复合土钉支护结构及作用原理

发布 2021-05-30 14:59:28 阅读 2218

摘要根据笔者的实际工作情况,对复合土钉支护结构及作用原理作出详细的阐述。

关键词复合土钉支护;结构;作用原理。

1 土钉支护。

其作用机理大致可概括为分担作用机理、骨架箍束作用机理、应力扩散作用机理、应力传递作用机理和坡面变形的约束作用机理等五种。

1)分担作用。土钉的分担作用可以减小土体上的应力,改善土中应力分布,阻止滑裂面的形成。基坑边壁在整体滑移发生之前,往往是先从潜在滑移面上某一最薄弱点的应力达到或超过该点的极限强度而产生破坏。

作为全长注浆的土钉,潜在滑移土体内的那段土钉长度也注了浆。因此,土钉体的刚度远远大于土体刚度,当土体内某一最薄弱点受力产生塑性变形时,土体内力自然向刚度较大的土钉体转移并由土钉分担土体内的一部分应力,而减少土体上的应力,从而形成一个整体的滑移面。

2)骨架箍束作用。群钉以三维空间结构形成分布在土体内部,形成具有一定刚度的宽间骨架,这种骨架在土体各部位承受着拉、弯和剪切作用,从而减少土体上的应力,约束土体的剪胀和拉伸变形,减弱应力集中、抑制剪切滑裂带的形成。因此,群钉不仅延缓了土体塑性变形的发生,而且使土体呈现出明显的渐进性塑性变形阶段,延长了土体的塑性变形阶段。

群钉的这种骨架箍束作用大大改善了土体的整体性状,也就等效的提高土体的强度,土钉的主动约束机制和骨架箍束作用机理如图1所示。

图1 土钉的主动约束机制。

3)应力扩散作用。当土体密实、且土钉的剪力在土体颗粒中的传递会使上下左右土钉间的土体内形成与侧向土压力相平衡的承压拱(土拱)。土拱可将侧向土压力传递给上下左右土钉,使土体与土体形成一个稳定的整体,从而阻止了土体向基坑内位移的发生。

土钉间的承压拱如图2所示。

图2 土钉之间承压拱。

4)应力传统作用。在滑移面逐渐形成过程中,土体通过其锚固段(滑移面以外的土钉)界面的摩阻力将滑移土体的侧向压力传递到稳定土体中,以阻止裂缝的扩展和土体的滑移。

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