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在基坑工程中广泛应用了土钉支护技术,但土钉支护变形控制的研究还不够成熟。目前设计以稳定性控制为主,土钉支护结构的侧向变形还没有成熟的理论方法,在设计时往往借助过去的经验,在基坑变形方面存在理论研究滞后于工程应用的现象。本文在对前人研究成果分析总结的基础上,重点做了对土钉支护的基坑坡顶侧向变形与内部稳定性安全系数的关系的研究。本文做了有以下几方面的主要工作:
简单介绍了基于快速拉格朗日方法(简称FLAC)的计算软件FLAC-3D的基本特点及计算原理,详细介绍了FLAC-3D中的模型建立及结构单元的选用,论述了FLAC-3D对支护结构性能模拟的可行性。
运用FLAC-3D软件对一个实际工程建立数值模型,对比实测资料,调整模型参数直至模拟可行。分别研究土钉长度、土钉倾角、土钉直径、土钉水平间距及土钉布置方式对土钉支护侧向变形的影响,总结出土钉长度、土钉倾角、土钉直径、土钉水平间距及土钉布置方式对土钉支护侧向变形的影响规律。
简单介绍在稳定性研究的基础上使用同济启明星软件计算了不同的土钉长度、土钉倾角、土钉直径、土钉水平间距及土钉布置方式下的内部稳定性安全系数,并得出上述因素对稳定性的影响规律。
根据计算的坡顶侧向变形及相应的安全系数,使用Matlab软件提供的拟合工具箱进行曲线拟合,拟合了土钉支护坡顶侧向变形与安全系数的关系式,然后计算基坑坡顶侧向变形限值对应的安全系数,再根据工程实例验证拟合关系式的可行性。拟合结果表明:当土钉支护的安全系数K≧1.3时,基坑坡顶侧向变形满足工程的安全要求。