预应力锚索复合土钉支护结构的受力变形分析及数值模拟

摘要

复合土钉支护技术作为一种安全可靠、经济可行、快速简便的基坑支护技术，已在我国深基坑开挖支护施工中得到越来越广泛的应用。但目前对复合土钉支护技术的理论研究落后于工程实践，对复合土钉支护结构中土钉和复合加固部分的工作性能以及两者与土体的相互作用，对支护结构各部分的内力和变形的研究仍处于初步阶段；对复合土钉支护结构的大规模试验研究，还很少有人涉足，全面准确的试验或测试资料更为有限。
　　 本文对土钉支护、复合土钉支护的发展历史、研究现状进行了综述，阐述了预应力锚索复合土钉支护结构的基本组成和施工工艺，分析了预应力锚索复合土钉支护的作用机理，并初步探讨了在该支护方法作用下，支护前后土体力学参数的变化。
　　 本文以佛山市禅城区季华六路附近岩土环境为背景，结合禅城区九鼎国际城B地块基坑工程为工程实例，通过有限元分析软件对预应力锚索复合土钉支护方法进行三维数值模拟，主要研究在基坑开挖与支护过程中，预应力锚索、土钉的受力和基坑水平位移变化特征，并与现场测试结果进行对比分析，较深入地揭示了预应力锚索复合土钉支护结构的内力和变形特征，对于该支护方法的设计和施工具有现实指导意义，使该方法在施工过程中更有预见性，针对性更强，可为今后的类似工程建设提供有益的借鉴。

目录

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第一章 绪论

1.1 传统土钉支护概述

1.1.1 土钉支护技术的概念及作用机理简述

1.1.2 土钉支护的形成与发展

1.1.3 国内、外研究现状

1.1.4 土钉与锚杆的比较

1.1.5 土钉支护与加筋土墙的比较

1.2 复合土钉支护技术的形成与发展

1.2.1 传统土钉墙的局限性

1.2.2 复合土钉技术的产生

1.2.3 复合土钉技术的研究现状

1.2.4 复合土钉技术研究存在的问题

1.3 本章小结

1.4 本文的主要工作及研究内容

第二章 复合土钉支护结构的基本组成和施工工艺

2.1 复合土钉支护结构的基本构造

2.1.1 复合土钉支护结构的组成部分

2.1.2 复合土钉支护结构的构造形式及其特点

2.2 预应力锚索复合土钉支护结构的施工工艺

2.2.1 超前辅助支护

2.2.2 工作面开挖

2.2.3 土钉施工

2.2.4 预应力锚索施工

2.2.5 挂网喷射混凝土

2.2.6 排水系统

2.3 本章小结

第三章 预应力锚索复合土钉支护的作用机理分析

3.1 作用机理

3.1.1 土钉的作用机理

3.1.2 面层的作用机理

3.1.3 预应力锚索的作用机理

3.1.4 注浆的作用机理

3.2 力学参数的改变

3.2.1 变形模量的变化

3.2.2 粘聚力的变化

3.2.3 内摩擦角的变化

3.3 本章小结

第四章 信息化施工技术及现场监测结果分析

4.1 信息化施工技术

4.1.1 信息化施工技术概述

4.1.2 信息化施工的必要性

4.1.3 信息化施工的基本内容

4.1.4 监测信息的处理与分析评估

4.2 工程概况

4.3 现场监测

4.3.1 监测目的

4.3.2 监测方案

4.3.3 监测装置

4.3.4 监测过程

4.4 监测结果分析

4.4.1 复合土钉支护结构变形分析

4.4.2 预应力锚索锚头压力分析

4.5 本章小结

第五章 数值模拟分析

5.1 概述

5.2 MIDAS-GTS介绍

5.2.1 MIDAS-GTS程序基本特点

5.2.2 MIDAS-GTS程序求解方法

5.3 三维数值模拟分析模型的建立

5.3.1 土体的本构模型

5.3.2 结构单元

5.3.3 边界条件

5.4 模型计算及结果分析

5.4.1 模型参数和计算

5.4.2 计算结果分析

5.5 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢