏模式,指出挡墙的变形模式与地基基础关系最为密切。位于岩质地基上的挡墙主要发生倾斜变形,位于土质地基上的挡墙则主要发生推移变形。在此基础上,基于温克勒地基模型,将土体看做是一系列弹簧和理想刚塑性体的组合体,分析得到了不同变形模式下挡墙地震土压力及其合力作用点的计算方法。结果表明：不同变形模式下挡墙的地震土压力分布特征各异,除平移模式外,其余变形模式下挡墙地震土压力随深度都呈非线性分布;位于岩质地基上的挡墙发生变形后地震土压力的合力作用点要比土质地基上的挡墙高。通过开展位于岩质地基和土质地基上挡墙的振动台模型试验,对文中提出的挡墙地震土压力计算方法进行了验证,发现试验结果和理论分析结果较相吻合。