论文部分内容阅读
随着工业和城市建设的发展，城市地面空间愈加紧张，地下空间作为一种尚未充分利用的资源，已开始受到重视并加以开发利用，地下车库、地下商场、地下铁道等各种地下设施日益增多，基坑开挖深度由浅向深方向发展。土钉支护以其突出的经济性与良好的工作性能在基坑工程中得到了广泛的应用，许多学者对土钉支护进行了大量的研究和理论研究，但是对土钉支护结构的局部失稳的机理及其性状还没有完全搞清楚，该问题仍有进一步研究的必要。
本文是在有限元法的基础上，采用参变量变分原理对土钉支护结构在基坑开挖过程中的性状进行探讨。将其边值问题的全部约束条件划分为两大类：一类是应变位移关系和位移边界条件约束，另一类是本构控制系统(本构状态方程)的约束，建立了土体单元模型和土钉支护结构模型；用杆件单元或实体单元来模拟土钉；编写了相应的计算程序，该程序考虑了基坑的分步开挖、土钉和面层的设置等复杂的施工过程，可对土钉支护结构的性状进行模拟分析；在此基础上，获得了一些研究成果。
1支护结构的水平位移的变化规律
随着开挖深度的增加，开挖断面顶端的水平位移呈逐渐增大的变化态势，整个支护结构的水平位移曲线呈上部大下部小；在基坑开挖深度内，位移衰减速度较快，最大位移发生在地表。
2土体沉降的变化规律
随着开挖深度的增加，基坑周围的地表沉降量不断增大，沉降曲线的分布形态发生变化，基本可分为两段，在开挖面附近，沉降曲线呈“三角形”分布，在稍远处，沉降曲线呈“抛物线”型分布，最大沉降点出现在开挖面后。
3土钉内力
(1)随着开挖深度的增加，从上到下土钉的内力表现为中间大、两头小的变化规律。
(2)在同一排土钉中，其变化规律表现为两端小、中部大的变化规律，同时随着开挖深度的增加，最大内力的位置有向土钉尾部移动的变化态势。
4 土钉长度对支护性状的影响
(1)对水平位移的影响：随着土钉长度的增加，土体的侧向位移减小。
(2)对地表沉降的影响：随着土钉长度的增加，沉降曲线基本上呈现“三角形”分布和“抛物线”型分布的复合形式，沉降量减小。
(3) 对土钉内力的影响：随着土钉长度的增加，土钉内力均有不同程度的增加，而增加到一定长度时，其内力反而减小。
5 水平间距对支护性状的影响
(1)水平间距对变形的影响：最大水平位移的增加率与土钉水平间距的增加率之间存在线性关系。
(2)水平间距对土钉内力的影响：随着土钉水平间距的增加，各层土钉需承担的荷载增加，导致其内力不断增加。在适宜的土钉间距的情况下，钉间土会形成土拱效应，约束钉间土的侧向变形。