關於土釘墻作用機理及工作性能的探討

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1、關於土釘墻作用機理及工作性能的探討一、前言在眾多基坑支護方法中，土釘支護方法以其工藝簡單、施工方便、快速及時、安全經濟等特點受到廣大工程技術人員的青睞，在工程實踐中已經創造瞭巨大的社會經濟效益，但是其也存在自身的弊端，因此，為瞭把土釘墻支護結構技術更好地應用到工程中，筆者特對土釘墻的作用機理及工作性能作下深入的探討和研究，謹供大傢作參考之用二、土釘墻的基本性質及支護原理2.1土釘墻支護原理土體的抗剪強度較低，抗拉強度幾乎可以忽略，但土體具有一定的結構整體性，當開挖基坑時，土體存在使邊坡保持直立的臨界高度，當超過這一高度或者在地面超載及其它作用下，將發生突發性整體破壞。所采用

2、的傳統支擋結構均基於被動制約機制,即以支擋結構自身的強度和剛度，承受其後的側向土壓力，防止土體整體穩定性破壞土釘墻則是在土體中放置一定長度和密度的土釘構成的。土釘與土共同工作，形成瞭能大大提高原狀土強度和剛度的復合土體，土釘的作用是基於這種主動加固的機制。土釘與土的相互作用，還能改變土坡的變形與破壞形態，顯著提髙瞭土坡的整體穩定性試驗表明：直立的土釘墻在坡頂的承載能力約是素土墻的一關於土釘墻作用機理及工作性能的探討一、前言在眾多基坑支護方法中，土釘支護方法以其工藝簡單、施工方便、快速及時、安全經濟等特點受到廣大工程技術人員的青睞，在工程實踐中已經創造瞭巨大的社會經濟效益，但

3、是其也存在自身的弊端，因此，為瞭把土釘墻支護結構技術更好地應用到工程中，筆者特對土釘墻的作用機理及工作性能作下深入的探討和研究，謹供大傢作參考之用二、土釘墻的基本性質及支護原理2.1土釘墻支護原理土體的抗剪強度較低，抗拉強度幾乎可以忽略，但土體具有一定的結構整體性，當開挖基坑時，土體存在使邊坡保持直立的臨界高度，當超過這一高度或者在地面超載及其它作用下，將發生突發性整體破壞。所采用的傳統支擋結構均基於被動制約機制,即以支擋結構自身的強度和剛度，承受其後的側向土壓力，防止土體整體穩定性破壞土釘墻則是在土體中放置一定長度和密度的土釘構成的。土釘與土共同工作，形成瞭能大大提高原狀

4、土強度和剛度的復合土體，土釘的作用是基於這種主動加固的機制。土釘與土的相互作用，還能改變土坡的變形與破壞形態，顯著提髙瞭土坡的整體穩定性試驗表明：直立的土釘墻在坡頂的承載能力約是素土墻的一倍以上。更為重要的是，土釘墻在受荷載過程中不會發生象素土邊坡那樣的突發性的滑塌。它不僅推遲瞭塑性變形發展階段，而且明顯的呈現出漸進變形與與開裂破壞並存且逐步擴展的現象，直至喪失承受更大荷載的能力，仍然不會發生整體性滑塌土釘支護原理可用“優勢滑移面”的理論加以分析。在某一開挖深度條件下，坑壁產生滑移具有某種隨機性，即可能出現滑移線簇。但最危險和最先產生的滑移線隻有一條,稱之為優勢滑移線，相應

5、的滑移面稱為優勢滑移面優勢滑移線隨基坑下挖而轉移，因而在不同開挖深度上具有不同的優勢滑移線，從而形成優勢滑移線簇。但任一確定深度的基坑邊壁之最先産生、也是最危險的優勢滑移線隻有一條，稱之為優勢滑移控制線,相應的滑移面稱為優勢滑移控制面（圖3）滑移體實際下滑以優勢滑移控制面的最終形成為前提。優勢滑移控制面産生初期，以地面出現滑移性裂縫或區間高變形速率為先導，並以一定的變形速率發展變化。采用具有足夠“縫合強度”的土釘（管、索、檢）逐次超前“縫合”優勢滑移控制面，則此滑移面將不會萌生，或不致發展和形成（圖4）在優勢滑移面產生後，維持坑壁穩定的因素是：(1)被土釘及面層加固的滑動土

6、體自重在滑移面上的摩擦力;(1)i釘力在滑移面上產生的摩阻力通過對土釘支護工作機理的分析，可以總結出土釘支護與傳統支擋結構工作機理的不同之處，即土釘支護方法以盡可能保持顯著提高，最大限度利用基坑邊壁土體固有力學強度，提高主動支護土體變土體荷載為支護結構體系一部分，與土體共同工作的基本特性2.2土與土釘間相互作用類似地加筋土擋墻內拉筋與土的相互作用。土釘與土間的摩阻力的發揮，主要是由於土釘與土間的相對位移而產生的。在土釘加筋的邊坡內，同樣存在著主動區和被動區。主動區和被動區內土體與土釘的摩阻力發揮方向正好相反，而被動區內土釘可起到錨固作用土釘與周圍土體間的極限界面摩阻力取決於

7、土的類型、上覆壓力和土釘的設置技術。美國ELias和Juran(1988)在試驗室做瞭在密砂中土釘的抗拔試驗，認為"加筋土擋墻內拉筋與土釘的設置方法不同，它的極限界面摩阻力也不相同。因此，加筋土擋墻的設計原則不能完全用來設計土釘結構。應對土釘作抗拔試驗為最後設計提供可靠數據”。目前，土釘的極限界面摩阻力問題尚有待進行深入的理論和試驗研究土釘在復合土體中的作用可以概括為以下幾點：(1)約束骨架作用：該作用是由土釘本身的剛度和強度以及它在土體內的分佈空間所決定的。它具有制約土體變形的作用，並使復合土體構成一個整體(1)