包头某深基坑工程土钉内力测试与变形规律研究

摘要

在基坑支护工程中应用最广泛的是土钉墙支护结构，但土钉墙支护设计理论仍然不完善，严重滞后于实践，目前设计理论以假想挡土墙为对象，进行土钉拉力计算和整体稳定性验算，设计用经验土压力《复合土钉墙基坑支护技术规范》(GB50739-2011)或朗肯土压力《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）计算，其设计结果都与实际监测结果具有相当差距，这主要是因为基坑工程本身受土的力学性质的复杂性、多变性以及地域性等因素影响，导致土钉内力计算至今没有统一的规定，设计结果难于把握，是造成事故多发的重要原因。这也是基坑工程需要按照规定进行监测的重要原因。
　　在分析《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）与《复合土钉墙基坑支护技术规范》(GB50739-2011)有关规定的基础上，以本地某深大基坑为设计对象，对其中土钉墙支护部分进行对比设计计算，探讨两者计算结果的差异性，说明规范的不一致性。
　　本文按照《建筑基坑监测技术规范》（GB50497-2009）规定设计监测点，对本地某深大基坑工程进行现场监测，监测内容包括土钉内力监测和基坑变形监测（坡顶水平位移与竖向位移），监测结果真实的揭示了土方开挖过程中土钉内力变化与坡顶变形的过程，也真实的反映了设计结果的正确性、可靠性，也为今后本地区类似工程的设计计算提供参考。
　　使用有限差分软件 FLAC3D模拟基坑开挖全过程，将模拟数据与实测数据对比分析，进一步验证说明土压力分布具有一致性，土压力分布更接近《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）规定的形式。
　　通过本文工作，可得出以下结论：
　　1、两本规范规定的假想挡土墙后土压力不同，计算得到不同的土钉内力，而本文实测土压力与《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）规定的土压力更接近。
　　2、土钉支护结构中第一根土钉往往是受力最不利的，从植入到第二根土钉形成受力开始随着开挖深度增加逐渐增大，当支护结构趋于稳定时，土钉内力值逐渐稳定在某个范围内。
　　3、对于每根土钉来说，土钉的最大轴力都出现在靠近开挖面2m左右的位置，并以此位置沿着土钉两端逐渐减小。
　　4、当开挖至基底设计标高，土钉支护结构趋向于稳定时，对比各排土钉轴力值发现土钉最大轴力出现在支护结构第三排，这是理论计算、监测数据和数值模拟数据都表现出来的结果。
　　5、随着基坑开挖深度的增加，开挖面上的水平位移也逐渐增大，这是由于开挖时侧向边坡约束被解除，因此产生水平位移。监测数据显示水平位移的最大值出现在基坑顶部。随着开挖工况的继续，模拟结果显示水平位移最大值有向下滑移的趋势。
　　6、地表沉降也随着基坑深度增加逐渐增大，沉降最大值出现在基坑开挖面上，距离开挖面越远的地方沉降值越小。每个开挖工况下基坑坡顶就会产生一定的沉降量，当支护结构趋于稳定时，沉降量也逐渐稳定在某个范围内。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 土钉支护技术概述

1.3 土钉支护结构土压力理论研究与工作原理

1.4 土钉支护结构理论计算方法简介

1.5 本文主要的研究内容

2 土钉支护结构的实例计算

2.1 工程概况

2.2 土钉轴力设计计算

2.3 土钉支护稳定性计算

2.4 土钉轴力设计值对比

2.5 小结

3 深基坑工程土钉支护施工监测分析

3.1 基坑监测方案

3.2 主要的测试方法及原理

3.3 变形监测成果分析

3.4土钉支护内力监测分析

3.5 小结

4 基于工程实践的FLAC3D数值模拟分析

4.1 FLAC3D数值软件介绍

4.2 FLAC3D有限差分分析

4.3土钉支护数值模拟计算

4.4模拟数据分析

4.5 监测数据与模拟数据对比

4.6 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

在学研究成果

致谢