土钉支护计算模型及其优化方法探讨

针对目前土钉支护优化设计方法中存在的一些缺陷和不足,深入研究了土钉支护的工作机理,尤其是土钉的受力情况,提出了以钉土间抗剪强度为土钉最大拉力分配刚度的原则,并给出了土钉最大拉力分配系数的计算公式;结合土钉支护整体稳定性的极限平衡分析,推导了土钉最大拉力的计算方法,将计算结果与现场测试进行对比分析证明了该方法的合理性;在深入分析土钉长度计算模型的基础上,建立了以单位支护面积的土钉长度为目标函数的土钉支护优化设计模型;通过引入改进的模拟退火算法和几何控制参数法,探讨了土钉支护优化设计方法的具体实施步骤,并开发出相应的计算程序。工程实例分析表明：所建立的优化设计方法在能保证支护安全的同时兼具有较明显的经济性,其研究成果有一定的理论与工程实用价值。     

下穿隧道开挖土钉墙支护设计的理论计算与数值模拟对比分析

以某实际工程下穿隧道开挖区域边坡防护为背景,根据现场地质勘察资料,结合土钉墙理论计算公式,在符合其构造要求前提下,对开挖区域进行了土钉支护设计。基于土钉墙的理论计算结果,运用有限元软件建立土钉墙支护模型,在满足设计要求的坡顶竖向沉降及水平位移的同时,将数值模拟的土钉长度与理论计算的土钉长度进行了对比分析。结果表明:两种方法计算的土钉长度基本吻合,说明数值模拟结果存在一定的可靠性与合理性。     

数值模拟在土钉支护公路边坡工程设计的应用

采用岩土工程分析软件，结合某公路边坡开挖的具体实例，对土钉支护进行数值模拟，对边坡开挖和土钉支护过程中的土体位移场、应力场及土钉的受力变化等进行了模拟与分析。结果表明计算值与实测值较为接近，建立的计算模型对土钉支护的受力变形分析是适用的。同时，在改变模型参数的基础上初步探讨了土钉长度、土钉倾角对边坡位移与土钉最大轴力的影响，得出了一些在土钉支护工程中可资应用的结论。     

数值模拟在土钉支护公路边坡工程设计的应用

采用岩土工程分析软件,结合某公路边坡开挖的具体实例,对土钉支护进行数值模拟,对边坡开挖和土钉支护过程中的土体位移场、应力场及土钉的受力变化等进行了模拟与分析.结果表明计算值与实测值较为接近,建立的计算模型对土钉支护的受力变形分析是适用的.同时,在改变模型参数的基础上初步探讨了土钉长度、土钉倾角对边坡位移与土钉最大轴力的影响,得出了一些在土钉支护工程中可资应用的结论.     

土钉内力传递规律的研究

根据土钉支护的受力特点和钉土间的相互作用，建立了计算模型。采用剪滞力理论分析了土钉支护的内力传递规律，并与土钉支护工程实例的现场测试结果作了对比研究，理论分析与实测结果吻合较好，验证了计算模型和分析方法的可行性。     

石家庄地区土钉拉力分布规律的试验研究

通过石家庄美城国际大厦的土钉支护基坑工程土钉拉力力学参数的现场测试和分析,研究其在施工阶段和使用阶段的工作性能。对石家庄地区土钉支护的工作性能有了更全面的认识,揭示了石家庄地区土钉支护的作用机理,为其更广泛地应用有所裨益。     

土钉墙与桩锚组合支护结构在深基坑工程中的应用

基于FLAC3D软件,对北京某深基坑土钉墙与桩锚组合支护结构进行数值模拟分析,并与实测值进行对比。研究结果表明:上部土钉墙支护结构,最后一排土钉最大拉力位置在中后部,不同于单一的土钉墙支护最后一排土钉的受力情况,在设计时应适当加长最后一排土钉的长度;锚索对桩顶位移的限制作用比较明显,锚索的受力值小于设计值,在设计时可以考虑适当减小锚索的长度。     

基于混合粒子群算法的土钉支护结构设计参数优化

在土层工程地质情况一定的条件下,如何寻找一组最佳设计参数,以达到既经济又安全的目的,是土钉支护设计的一个重要问题。这是一个复杂的优化设计问题。就此,提出基于混合粒子群优化(PSO)算法的基坑土钉支护优化设计方法,以单位长度土钉墙的土钉材料造价作为优化的目标函数。该方法保持了PSO算法结构简单的特点,改善了PSO算法的全局寻优能力,提高了算法的收敛速度和计算精度,不活动粒子的处理使算法避免了“早熟”现象的出现。工程实例计算表明,该方法是进行土钉支护结构优化设计的有效方法。     

土钉支护结构优化设计中的混合粒子群优化算法

为了在土钉支护设计中寻找一组最佳设计参数,以达到既经济又安全的目的,将混沌搜索的粒子群优化(PSO)算法应用到基坑土钉支护优化设计中,以单位长度土钉墙的土钉材料造价作为优化的目标函数。该方法保持了PSO算法结构简单的特点,改善了PSO算法的全局寻优能力,提高了算法的收敛速度和计算精度。同时,对不活动粒子的处理使算法避免了早熟现象的出现。工程实例计算表明:该方法是进行土钉支护结构优化设计的有效方法。     

土钉支护侧土压力合理分布模式探讨

在土钉支护结构的设计计算中，首先要选择合理的侧土压力分布模式，然后再进行土钉、混凝土面层的设计计算以及土钉支护内部整体稳定性分析。侧土压力分布模式是否合理直接影响土钉支护结构的设计计算和工程造价。在分析现有土钉支护侧土压力分布模式及国内外实测结果的基础上，提出了一种新的侧土压分布模式，即“五边形”分布模型。工程实例分析表明，提出的侧土压力分布模式与实测结论相符合，与现有侧土压力分布模式相比更为合理。     

考虑土拱效应的边坡桩间土钉墙受力计算

边坡抗滑桩桩间土拱效应对桩间土钉墙各部分的受力及土钉的设计长度有重要影响,然而现阶段多依个人或者设计单位经验对桩间土钉墙各部分的受力进行计算,对土钉长度进行设计,以上传统的受力计算及土钉设计方法均未充分考虑土拱的影响,使得土拱在工程运用中受到了限制。为了推广土拱在工程中的运用,首先描述土拱形状,继而深入研究土拱对桩间土钉墙各部分受力的影响,提出了基于土拱效应桩间土钉墙受力计算方法和土钉长度设计方法,此受力计算方法认为：土钉墙的受力取拱前土体主动土压力或剩余下滑力两者中的较大者,抗滑桩的受力为拱后土体剩余下滑力与土钉墙受力之和,土钉长度设计中土钉自由段和锚固段的分界线为土拱迹线。继而结合巴（中）达（州）铁路堑坡,通过数值模拟描述土拱形状,计算土拱影响下不同截面处抗滑桩和土钉墙的受力,并结合土拱形状对土钉长度进行设计,与不考虑土拱效应时受力计算结果和土钉长度设计结果进行对比。研究结果表明：考虑土拱效应较不考虑土拱效应时,抗滑桩纵断面受力明显增大,增幅大于11%,土钉墙纵断面受力明显减小,减幅大于12%,土钉用量节省接近13%,充分说明考虑土拱效应确实对抗滑桩受力、土钉墙受力和土钉设计长度造成较大影响。     

沉管隧道大型干坞高边坡裂缝治理措施

土钉墙由于其低造价、施工简便等优点,已被广泛用于边坡支护。以生物岛一大学城沉管隧道干坞工程的高边坡裂缝治理为例,运用数值模拟技术,在分析土体裂缝产生原因的基础上,采用坡顶土体卸载和坡脚反压技术作为土钉墙事故应急处理措施,保证了高边坡稳定安全。     

川西季节性冻土区土钉支护边坡冻融效应研究

以川西季节性冻土区土钉支护边坡受冻融作用而产生破坏、滑塌等工程灾害为例,分析冻融作用对季节性冻土区土钉边坡的影响机理;基于水热力耦合理论建立土钉支护边坡模型,研究季节性冻土区土钉支护边坡的应力-应变规律。结果表明:在冻融作用下,土钉在钉头处的轴力变化最大,沿土钉方向轴力变化值不断减小,在冻结期轴力处于最大值;坡体水平位移随坡高增加不断增大,且冻结期的水平位移为最大值。     

考虑土拱效应的土钉墙内部竖向平均应力分析

土钉支护模型多被简化为平面应变问题,土钉间沿竖向土拱效应成了主要的考虑因素。若考虑问题的空间性,则可建立基于水平土拱效应的钉土相互作用理论。在土钉墙内部应力分析中,将竖向平均应力作为重要的一个方面,可通过给定有限的假设得到解析解。基于水平土拱原理推导了竖向平均应力和水平平均应力的计算式,并通过实例进行了讨论。     

基坑坑壁土钉支护技术应用研究

结合新疆中天大楼深大基坑支护工程,采用三维有限差分程序FLAC3D对坑壁土钉支护及基坑的开挖过程进行了模拟分析,并通过与现场实测数据的对比研究,研究了土钉支护技术的应用效果。结果表明,数值模拟可以实现施工全过程的动态开挖,坑壁水平位移峰值点约在基坑深度的3/4位置,土钉在基坑开挖过程中均承受拉应力。     

基于非线性有限元方法的复合土钉支护影响因素研究

利用非线性有限元方法,针对土钉支护体系的结构特征和施工过程,引入带转动自由度的Goodman接触面单元,并结合实例对水泥搅拌桩复合土钉支护体系进行了研究,得到了土钉、搅拌桩等相关设计参数的变化对基坑位移、土钉受力的影响规律.     

剪切波速与标准贯入击数N值的关系研究

剪切波速是评价场地土动力特性的重要指标。利用回归方法对天津王庆坨地区实测的剪切波速和相应的标准贯入击数、土层的深度进行统计分析,建立了剪切波速和标准贯入击数、土层深度的定量关系,结果表明土层深度H是当地剪切波速的最佳回归参数,这对天津地区的工程场地的分类和评价有参考价值。