土钉支护技术是暨支撑式支护、排式支护、连续墙支护、锚杆支护之后的又一种有效的支护技术,因其经济性、稳固性以及灵活性等方面的突出优点,在深基坑支护中有着广泛地应用。迄今为止,尽管不少学者对该项技术进行过大量的理论研究,也取得了许多极有价值的研究成果,并积累了丰富的工程实践经验,但仍存在一些亟待解决的问题,如土钉支护结构的变形、面层土压力与土钉密度、长度间的关系,最佳土钉间距的确定等。以往的数值分析,多将此类问题简化为平面应变问题,不能反映土钉支护在三维状态下的真实工作性状。 FLAC^3D是三维显式有限差分程序,由美国ITASCA公司开发。FLAC^3D程序可以模拟岩土或其他材料的三维力学行为,尤其在材料的弹塑性分析、大变形分析、以及模拟施工过程方面有其独到的优点。其内置的十种本构模型,足以模拟各种岩土材料的屈服、塑性流动、软化直至大变形,并且能够得到较为实用、准确的数值结果。FLAC^3D所依据的算法是拉格朗日算法,非常适合于模拟大变形问题。本文的数值分析中采用FLAC^3D程序中的Cable等单元模拟土钉。 本文主要结合工程实例,并辅以数值分析,详细研究了基坑土钉支护的变形和强度等工作性能。现将所做的工作介绍如下: （1）首先在参阅大量文献资料的基础上对土钉支护的形成发展、研究现状以及理论成果作了较全面的论述。 （2）简述了土钉支护的工作机理、破坏模式以及设计方法,为下一步进行数值分析提供了理论基础。 （3）数值分析中,计算模型建立的合适与否、实测数据是否可靠直接关系着模拟结果的准确程度和可信程度。因此在建立模型初期,本文对各个参数进行了详尽的分析整理,参考了大量相关文献以获得理论支持。对似粘聚力、钉土界面粘结力等参数的选取作了较为详细的分析。 （4）利用FLAC^3D程序模拟工程的逐步开挖支护过程,计算得到每步开挖与支护的水平位移、垂直位移与土钉拉力的数值,并对其进行分析。研究结果表明:最大水平位移发生在基坑坡顶,最大垂直位移发生在开挖面靠近坡顶处;下层土体的开挖对上层临空面有较大影响,临空面上的水平位移与垂直位移会同时发生突变;每一步开挖造成的水平位移与垂直位移的变化大致相同;背离开挖面的距离达到开挖深度的两倍时,基坑的水平位移与垂直位移基本减至接近于零。 （5）各步开挖中土钉拉力的变化基本一致,支护面中部土钉拉力较大,上下部位的土钉拉力较小:每一步开挖时,其上一排的土钉拉力增幅最大,而后会逐渐趋于稳定;当基坑开挖、支护到临界直立高度以下时,如遇软弱夹层,分布开挖过程中应及时设置土钉,否则会因基坑暴露时间过长导致坑壁位移随时间而增大,使基坑存有可能失稳的隐患:各排土钉最大拉力的连线与潜在最危险滑移面相近。