复合土钉支护设计与施工PDF电子书下载

1绪论 1

1.1概述 1

1.2复合土钉支护的试验研究与监测 1

1.3复合土钉支护的数值分析方法 2

1.4复合土钉支护的设计理论探讨 3

1.5复合土钉支护在岩土工程中的应用 4

1.6复合土钉支护工程失稳原因分析 5

1.7复合土钉支护研究与应用中存在的主要问题 5

1.8复合土钉支护的国外研究与应用简况 6

1.9小结 7

2复合土钉支护工作性能试验与监测 8

2.1土钉-深层搅拌桩复合结构的现场测试 8

2.2土钉-旋喷桩-微型桩复合结构的监测 12

2.3土钉-锚索（杆）复合结构的现场测试 18

2.4土钉-锚杆复合结构现场测试 24

2.5新型复合土钉结构抗动载性能测试 30

2.6回填土边壁（坡）工程性能测试 37

2.7降雨导致填土边壁（坡）滑塌的模型测试 45

2.8降雨前后夯实填土边坡工程性能测试 54

2.9土钉-止水帷幕复合结构工作特性测试 61

2.10降雨前复合土钉支护填土边坡模型试验 70

2.11降雨条件下复合土钉支护受力变形特性测试 78

3复合土钉支护的数值分析方法 89

3.1不同土钉结构特性的比较分析 89

3.2土钉-搅拌桩复合结构工作特性数值分析方法 94

3.3土钉-锚杆（微型桩）复合结构的变形特性 98

3.4土钉-双排超前钢管注浆桩复合结构位移特性 102

3.5土钉-搅拌桩墙复合结构受力变形特性 106

3.6土钉-搅拌桩复合结构稳定性分析 111

3.7填土边壁（坡）破坏模式相似模型试验的有限元分析 114

4复合土钉支护设计方法 151

4.1土钉-超前锚杆复合结构作用机理 151

4.2土钉-搅拌桩／锚管桩复合结构设计参数敏感性 156

4.3土钉-搅拌桩复合结构设计方法 159

4.4挡土挡水复合土钉支护的设计 170

4.5土钉-搅拌桩复合结构设计的综合法 176

4.6土钉-搅拌桩复合结构整体稳定性计算方法 183

5复合土钉支护在岩土工程中的应用 190

5.1复合土钉支护常用形式与工程实例 190

5.2土钉-搅拌桩复合结构的应用 194

5.3土钉-钢管桩复合结构的应用 197

5.4土钉-微型桩-预锚复合结构的应用 200

5.5土钉-树根桩-花管复合结构的应用 204

5.6土钉-桩-锚复合结构的应用 206

5.7土钉-桩-锚索复合结构的应用 209

5.8土钉-深层搅拌桩-钢管桩复合结构的应用 212

5.9注浆钢管土钉-板桩复合结构的应用 216

5.10土钉（锚杆）-水泥土墙复合结构的应用 218

5.11土钉-深层搅拌桩复合结构在软土中的应用 221

5.12多种复合土钉结构在软土工程中的应用 225

5.13土钉-注浆花管复合结构的应用 231

5.14土钉-钻孔桩复合结构的应用 234

5.15多种复合土钉结构在软土地基中的应用 237

5.16土钉-搅拌桩复合结构在软土中的应用 238

5.17土钉-搅拌桩-微型桩复合结构的应用 240

5.18土钉-微型桩-预锚复合结构应用 244

5.19土钉-锚杆-微型桩-搅拌桩复合结构在重要工程中的应用 248

5.20钢管土钉-搅拌桩复合结构的应用 252

5.21土钉-改良加筋土复合结构的应用 256

5.22复合土钉支护在CFG桩复合地基中的应用 260

5.23土钉-预锚复合结构的应用 263

5.24锚管-注浆-排水复合系统处理险情工程 268

5.25注浆钉-击入钉复合结构的应用 270

5.26小钉管-大钉管-注浆复合结构的应用 273

5.27土钉-排桩-挡墙复合结构的应用 275

5.28土钉-搅拌桩复合结构在不良地层中的应用 280

6复合土钉支护工程事故原因剖析 282

6.1土钉-搅拌桩复合结构倒坍原因 282

6.2土钉-搅拌桩-暗墩复合结构两次失稳原因 286

6.3土钉-双层深层搅拌桩复合结构大变形原因 288

6.4钢管土钉-单排搅拌桩复合结构坍塌原因 291

7专题研究 294

专题Ⅰ 锚固和复合锚固类结构抗动静性能问题研究 294

专题Ⅱ 锚固类结构诸界面剪应力相互作用关系与设计方法问题研究 306

专题Ⅲ 岩土高边坡破坏模式、预测预警与防治方法问题研究 321

专题Ⅳ 锚固类结构及其耐久性与使用寿命问题研究 341

图1梁洲段基坑断面示意图 8

图2基坑及测点平面布置图 9

图3基坑支护设计方案 9

图4 A-A断面测力计布置示意图 9

图5基坑开挖与测试土钉设置的进度 10

图6水平位移随深度的变化曲线 10

图7土钉拉力-时间关系曲线 11

图8钉头测试装置示意图 12

图9土钉头部测点受力随时间变化曲线 12

图10复合土钉支护的常用类型 13

图11基坑东侧复合土钉支护剖面 15

图12土钉抗拔试验荷载与变形曲线 16

图13基坑东侧复合型土钉支护剖面图 17

图14最大轴力分布区域图 18

图15开挖后土钉最大拉力位置 18

图16测试锚杆断面图（单位：m） 19

图17测试土钉支护断面图（单位：m） 19

图18复合土钉支护测试立面图（单位：m） 19

图19土层锚杆轴向拉力-时间关系曲线 20

图20永久支护第1排土钉轴向拉力-时间关系曲线 21

图21永久支护第3排土钉轴向拉力-时间关系曲线 21

图22永久支护第4排土钉轴向拉力-时间关系曲线 21

图23永久支护第6排土钉轴向拉力-时间关系曲线 22

图24土层锚杆拉力沿基坑深度方向的分布图 22

图25土钉拉力沿基坑深度方向的分布图 23

图26复合支护体系中预应力锚杆与土钉拉力变化图 23

图27基坑平面及测点布置图 24

图28地质剖面图（2-2断面） 25

图29边坡支护方案（1-1断面） 26

图30 1#土钉微应变-时间关系曲线 26

图31 1#土钉微应变沿钉长分布形态 26

图32 2#土钉微应变-时间关系曲线 26

图33 2#土钉钉长上微应变随时间变化曲线 26

图34 3#土钉微应变-时间关系曲线 27

图35 3#土钉应变沿钉长分布形态 27

图36 4#土钉应变-时间关系曲线 27

图37 4#土钉应变沿钉长分布形态 27

图38边坡水平位移-时间关系曲线 27

图39边坡水平位移-开挖深度关系曲线 27

图40边坡水平位移-测点位置关系曲线 27

图41地表沉降-时间关系曲线 28

图42边坡沉降-测点位置关系曲线 28

图43原型试验洞室断面图（单位：mm） 31

图44各试验段支护参数设计 31

图45各试验段的测点布置 32

图46复制模型洞室的设计（单位：mm） 36

图47模型洞室的临界破坏情况 37

图48试验设备示意图 40

图49主滑塌面形态 41

图50质点随动计的位移轨迹 41

图51 1～5号观测线的变化规律 42

图52应变沿高度的分布形态 42

图53挡板应变随开挖的变化曲线 43

图54不同缩尺模型与原型滑塌面对应质点坐标与时间的关系曲线 44

图55模型与原型的质点随动位移与时间的无量纲关系曲线 44

图56降雨装置示意图 46

图57降雨前滑塌崖形态 47

图58降雨过程中原滑塌崖与地面变形破坏演变过程 47

图59一次性全部拆除挡板后的最终滑塌面 48

图60质点随动计的位移轨迹 48

图61逐次降雨条件下的渗水曲线 48

图62平均渗水速率与沉降速率 49

图63位移观测线变化轨迹 50

图64挡板应变随持续降雨和强降雨期的变化曲线 50

图65不规则冲沟形态 51

图66降雨前滑塌崖形态 55

图67挡板应变沿高度的分布形态 55

图68降雨过程中原滑坡崖和地面变形破坏演变过程 55

图69质点随动计的位移轨迹 56

图70七条裂缝的发展变化轨迹 56

图71逐次降雨条件下渗水曲线 57

图72渗水速率与沉降速率比较 57

图73降雨过程中五条位移观测线变化轨迹 57

图74实测挡板应变值随持续降雨期变化曲线 58

图75土钉与止水帷幕复合支护 62

图76观测侧面及测点布置（单位：mm） 63

图77端面及土钉布置示意图（单位：mm） 64

图78基坑开挖后地表沉降变形曲线 65

图79基底最大隆起-时间曲线 66

图80坡面顶部水平位移-时间曲线 66

图81普通土钉支护边坡垂直断面变形分布（单位：mm） 67

图82复合土钉支护边坡垂直断面变形分布（单位：mm） 67

图83土钉支护边坡试验位移矢量场及等值曲线 68

图84复合土钉支护边坡试验位移矢量场及等值曲线 69

图85土钉（水平支护锚管）测点布置（单位：cm） 71

图86试验箱立面（开挖端面）测点布置示意图 71

图87实测挡板应变随开挖变化曲线（单位：cm） 72

图88挡板应变随高度分布曲线 72

图89位移观测线变化轨迹 73

图90潜在滑移面综合分析 73

图91质点随动计位移轨迹 74

图92水平锚管应变随开挖支护变化曲线 74

图93钢筋网应变随开挖支护变化曲线 75

图94面层应变随开挖支护变化曲线 75

图95超前竖直锚管应变随开挖支护变化曲线 76

图96复合土钉支护及地面封闭条件下渗水线分布形态 80

图97位移观测线变化轨迹 80

图98降雨过程中地面质点随动计位移轨迹 81

图99降雨过程中地面沉降曲线变化特性 81

图100渗水速率、渗水速率增量与沉降速率的比较 82

图101四根测试锚管应变曲线 82

图102实测钢筋网应变随时间变化曲线 83

图103实测面层应变随时间变化曲线 83

图104实测超前竖直锚管应变随时间变化曲线 84

图105基坑开挖后的超静水压分布 91

图106复合土钉支护变形网格 93

图107一般土钉支护变形网格 93

图108复合土钉水泥搅拌桩墙后土压力（最大80kPa） 93

图109一般土钉支护面层后土压力（最大46kPa） 93

图110复合土钉支护中典型土钉轴力分布 93

图111一般土钉支护中典型土钉轴力分布 93

图112带转动自由度的Goodman单元 95

图113基坑平面及测点布置图 96

图114不同开挖阶段复合土钉支护水平位移曲线 97

图115最大侧向位移计算值与实测值比较 97

图116不同开挖阶段地面沉降曲线 97

图117不同开挖阶段第一排土钉轴力变化曲线 97

图118第二排土钉轴力计算与实测值曲线比较 97

图119不同开挖阶段第三排土钉轴力变化曲线 97

图120不同开挖阶段第四排土钉轴力变化曲线 98

图121不同开挖阶段第五排土钉轴力变化曲线 98

图122不同开挖阶段第六排土钉轴力变化曲线 98

图123锚杆-土钉复合支护问题的有限元网格 100

图124土钉支护与复合土钉支护坑壁位移比较 100

图125工程西侧基坑支护结构示意图 105

图126各工况面层位移计算与实测曲线比较 106

图127基坑平面尺寸示意图 108

图128有限元计算网格划分图 108

图129不同支护结构开挖变形比较（挖深为3.5m） 109

图130不同支护结构开挖矢量场比较 110

图131不同支护结构由开挖引起塑性区比较 110

图132土钉支护实测值与计算值比较 110

图133第三步开挖时各排土钉轴力分布曲线 110

图134计算循环方法 112

图135土钉支护示意图 114

图136土体支护后位移矢量图 114

图137土钉体位移实测值与计算值比较 114

图138开挖完毕后各排土钉轴力分布图 114

图139试验设备示意图 114

图140不夯实填土边壁（坡）滑塌面形状 115

图141夯实填土边壁（坡）滑塌面形状（降雨前、后滑塌面） 115

图142开挖边界结点 116

图143有限元计算模型及初始网格图 117

图144各开挖工况的有限元网格局部放大图 118

图145不夯填情况下各开挖阶段土体最大剪应力及屈服度等色图 119

图146不同开挖阶段不夯填土层边壁（坡）局部区域的屈服度等高线及滑塌趋势线 122

图147夯填情况下各开挖阶段土体最大剪应力及屈服度等色图 126

图148不同开挖阶段夯填土边壁局部区域屈服度等高线及滑塌趋势线 129

图149考虑滑塌的计算模型及初始网格图 132

图150各开挖工况的有限元网格局部放大图 133

图151考虑滑塌的计算模型及初始网格图 135

图152各开挖工况的有限元网格局部放大图 135

图153不夯填情况下考虑滑塌体时各开挖阶段土体最大剪应力及屈服度等色图 136

图154考虑土体滑塌影响时不夯填土边壁局部区域屈服度等高线及滑塌趋势线 138

图155夯填情况下考虑滑塌体时各开挖阶段土体最大剪应力及屈服度等色图 143

图156考虑土体滑塌影响时夯填土边壁局部区域屈服度等高线及滑塌趋势线 147

图157逐次降雨条件下的渗水曲线 148

图158考虑降雨后部分土体饱和的计算模型及初始网格图 148

图159考虑降雨影响土体一次开挖后最大剪应力及屈服度等值线图 149

图160考虑降雨影响土体一次开挖后最大剪应力及屈服度等色图 149

图161复合土钉支护结构剖面图 151

图162超前锚杆抗滑作用 151

图163超前锚杆受力分析 152

图164超前锚杆嵌固深度计算简图 154

图165土钉支护结构布置图 155

图166作用于超前锚杆上的土压力 155

图167超前锚杆内力分布 155

图168圆弧破坏模式示意图 156

图169复合土钉支护结构示例 160

图170复合土钉支护形式 160

图171复合土钉支护与一般土钉支护沉降比较 161

图172复合土钉支护位移时程曲线 162

图173土钉受力的三个阶段 163

图174抗渗流验算简图 163

图175土钉长度计算简图 164

图176内部稳定性验算简图 166

图177外部稳定性验算简图 166

图178整体稳定性验算 166

图179水泥土桩底部强度验算 168

图180复合型土钉支护剖面 175

图181土钉抗拔力验算简图 175

图182复合土钉支护计算简图 177

图183复合土钉支护结构整体稳定性分析 177

图184基坑平面及场地环境 180

图185基坑南侧复合土钉支护剖面 181

图186基坑北侧复合土钉支护剖面 181

图187稳定性计算示意图 183

图188按已有方法搜索的圆弧位置 184

图189实际工程中裂缝出现位置 184

图190滑裂面假设示意图 185

图191稳定性系数与半径比的关系曲线（挖深4.6m） 185

图192稳定系数与半径比关系曲线（挖深3.5m） 186

图193稳定系数与半径比关系曲线（挖深4.5m） 186

图194稳定系数与半径比关系曲线（挖深5.5m） 186

图195滑裂面形态与半径比关系曲线 187

图196不同发展阶段裂缝形态 187

图197对第二阶段的裂缝形态 187

图198对第三阶段裂缝形态的推测 188

图199复合土钉支护破坏后的形态 188

图200改进方法的计算模型 188

图201第二裂缝发展阶段滑裂面形态及稳定系数 188

图202搜索第三裂缝发展阶段滑裂和稳定系数的计算模型 189

图203第三裂缝发展阶段滑裂面形态及稳定系数 189

图204土钉与止水帷幕复合支护 191

图205土钉与微型桩复合支护 191

图206土钉与预应力锚杆复合支护 192

图207部分基坑支护形式 193

图208土钉-搅拌桩复合支护基坑断面图 195

图209复合土钉支护结构图 195

图210土钉及钻头结构示意图 196

图211 C1孔测点位移时程曲线 199

图212 2#土钉拉拔荷载-位移曲线 200

图213超前支护微型桩设计方案（平面图） 201

图214复合土钉支护方案（断面图） 201

图215土钉设计方案 202

图216锚垫板的构造 202

图217钢管竖向连接方式 203

图218钢管底端结构 203

图219土钉-桩-锚工程实例 206

图220土钉-锚杆-微型桩工程实例 206

图221基坑边壁复合土钉支护设计 208

图222基坑平面示意图 209

图223基坑支护主要形式 210

图224坡顶水平位移及地面沉降典型曲线 211

图225坡体变形典型曲线 211

图226广州海琴湾商住楼基坑围护平面图 213

图227海琴湾商住楼基坑ABC段支护结构断面图 214

图228 ABC段深层搅拌桩和钢管注浆桩平面布置图 214

图229海琴湾商住楼基坑CDA段支护结构断面图 215

图230 CDA段深层搅拌桩和钢管注浆桩平面图 215

图231注浆钢管土钉-板桩复合设计断面 217

图232最危险滑弧示意图 217

图233基坑工程与周边环境平面示意图 218

图234水泥土墙加锚围护示意图 219

图235复合土钉支护示意图 219

图236深层土体位移曲线图 220

图237基坑边壁复合土钉支护方案 222

图238基坑局部双排搅拌桩防渗方案 222

图239对防渗帷幕缺口的处理方案 223

图240某综合楼场地地层构造 226

图241某基坑边坡复合土钉支护断面图 227

图242“钢管微型桩-土钉”支护断面图 228

图243“水泥土搅拌桩幕墙-喷锚支护”断面图 228

图244“松树树根桩-钢筋网喷射混凝土面板”支护剖面 229

图245水泥土搅拌桩帷幕挡土性能原位测点布置图 230

图246试验锚管结构图 231

图247美林海岸花园工程基坑支护平面图 232

图248 B-B剖面图 233

图249土钉-钻孔桩支护剖面图 235

图250测斜孔位移随时间的变化曲线 236

图251复合土钉支护的两种结构形式 241

图252复合土钉支护深部滑移稳定问题 242

图253基坑工程甲JX5孔土体水平位移随深度变化曲线 243

图254边壁顶部J5、J10、J12、J16测点水平位移时程曲线 243

图255某基坑平面图 245

图256东、北侧边坡剖面 245

图257西侧边坡剖面（一） 245

图258西侧边坡剖面（二） 245

图259四周无楼房坡段支护结构剖面图 249

图260西侧通信机房楼处支护结构剖面图 250

图261基坑支护方案（一） 254

图262基坑支护方案（二） 254

图263钢管土钉拉拔力与位移关系曲线 255

图264基坑东侧坡顶沉降时程曲线 256

图265基坑西侧坡顶沉降时程曲线 256

图266夯实填土边壁降雨前后的滑塌形态 257

图267复合土钉支护的设计 259

图268填筑至地面时的情景 259

图269围护结构与地基处理竖向增强体空间关系 260

图270复合地基对围护结构的影响 261

图271围护结构对地基应力曲线的影响 261

图272 A基坑支护与地基工程剖面图 261

图273 B基坑支护与地基工程剖面图 261

图274基坑平面示意图 263

图275基坑西侧人防工程位置图 264

图276土钉支护设计剖面图（尺寸单位：m） 264

图277 X方向的位移等值线图 266

图278加设短土钉后的位移分布图 266

图279坡顶水平位移随开挖变化曲线 266

图280坡顶地表沉降随开挖变化曲线 266

图281土钉轴力的数值模拟结果 266

图282场区平面示意图 268

图283挡土墙立面图 268

图284锚杆布置图 270

图285锚杆示意图 270

图286土钉支护立面图 274

图287基坑土钉支护断面图 274

图288监测平面图 275

图289位移与时间关系曲线 275

图290基坑边壁设计施工图 276

图291 EF段主动土压力分布图 277

图292 AB-CD段基坑壁土压力分布形态 278

图293基坑支护剖面图（单位：cm） 281

图294围护方案示意图 283

图295基坑边壁加固处理设计示意图 284

图296各测点-位移时程关系曲线 285

图297各测点-沉降时程关系曲线 285

图298基坑南侧支护断面图 286

图299基坑平面示意图 288

图300支护结构剖面图 289

图301相邻建筑沉降发展过程 290

图302南边坡水平位移发展过程 290

表1主要土层物理力学参数指标值 8

表2土钉拉拔力及拔伸位移测试结果 28

表3试验场地黄土物理力学参数指标值 31

表4临界承载能力试验的实际加载等级 33

表5不同爆炸条件下临界承载压力的比较 34

表6相似模型试验的相关参数 36

表7相似模型的比例系数 39

表8相似模型的系列时间 40

表9分次降雨时间及降雨量 46

表10随动计测最大位移和平均速率 49

表11日渗水速率与沉降速率实测值比较 49

表12观测线最大水平位移及平均位移速率 49

表13质点随动计量测的最大位移量及平均位移速率 56

表14逐日的渗水速率与沉降速率 56

表15系列相似模型设计 62

表16原型与相似模型支护参数 62

表17水泥土抗压强度 64

表18不同模型的系列时间 70

表19位移观测线最大水平位移和位移速率 73

表20模型的系列时间 78

表21模型的土钉支护参数 79

表22分次降雨时间及降雨 79

表23实测位移观测线最大位移及最大位移速率 80

表24逐日的渗水及沉降速率 82

表25主要计算结果比较 93

表26主要土层物理力学参数取值指标计算表 96

表27土钉最大轴力比较（kN） 101

表28土体物理力学参数 104

表29土钉弹簧刚度KT计算值（MN／m2） 105

表30计算取用土层参数表 109

表31黄土物理力学特性参数计算取值 117

表32不同开挖阶段土体最大剪应力τmax及屈服度值 119

表33考虑土体滑塌时不同开挖阶段土体最大剪应力τmax及屈服度值表 146

表34场地土主要物理力学参数指标值 154

表35各参数取值及因素水平 157

表36正交试验设计及结果 157

表37正交试验结果的极差分析 158

表38正交试验结果的方差分析 158

表39地层主要物理力学参数指标值 174

表40各土层主要物理力学参数指标值 180

表41基坑支护安全系数 182

表42土钉计算参数 185

表43土性计算参数 185

表44计算稳定性参数 185

表45土性计算参数 188

表46微型桩与水泥土搅拌桩的比较 191

表47土层物理力学参数指标值 192

表48土层物理力学性能指标值 193

表49部分土层物理力学参数指标值 193

表50土层物理力学参数指标值 198

表51 1-1a断面土钉主筋规格及长度参数 201

表52 1-1b断面土钉主筋规格及长度参数 202

表53计算用土性数据 207

表54实测水平位移数据表（m） 208

表55两种支护结构位移及沉降平均值比较 211

表56各土（岩）层主要物理力学参数指标值 214

表57各土层主要物理力学参数指标值 217

表58整体稳定性计算结果 218

表59实测水平位移与沉降量统计 234

表60土层物理力学参数指标值 235

表61设计工况 236

表62各土层物理力学性质指标 239

表63土层主要物理力学参数指标值 245

表64基坑支护安全系数 246

表65土钉抗拔试验结果 246

表66复合土钉边坡坡顶水平位移、竖向沉降及住宅倾斜 247

表67普通土钉边坡顶水平位移、竖向沉降 247

表68各土层主要物理力学参数指标值 249

表69钢管土钉拉拔试验结果 255

表70各排土钉设计参数 264

表71土层计算参数取值 265

表72用不同计算方法求得的土钉受力 267

表73各土层主要物理力学参数指标值 269

表74土层厚度及物理力学性质 271

表75土层主要物理力学参数指标值 273

表76 6分管土钉抗拔力试验结果 275

表77 ？48rmm钉管抗拔力试验结果 275

表78土层工程特性指标 276

表79 EF段各层土钉计算结果 277

表80 AB-CD段各层土钉计算结果 279

表81各土层主要物理力学参数指标值 286