浅谈土钉支护拉力性能及可靠性研究

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1、北京工业大学硕士学位论文土钉支护拉力性能及可靠性研究姓名：秦汉坤申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：张钦喜20070501摘要土钉支护技术是近些年发展起来的用于深基坑支护、岩土体边坡加固的新技术，因成本低、工期短、适应性强等优点得到广泛应用，但对其作用机理、工作性能的认识尚不够深入，设计和计算方法不够完善，在一定程度上影响和限制了其应用。目前分析土钉支护稳定性的方法大都只考虑土钉的拉力作用，原因在于土钉拉力的计算在土钉支护设计中占据很重要的地位，一方面它在很大程度上决定了土钉支护的安全性：另一

2、方面，它在很大程度上控制了土钉支护的工程造价。本文首先把北京朝外SoHO土钉拉力实测结果与目前的两部规范标准(cEcs96：97和JGJl20—99)得到的土钉拉力结果进行了对比，主要研究了土钉拉力性能。分析结果进一步表明了规程方法中的不合理之处，同时结果可以为以后土钉支护设计方法的研究提供科学的依据。其次，采用国际通用岩土工程数值分析软件FLAC进行数值模拟，分析了北京朝外SOH0土钉支护的工作性能，主要是土钉的拉力性能，在与测试结果进行详实对比的基础上，指出了其中存在的一些问题。第三，虽然安全系

3、数是以数值表示安全度的指标，但并不能作为定量表示安全度的尺度，现行确定性分析法的安全系数不能真实反映支护边坡的安全性的问题，所以进行土钉支护的可靠度分析，本文系统总结了土钉支护整体稳定性分析方法，推导了可靠度计算公式，并结合北京一个工程实例进行了计算。本文取得的创新性成果和获得的主要结论有：1、通过把土钉拉力实测结果与规程计算结果对比得出：(1)各测点的拉力均随开挖深度的加大逐渐增大，显示出土钉的作用随土方开挖逐步得以发挥；(2)在基坑开挖到底部稳定后，土钉拉力分布大致里中间大、两端小的形式。上部土

4、钉靠近面层测点拉力略小于第二测点拉力，下部土钉靠近面层测点拉力略大于第二测点拉力；(3)上部土钉最大受力点位置由初期的靠近面层逐渐转移到土钉的中部，下部土钉最大受力点始终靠近面层部位；(4)基坑开挖到底稳定后，随着时间的增长，土钉拉力也有增长趋势，但幅度很小，这与土的蠕变有很大关系；(5)基坑开挖过程中，靠近面层的土钉测点拉力增长最快；(6)不同计算方法得出的土钉拉力无论在数值上还是在分布规律上均相差悬殊。cEcs法和滑楔法与实测结果在分布规律上较为一致，均呈现拉力沿基坑深度呈梯形分布的形式，但在数

5、值上差别显著。JGJ法无论是按c、中的加权平均值计算土压力还是按实际分层计算土压力，所得出的土钉拉力在分布与数值上均与实测结果相去甚远；(7)滑楔法得出的结果与实测值最为接近；(8)土钉在工作过程中受到的拉力，明显小于按传统土压力理论计算得到的拉力，各排±钉拉力沿基坑深度的分布规律也与按传统土压力理论计算得到的规律不同；(9)实测土钉拉力沿土钉长度呈抛物线状分布。各排最大拉力点的连线就是潜在滑裂面的位置。越靠近基坑下部，最大拉力点越靠近坡面。2、通过把土钉拉力实测结果与数值模拟结果对比得出：(1)土

6、钉拉力沿长度分布变化趋势上实测和模拟基本相同：上部土钉受力沿其长度大致成抛物线分布，在土钉中间某个部位达到最大值；下部士钉受力的最大部位是端部，往土钉尾部呈单调递减趋势：(2)上部土钉实际受力略大于数值模拟结果，下部土钉实际受力则远远小于数值模拟结果；(3)数值模拟得到的滑裂面与目前规程中采用的理论滑裂面是相似的，说明实际应用中可以采用规程中的理论滑裂面假定。3、建立了土钉支护整体稳定可靠度分析的方法并推导了计算公式，弥补了现行确定性分析法的安全系数不能真实反映支护边坡的安全性问题的不足。关键词：土

7、钉支护；现场监测；拉力性能：数值模拟：可靠性分析ⅡABSTRACTThesoiI戚1ingretaillingtechnique，whicbdeVelopedinrecemyears，h嬲been、^，idelyusedindeepexcaVation，reinforcementofslopesoils，foritsadv锄tagesoflowerprice，shonperiodofconstnlctionandnexiblefi乜less，aIldhasbecorIleoneofmemost却。咖

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