預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合土釘支護的協(xié)同作用機理試驗研究及數(shù)值模擬.pdf

1、我國國土面積居世界第三位，但人口總數(shù)居世界第一，人均用地面積比較小，這就迫使我們對地下空間進行開發(fā)與利用，以減緩緊張的地上空間。地下工程的建設(shè)伴隨著基坑的開挖，從而基坑邊坡如何支護及保障其穩(wěn)定性就成為其中的主要問題。常見的基坑圍護類型有板柱圍護結(jié)構(gòu)、柱列圍護結(jié)構(gòu)、重力擋墻、錨桿復(fù)合土釘?shù)?。不同種類的圍護形式具有各自特點和本身的適用范圍，但從應(yīng)用程度上來說預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合土釘應(yīng)用比較廣泛?，F(xiàn)階段，對基坑支護的研究理論上來說相對落后于工程實踐

2、的發(fā)展。本文主要以國家科學(xué)基金青年項目為依托，參考實際工程的支護方案，以釘錨作用機理為研究對象，采用室內(nèi)模擬試驗的方法，通過改變土釘和錨桿之間的間距和其他的影響因素，在模型箱側(cè)面架設(shè)高分辨率CCD數(shù)碼攝像儀拍攝在錨桿拉拔作用下土體的細觀變化。分別對單根錨桿拉拔作用下與錨桿復(fù)合土釘作用下土體宏細觀變化規(guī)律進行觀測分析研究。為了彌補試驗的缺陷進行有限元計算，主要模擬了破裂面的形狀以及土釘?shù)妮S力分布。通過以上工作，得出了以下結(jié)論:
　　

3、1.土體錨桿在拉拔作用下的破壞宏觀上呈“喇叭口狀”分布，在錨固段的破壞形態(tài)呈柱狀分布，自由段發(fā)展成為折線擴散。錨桿周圍的水平位移的主要從豎直線的彎曲程度上呈現(xiàn)出來，通過測量得出錨桿錨固段水平位移比較大，錨桿自由段周圍砂顆粒水平位移相對較小。
　　2.通過調(diào)整錨桿和土釘?shù)拈g距，研究土體破壞形態(tài)變化規(guī)律，研究發(fā)現(xiàn)在間距較小的情況下土釘?shù)募s束效果比較顯著，在單根錨桿拉拔作用下破裂面擴散范圍主要分布在一定的范圍，當(dāng)土釘和錨桿間距超出這個范

4、圍土釘和錨桿之間的相互作用就會減弱。
　　3.錨桿附近土體水平位移趨勢在釘錨不同間距下是大致相同的，但在不同分段點對應(yīng)的位移量不同，水平位移最大處主要在錨固段端頭處和靠近邊坡坡面的自由端處，在自由段和錨固段的分界點處水平位移量較小。這就體現(xiàn)出來土釘對土體的位移變化的約束作用主要集中在土釘中部區(qū)域，這種現(xiàn)象就會導(dǎo)致土釘中部軸力比兩端大。在數(shù)值模擬中經(jīng)過模擬計算也驗證了這一點。
　　4.錨桿和土釘之間的破裂面展開范圍再加入土釘后

5、受到很大制約，當(dāng)間距逐漸增大的時候破裂面的范圍也開始隨之增大，因為砂顆粒在單根錨桿的作用下破裂面是有一定范圍的，當(dāng)錨桿和土釘之間的距離超出這個范圍土釘?shù)募s束作用就會減弱。
　　5.對試驗過程中采集的照片進行分析，研究得出砂顆粒運動軌跡呈先逐漸上升而后逐漸下降，最高點隨間距變化逐級收斂，這種現(xiàn)象展現(xiàn)出錨桿拉拔過程中土釘對土體顆粒的作用效應(yīng)。
　　6.拉拔過程中拉拔力變化主要分為以下四個主要變化階段:硬化階段、峰值階段、軟化階段