深基坑土钉支护的有限元数值模拟及稳定性分析

在平面应变条件下,对土钉支护的基坑进行了有限元数值模拟,在此基础上采用有限元稳定分析方法评价基坑的稳定性。研究了土钉拉力及基坑变形的变化规律,土钉长度及布置方式变化对基坑变形和稳定性的影响。结果表明,当土钉足够长时,基坑的潜在滑动面与最大拉力作用点连线位置通常是一致的     

基坑复合土钉支护的有限元分析

针对基坑复合土钉支护，讨论了类似问题的有限元分析方法，主要是卸载条件下土体变形模式，模型参数的选用以及开挖过程的模拟等。通过计算分析了水泥搅拌桩与土钉联合形式的复合土钉支护的工作性能，并对其设计提出初步看法。     

复合土钉支护的有限元分析

复合土钉支护在软土地区深基坑支护中已得到广泛应用,但其设计计算理论却远远不能满足目前工程应用的需要。借助非线性平面应变有限元模拟方法,对复合土钉支护结构在分步开挖、分步支护过程中的变形性能进行研究,并通过与工程实例对比验证这一方法的合理性。最后对复合土钉支护设计提出初步看法。     

软土地区复合土钉技术的有限元分析

在松散土,软土和地下水丰富地区土钉墙支护中采用了复合土钉墙技术,并借助有限元方法对其作用机理进行了研究,及通过与工程实例的对比检验验证这一方法的合理性和适用性。     

土钉与复合土钉支护结构数值模拟对比分析

近几年来,复合土钉支护结构广泛应用于深基坑支护中。本文对一工程实例用SnEpFem土钉墙有限元数值分析软件,对土钉和预应力锚杆+土钉、微型桩+土钉、微型桩+预应力锚杆+土钉3种复合土钉支护结构的工作机制进行数值模拟,对比分析4种支护结构的坡面水平位移、坡顶沉降和沉降范围、坑底隆起、张拉区和塑性区范围等特点,发现:(1)与单纯土钉支护相比,复合土钉支护可以有效控制边坡变形,缩小边坡张拉区和塑性区范围,对提高边坡的稳定有利。(2)设置微型桩对坡面水平位移的控制比施加预应力的效果更好。(3)设置微型桩可以有效控制坡顶沉降,而施加预应力对坡顶沉降的影响很小。(4)4种支护结构对坑底隆起的影响趋势是一致的,量值变化很小。经过对比分析,在这一工程地质和水文地质条件下,最可靠的复合土钉支护结构是微型桩+预应力锚杆+土钉支护结构,该支护结构的变形、沉降以及张拉区和塑性区范围都是最小的,是最优的设计结构。     

基坑土钉支护边坡有限元稳定性分析方法探讨

针对基坑土钉支护开挖边坡的稳定性,讨论了极限平衡方法的局限性,指出应用有限元方法分析评价基坑土体结构稳定性是近年来研究的新趋势。采用滑面应力分析法和强度折减法两种有限元方法对基坑边坡的稳定性进行了研究。对于无支护的基坑边坡,两种有限元方法得到的安全系数和滑动面结果一致,且滑动面形状随基坑土体强度的降低保持不变。对于采用土钉支护的基坑边坡,两种有限元方法得到的安全系数结果一致,不同阶段下滑动面形状和位置不同,这主要是由于在强度折减时,仅仅对土体强度参数进行折减,而未考虑土钉自身强度的降低。最后指出,在应用强度折减法时,是否考虑土钉自身强度的折减有待进一步研究。     

土钉支护弹塑性数值分析及稳定性探讨

用三维弹塑性有限元法对土钉支护进行了边开挖、边安装土钉和喷射混凝土面层的施工过程的数值模拟分析。通过一种强度折减技术探讨了土钉支护的稳定性。研究结果表明，施工过程中在不同的使用荷载作用下受力最大的土钉并不是一成不为的，因此，在土钉支护工程中不能随意地缩短某层土钉的长度。数值计算确定的潜在滑裂区和局部破坏区符合实际情况，认为钉体拔出是土钉支护最可能出现的内部失稳形式。     

复合土钉支护结构中土钉设置的合理型式

采用非线性有限元方法,并借助正交试验原理,以支护最大水平位移为衡量目标,对复合土钉墙设计中的关键技术———土钉设置型式,包括倾角、间距、长度分布规律进行了合理性方面的研究。研究表明:将最长的土钉放于基坑中下部、保持较小的土钉间距和增大基坑中下部土钉倾角是复合土钉支护中土钉设置的最佳型式;在影响基坑变形敏感性程度上,土钉长度分布规律、间距、倾角依次降低。     

复合土钉基坑支护优化模拟分析

本文应用三维非线性数值模拟软件,对基坑工程中采用多种复合土钉支护方案进行数值模拟分析,包括及基坑工程的分步土方开挖、土钉安设与面层制作等全过程施工模拟,对包括同等工况下的单纯土钉支护、预应力锚杆复合土钉支护和超前微桩复合土钉支护力学性状比较,揭示复合土钉支护基坑的坑外土层张拉区分布、支护面层力学特征、坑底隆起和土钉轴力分布等方面的力学特性与差异性,结合复合土钉支护基坑工程实例应用,系统研究复合土钉支护作用机理及其工作性能,为推广应用和优化设计提供理论基础。     

软弱土层复合土钉支护试验研究

复合土钉支护是从土钉支护基础上发展起来的、应用范围更广的一项基坑支护新技术。笔者通过模型试验，研究了复合土钉支护的作用原理，为其设计和施工提供了参考依据，促进了这项技术快速发展。基坑模型采用“相似模型的长度与变形的时间成反比”的相似法则设计，相似比为1:10。试验模拟现场分步开挖与支护的过程，测试内容包括土体位移、地表沉降、基底隆起、地面裂缝及超挖引起的破坏形态。试验结果表明：复合土钉支护能够充分调动周围土体共同作用，有效地控制基坑变形；复合土钉支护中止水帷幕的插入深度和强度对控制边坡变形与失稳有较大作用；复合土钉支护效果明显优于一般的土钉支护。     

复合土钉墙稳定性分析

本文阐述了复合型土钉支护稳定性分析的基本方法.以简化毕肖普法为理论依据,利用程序对复合型土钉支护内部稳定性的影响因素进行了分析.     

土钉墙滑移面的数值模拟

针对基坑上部为黏性土、下部砂土,就土钉支护结构的滑移面的形状问题,采用有限元软件Plais和ANSYS对土钉墙滑移面进行数值模拟,得到上部黏性土中为近似圆弧型,下部砂土中为直线型,其界线点在黏性土和砂土的分界面上,且滑移面不通过趾脚.用该滑移面进行土钉墙支护设计,可节省部分经费,并减轻工人的劳动强度.     

土钉墙内部稳定性分析方法改进

现有土钉墙滑动面的确定方法大多假定圆弧滑动面通过坡脚,但事实并非如此。文中总结了实际中可能出现的圆弧滑动面的4种类型,利用圆弧滑动面圆心坐标与圆弧上3个位置参数的关系建立了不通过坡脚的土钉墙最危险滑动面的搜索方法。根据土钉墙滑动面的类型,讨论和完善了建筑基坑支护技术规程中土钉墙整体稳定安全系数计算公式。在3个算例中将不同方法得到的滑动面和整体稳定安全系数进行对比分析,结果表明文中方法得到的滑动面与其他方法结果接近,说明文中方法的可行性;部分情况下文中得到的滑动面不通过坡脚,而传统方法假定滑动面通过坡脚,二者计算偏差较大;对于除传统方法得到的滑动面之外的3种滑动面类型,在相同滑动面条件下完善后的公式由于考虑了部分土体重力沿滑动面切向的抗滑力作用,计算出的整体稳定安全系数稍大。     

复合土钉墙支护设计参数敏感性分析及边坡变形规律研究

由土钉和预应力锚索组成的复合土钉墙支护结构可以有效加固周围土体,控制基坑变形,被广泛应用于基坑支护设计中。以济南西客站站前广场基坑工程复合土钉墙支护设计为例,通过FLAC3D有限差分软件数值计算和现场监测分析,采用弹塑性实体单元和线性锚杆单元,考虑锚杆与土体相互作用,通过对土钉和预应力锚索组成的复合土钉支护结构进行开挖支护施工全过程的三维动态模拟分析。分析基坑坡面水平位移、坑底隆起、地表沉降、土钉轴力、预应力锚索轴力等变化规律,研究复合土钉墙的受力机制,探讨土钉和预应力锚索的共同作用机制。分析土体各种力学参数和锚杆间距、锚索预应力等设计参数对基坑变形影响的敏感性,并与监测数据进行对比分析。研究表明,锚杆与土体相互作用力学模型能较好模拟复合土钉墙支护施工过程,计算精度较高;土体黏聚力、摩擦角、土钉间距、锚索预应力等对基坑边坡变形的影响较大,计算结果可为复合土钉墙设计参数选取提供参考     

水泥土桩复合土钉水平位移简化计算

在他人研究的基础上,将支护体系受力计算的增量方法应用到水泥土桩复合土钉支护体系中。根据土体开挖卸载效应和土钉拉力的形成机制提出了土钉力增量比例系数的确定方法,实现了水泥土桩复合土钉支护体系中土钉力的增量计算方法,从而有效地反映了施工过程对土钉受力的影响,使得土钉的受力计算更符合实际。通过简化,根据支护体系中水泥土桩和土钉之间的变形协调关系、土钉的受力变形相关关系以及水泥土桩的受力变形相关关系,提出了水泥土桩复合土钉支护体系基于增量方法的水平位移计算模式。最后,结合工程实例,将该方法的计算结果与实测结果进行了对比,结果显示该方法是可行和有效的。     

复合土钉墙的角部空间效应及变形性状分析

复合土钉墙的阴角及阳角处具有较明显的空间效应,而一般分析中往往将基坑中部剖面的分析结果应用于复合土钉墙的阴角及阳角部位,偏于保守或不安全,对复合土钉墙进行三维有限元分析,分别研究了阴角和阳角处的变形特性,结果表明,复合土钉墙的最大的水平位移发生在邻近阳角处的阳角面上,该处为复合土钉墙最危险处,同时复合土钉墙的阴角处水平位移显著小于阳角处水平位移,安全性较高。     

土钉墙地基承载力问题探讨

土钉墙墙底地基土的承载力验算是土钉墙支护设计的一项重要内容。国内的工程实践中,通常将土钉墙地基承载力与坑底土抗隆起验算合并考虑。针对具体案例,通过Plaxis3D有限元数值模拟,分析研究了土钉墙底部土体发生地基承载力失稳的破坏模式、破坏荷载以及土钉墙墙底应力分布特点等,探讨了依据我国相关规程进行土钉墙坑底隆起或地基承载力计算可能存在的问题。借鉴国外加筋土挡墙地基承载力计算的一般方法,将土钉墙作为荷载倾斜、偏心的刚性基础对待,利用荷载倾斜、偏心条件下传统刚性浅基础的地基承载力的Meyerhof解和Vesic解,对土钉墙地基承载力进行了计算和对比,通过对比发现,Meyerhof解更接近实际,据此,提出了土钉墙地基承载力计算的合理模式。