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黄土基坑土钉墙支护结构模型试验研究

张福龙  
【摘要】:基坑工程是随着地下铁道工程、城市地下空间应用以及建筑基础工程的发展而不断创新和提高的岩土工程分支。近年来随着我国西部大开发的进程日益加快,黄土地区的高层建筑物和构筑物不断涌现,基坑的开挖技术和支护技术也随之不断的完善和规范化,但是基坑支护开挖的工程量和难度越来越大,在进行基坑支护开挖的设计方法、理论计算、监测监控以及室内模型试验时也就有了更高的要求,在保证满足基坑支护工程实际要求的基础上,力求做到支护结构技术先进、施工简便、经济合理、对周边环境影响较小的工程要求。 虽然国内外的许多学者在基坑支护领域做了大量的研究计算工作,但是基坑支护工程仅依靠理论计算和分析是远远不够的,因为在基坑进行开挖的时候其复杂性、不确定性以及外界因素的干扰都会影响到基坑的开挖和支护,因此在该领域内仍然有很多的问题值得去继续研究和不断的完善。 土钉墙支护相对于其它支护结构来说是一种技术可行、经济合理,施工简便的一种支护技术,现如今在基坑支护中被广泛的应用。但是到目前为止,土钉墙支护技术的理论计算和分析还不是很完善,并且对其研究需要进一步深入,因此在土钉墙支护的实际应用中常出现以下两种现象: (1)由于工程投资的问题,基坑的设计人员为了节约成本,在设计时过于冒进,导致土钉墙支护的基坑变形过大,结果引起重大的工程事故。 (2)在进行土钉墙支护结构的设计时,为了保证基坑在开挖过程中的安全性和稳定性,设计人员过大的提高基坑的安全系数,导致工程投资的浪费。 基于目前对土钉墙支护结构的研究现状,作者自行设计并制作了一整套室内的模型试验装置和测试装置,并且模拟了工程中实际的开挖过程和坡顶超载,对在开挖和加载过程中土压力的变化规律、土钉的受力变化规律以及支护面层的位移变化规律进行了总结和分析,得出了一些有价值的试验成果如下所述: (1)在开挖下层土体的时侯,上层土体会在开挖下层土体时会继续产生侧向变形,但是在开挖下层土体所产生的侧向位移并不能使上一层土体产生同样的位移,但是可以肯定的是下层土体的开挖会引起上层土钉内力的增加。 (2)根据模型试验测得的面层位移值,可以分析得出土钉墙边坡支护的面层位移量是上面小,下面大,呈现“鼓肚子”的变形模式。 (3)根据在不同工况下实测的试验数据分析可得出:土钉的横向间距和纵向间距为10×15cm的支护效果要比12×15cm的支护效果要好。土钉以9°倾角打入土层的支护效果要比以5°倾角打入土层的支护效果要好,变形和破坏程度要比5°的小。在进行第五种工况上长下短土钉墙支护的实测数据分析和对比时可得出,其对基坑支护的稳定性和变形破坏的控制效果不如前面三种工况。 最后,在总结全文工作的基础上,提出了本课题有待进一步深入研究的一些问题。


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