土钉支护在国内外发展现状研究综述.docVIP

土钉支护在国内外发展现状研究综述 　　土钉支护技术在支护工程领域是一种新型的支护方法,该方法近年来在国内支护工程中得到了广泛的应用。从目前来看,国内外很多学者对土钉支护技术纷纷进行了大量的研究,并取得了一系列研究成果。从总体上来看,国内外研究成果可分为理论研究和试验研究两大类,其中的理论研究中有代表性的主要包括极限平衡法进而有限元法等方法,试验研究中具有代表性的主要包括室内模型试验、离心试验以及土压力测试等方法。 　　 　　1理论研究 　　1.1 有限元法 　　有限元法是一种生命力很强的数值计算方法,该方法不仅把土体的非均匀性以及各向异性的复杂性态考虑进来,而且还能够对开挖过程进行有效弄i,并由此对土钉挡墙中的土钉内力等指进行精确计算。 　　(1)I．M．Smith对于土钉支护,首先采用了3维模型来进行有限元分析。该模型主要针对土钉设置密度对土钉中拉力、剪力以及弯矩产生的影响,采用14结点六面体单元作为土体,土钉也采用的是14结点六面体单元,其等效为正方形截面。由于土钉单元与土体单元之间没有设置界面单元,由此在这两者之间插入了薄层单元来起到过渡作用。 　　(2)宋二祥、陈肇元采用了Plaxis土工结构分析软件对土钉支护进行了分析。具体而言,首先采用了平面应变假定,并借鉴了Mohr-Coulomb模式,并通过限制拉伸强度的方法对这一模型进行了一系列修正。 　　从目前来看,常用的其他相关理论和方法还有:假定潜在破坏面方法以及二分之一分割法等,并且,人们在长期的工程实践中,在土钉挡墙的设计领域不断更新技术,并积累了大量的有效经验,这些经验对后续的进一步研究具有非常重要的参考价价值和借鉴作用。 　　1.2 极限平衡法 　　极限平衡分析法是闷前土钉支护分析最常用的方法之一,具体而言,该方法对边坡各种破坏模式下的受力状态,根据力学平衡原理进行分析,同时还对边坡上的下滑力以及抗滑力之间的关系进行了进一步的研究,并以此对坡的稳定性进行评定。在具体的工程实践中,以下几种具有代表性的方法得到了广泛应用。 　　(1)Stocker等人于1979年由提出了“德国方法”。该方法首先对滑移面为双曲线形做出了假设,然后再通过土坡坡角,开展了力的极限平衡稳定分析,该理论的不足之处是仅仅只考虑了土钉的抗拉作用。 　　(2)1983年出现了“法国方法”。该方法由Schlosser提出,根据传统边坡稳定中的条分法,在假定滑移面为圆弧形的基础上,针对土钉穿过滑移面而产生的抗弯、抗剪和抗拉状态进行研究和分析。 　　(3)R．J．Bridle于1989年提出了Bridle方法,Juran等人于1990年提出了机动法。前者假定滑移面为对数螺旋线形,并对滑移土体的平衡状况通过条分法进行分析,并进一步认为,土钉应提供的平衡力矩即为抵抗总力矩和滑动总力矩之间的平衡力矩即。后者则假定滑移面为对数螺旋形,研究结果认为,由于上层土钉被拔出,因此产生了土钉挡墙出现了失稳状况,这一状况将最终发展为并以此逐步发展为土钉挡墙的整体失稳局面。 　　 　　2试验研究 　　2.1 国外主要试验研究成果 　　(1)美国加州大学的现场试验。美国加州大学Davis分校的研究人员对现场足尺模型试验采用了采用了粉粘土和砂质粉土等材料开展了相关研究。具体而言,被用来试验的舷窗地层由粉粘土以及砂质粉土构成,其中国的垂直开挖深度为9.2m,开挖基坑的步骤一共分5步,这就像等于每步开挖的深度为1.8m。土钉直径为10cm,并以钻孔注浆钉作为材料,沿深度一共设置了5排土钉,水平间距和竖向间距均为1.8m,倾角为20°。该试验在基坑开挖过程中还对土钉拉力进行了非常精确的测算。 　　(2)日本的模型试验。日本在进行实验之前,分别选择了离心加荷和平面加荷这两种不同过的试验条件下,试验结果表明,一方面,未加筋土坡的承载能力明显高于加筋土坡;另一方面,加固效果随着插筋的变长而同步提升,但如果插筋长度超过一定限度之后,加固效果的增加就呈现出递减趋势。 　　(3)德国的大型试验。从1975年开始,Karlsmhe大学的岩土力学研究所从事了一项在当时国际上最早进行的大型土钉支护试验试验研究,该研究为期四年,分别以中密砂、松砂、粉砂以及粘土作为用土材料,一共包括七个大型足尺试验以及若干模型试验,研究的独享包括以下四项:其一是土钉的内力;其二是土钉支护变形状况;其三是面层土压力状况;其四是土钉破坏机制。述试验的结果表明,在墙面直立、地表面呈水平并且没有地下水的影响的前提下,所需的土钉的长度约为墙高的0.5～0.8倍,这说明土钉支护的工作性能类似于重力式挡墙。 　　(4)法国的CEBTP大型试验。土钉支护系统的模型试验由法国巴黎路桥学院完成,该试验由Schlosser教授和Juran博士主持完成。