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土钉支护技术在基坑工程中得到了广泛应用,但对土钉支护变形控制机理的研究还不深入。目前设计主要以稳定性控制为主,没有比较成熟的理论方法计算土钉支护结构的侧向变形,工程技术人员在进行设计时往往只是借助过去的经验和工程类比,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,对土钉支护结构的坡顶侧向变形与内部稳定性安全系数的关系进行了研究。主要工作有以下几方面:
介绍了FLAC-3D的基本特点及计算原理,对FLAC-3D中的模型建立及结构单元的选用进行了详细介绍,论述了其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规律。
简单介绍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,得出上述因素对稳定性的影响规律。
根据计算的坡顶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,得出了土钉支护坡顶变形与安全系数的关系式,然后计算基坑侧向变形限值对应的安全系数,根据工程实例验证了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,基坑的侧向变形满足工程的安全要求。