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