土釘支護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定性數(shù)值研二

PAGEPAGE294.釘土相互作用分析目前在土釘支護(hù)設(shè)計(jì)和研究中，人們往往忽略掉釘土的相互作用。實(shí)際上，正是由于釘土間的相互作用而使土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)成為一個(gè)完整的支護(hù)體系，一方面土釘和土體一起組成復(fù)合土體，影響著土體的物理、力學(xué)性質(zhì)，從而影響著土體的強(qiáng)度、應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)；另一方面，土體的工程性質(zhì)也影響著土釘?shù)妮S力、剪阻力的大小、分布及抗彎剛度的發(fā)揮。由此可見(jiàn)，只有從釘土相互作用的角度來(lái)研究土釘支護(hù)的機(jī)理，才能較為準(zhǔn)確、真實(shí)地得出土釘支護(hù)理論的實(shí)質(zhì)，為工程設(shè)計(jì)提供正確的理論依據(jù)。文獻(xiàn)【23】認(rèn)為：“土坡經(jīng)過(guò)插筋補(bǔ)強(qiáng)后形成的復(fù)合土體有效地提高了整個(gè)土體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，改善了原有土體的抗拉、抗剪強(qiáng)度，顯著地提高了邊坡的穩(wěn)定性和承載力”，“復(fù)合土體的補(bǔ)強(qiáng)效應(yīng)表現(xiàn)為骨架作用、分擔(dān)作用、應(yīng)力傳遞與擴(kuò)散作用以及坡面變形制約作用”。但是對(duì)于各種作用是如何起作用的，目前還不太清楚。本章將從釘土相互作用的角度出發(fā)，來(lái)研究復(fù)合土體的土拱效應(yīng)、土釘應(yīng)力傳遞規(guī)律、土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力問(wèn)題以及基于釘土相互作用基礎(chǔ)之上的土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析理論和土釘支護(hù)設(shè)計(jì)方法。4.1土釘橫向抗剪作用自從Briddle在文獻(xiàn)【13】中引用了Schlosser的土釘橫向抗剪公式，發(fā)展了土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)條分法穩(wěn)定性計(jì)算后，RAJewell，MJPedley【14,15,20,22】等人對(duì)土釘?shù)目辜糇饔玫挠?jì)算提出了質(zhì)疑，揭開(kāi)了對(duì)土釘?shù)臋M向抗彎問(wèn)題和抗剪作用進(jìn)行大討論的序幕，至今還沒(méi)有定論。文獻(xiàn)【30,32】和文獻(xiàn)【6】(pp6-7)認(rèn)為土釘?shù)臋M向抗剪作用是相對(duì)明顯的，尤其在支護(hù)結(jié)構(gòu)滑裂破壞之前，其抗剪作用可達(dá)到總體抗力的15%以上，設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮；Briddle根據(jù)大型直切試驗(yàn)的觀測(cè)，得出加筋僅有抗彎作用，而無(wú)拉力作用的結(jié)論【56】。文獻(xiàn)【14,15,20】認(rèn)為土釘橫向抗剪作用是微小的，Schlosser的計(jì)算公式，將土釘橫向抗剪作用至少擴(kuò)大了10倍，為安全和計(jì)算方便其間，土釘?shù)臋M向抗剪作用應(yīng)于忽略。MJPedley【56】根據(jù)直剪試驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果得出結(jié)論：加筋土的破壞首先表現(xiàn)為加筋的拔出破壞，其次是剪力的發(fā)揮作用，加筋的剪力與軸力相比量值很有限，他建議在土釘支護(hù)設(shè)計(jì)中應(yīng)僅考慮土釘拉力作用。德國(guó)的Gassler根據(jù)1976年的幾個(gè)1:1現(xiàn)場(chǎng)模型試驗(yàn)得出結(jié)論：“測(cè)量和分析表明，對(duì)于典型的直徑為20～28mm的土釘，剛度的作用處于第二位，對(duì)于臨時(shí)性支護(hù)應(yīng)僅考慮拉力作用?！盉uhan根據(jù)屈服設(shè)計(jì)理論得出結(jié)論，除了很大直徑的土釘外，由于土釘抗彎作用而產(chǎn)生的剪力作用是較小的【56】。目前對(duì)于土釘橫向抗力作用的研究主要有彈性分析法和塑性分析法，前者首先由Schlosser根據(jù)Timoshenko彈性梁來(lái)分析的；后者首先由Juran根據(jù)Hensen剛性樁橫向受載時(shí)的極限應(yīng)力進(jìn)行分析的。在討論土釘橫向抗力作用時(shí)，Jewell采用了兩種方法【14】，彈性分析方法和塑性分析方法，在彈性分析方法中，將土釘作為彈塑性體，將土體作為彈性介質(zhì)，根據(jù)土釘?shù)淖畲髲澗貋?lái)計(jì)算土釘?shù)臉O限橫向抗剪力；在塑性分析方法中，將土釘作為彈塑性體，將土體作為剛塑性體，認(rèn)為當(dāng)土釘?shù)淖畲髲澗剡_(dá)到其塑性矩時(shí)，土釘?shù)闹ёo(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生滑裂破壞。顯然Jewell忽略掉下面的實(shí)際情況。1)：土體具有可塑性，因此，一般情況下，當(dāng)土釘?shù)淖畲髲澗剡_(dá)到塑性矩時(shí)，土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)不可能發(fā)生滑裂破壞，塑性鉸的形成與土體橫向壓力有關(guān)，支護(hù)結(jié)構(gòu)的滑裂只會(huì)出現(xiàn)土釘切割土體；2)：土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)沿滑裂面的失穩(wěn)往往表現(xiàn)為土釘切割土體的行為。Schlosser的分析方法【14,30,31】忽略掉了土釘軸向力對(duì)于橫向抗剪作用的影響作用，而軸向力的一個(gè)最大特點(diǎn)是減弱土釘?shù)乃苄跃?，在土釘極限抗拉狀態(tài)下，土釘不能承受剪應(yīng)力的作用【31】。綜上所述，只有考慮到土釘?shù)妮S向拉力及土體的橫向壓力對(duì)土釘橫向抗剪作用的影響才能客觀地得出土釘橫向抗力作用。由于Schlosser的研究從土釘和滑裂線交點(diǎn)處土釘?shù)氖芰顟B(tài)（該點(diǎn)處橫向剪力最大而彎矩為零）出發(fā)，忽略掉土釘與滑裂面交點(diǎn)處土釘?shù)臋M向抗剪作用，因此得出土釘橫向抗剪作用較大，設(shè)計(jì)計(jì)算中不容忽視的結(jié)論；而Jewell等人則從土釘最大力矩點(diǎn)處的受力狀態(tài)分析（該點(diǎn)處的剪力為零）分析出發(fā)，忽略掉土釘與滑裂面交點(diǎn)處的受力狀態(tài)，得出土釘橫向抗剪作用較小，設(shè)計(jì)計(jì)算中可以忽略的結(jié)論。由此可見(jiàn)他們都是研究了極端情況下的土釘橫向抗剪作用，并將所研究的極端點(diǎn)處的情況應(yīng)用于整個(gè)土釘傳遞長(zhǎng)度，因此對(duì)土釘橫向抗剪作用得出不同結(jié)論。由于土釘?shù)臋M向抗剪作用在土釘傳遞長(zhǎng)度范圍內(nèi)并不是均勻分布的，不能將極端點(diǎn)處的橫向抗剪作用的大小作為整個(gè)土釘傳遞長(zhǎng)度的平均值，因此上述兩種方法都是欠妥的，正確的方法應(yīng)該是考慮到土釘傳遞長(zhǎng)度范圍內(nèi)橫向抗剪力的分布規(guī)律，依此來(lái)計(jì)算土釘總的橫向抗力的大小，才能得到正確的分析結(jié)果。本文是在前人研究基礎(chǔ)上，在假設(shè)橫向抗力沿土釘傳遞長(zhǎng)度范圍呈線性分布的前提下，研究土釘?shù)臋M向抗剪作用。4.2理論分析目前還沒(méi)有圓形截面桿體在復(fù)雜應(yīng)力作用下的破壞準(zhǔn)則，對(duì)于土釘在組合力系下的力學(xué)行為的研究，一般是借用矩形截面梁的理論來(lái)研究的【13,15,30,31】。Neal研究了矩形截面桿體相互作用，得出下面的關(guān)系式【30,31】：(4.1)式中，，，分別為桿體受拉、受剪和受彎強(qiáng)度；，，分別為桿體所受的拉應(yīng)力、剪應(yīng)力和彎矩。用上式研究具有圓形截面的土釘受力狀況，得到的是偏于安全的下限解【14,30】。最大彎矩點(diǎn)處的橫向抗剪作用：悅由于土釘所受卵的最大軸向力柔與釘土間的摩忽阻力有關(guān)，因慘此確定土釘?shù)恼阕畲髲澗貞?yīng)根僵據(jù)土釘所受的釘拉力來(lái)計(jì)算。種考慮到土釘最獅大彎矩處的剪頁(yè)力為零，因此取式凳(竊4.1)思此時(shí)可以寫(xiě)成驕：臂緣妥巖(4客.2)京Mitche搜ll帥和準(zhǔn)Villet獄利用彈性解儉【劣33剃】胖得出滑裂面兩掩側(cè)最大彎矩點(diǎn)瞇距滑裂面的距匆離選為：掘浩憐彈寄(4框.3)趨上式中，位為土釘?shù)臈钍限r(nóng)模量，系為土釘?shù)拿娣e庭二階矩，階為土體的地基耕反應(yīng)系數(shù)，芬為土釘?shù)闹睆秸?。低Juran割【斧12甘】投利用彈性分析敘方法得出土釘尺最大彎矩獻(xiàn)及其距離滑裂覽面的位置速的公式：知峰(4舒.4)捉招淹(4.蹲5)籃嚷糕(4.6)晉以上各式中，唯為土釘傳遞長(zhǎng)權(quán)度，它表示土慎釘與土體相對(duì)施剛度的特征。王聯(lián)由化(境4.3)的到坐(表4.6)法式便可以得到污以濫表示的土釘最膜大剪力與最大綢彎矩的關(guān)系為宵：酷季饒各(4役.7)極將脾(田4.2)港式代入上式得網(wǎng)：盡社播睬艇(4.8)貴對(duì)于具有圓形豈截面的土釘有臥以下關(guān)系掠【曠14沃】攤海咬至查強(qiáng)(4.9)眉將眉(虛4.9)田式代入驟(構(gòu)4.8)須式得：腔(笨4.10)嗓將衡(霜4.3)則式代入上式得厚：太訓(xùn)爛愧(促4.11)西將慣性矩燃代入式扣(記4.11)步中得：扁艙雀(4.花12)像其中，例，敏為受拉時(shí)土釘建的屈服應(yīng)力。招4.2.2訴零彎矩點(diǎn)處的近橫向抗剪作用膜土釘傳遞長(zhǎng)度巾范圍零彎矩處凝即是土釘與滑刪裂面交點(diǎn)，由嶺于該點(diǎn)處的彎輔矩為零，則土瓜釘?shù)募袅屠Φ年P(guān)系可根供據(jù)真(夜4.1)拖式近似寫(xiě)成：刑【豈30,34渣】液：蓬明貪婆性標(biāo)(4.13瓦)佛由于仙【寫(xiě)30啟】口，鼻(露4.13)塘式可以寫(xiě)成：密除域停(4.14)爬上式可以變換萬(wàn)成：煉強(qiáng)躍糟(4.15)溝考慮到土釘在脅傳遞長(zhǎng)度變(刑剪切寬度補(bǔ))蹄范圍內(nèi)各點(diǎn)的服橫向抗剪能力凳處于晝(摸4.12)織式和喪(裂4.15)怕式之間，可假蠶設(shè)土釘所受剪虎力在整個(gè)剪切杰寬度范圍內(nèi)呈前線性變化，則毛土釘?shù)钠骄箓骷裟芰梢员硖枋緸椋毫w康(近4.16)潤(rùn)從式（誤4.7運(yùn)）可以看出，屆土釘?shù)臋M向抗罰剪作用與土釘旱的傳遞長(zhǎng)度密棟切相關(guān)，而土玩釘?shù)膫鬟f長(zhǎng)度督取決于土體地只基反應(yīng)系數(shù)比，因此購(gòu)對(duì)于土釘?shù)臋M氧向抗剪作用的協(xié)大小起著決定霧性作用。為了濕確定慣對(duì)剪切寬度的揀影響，鑼Jewell撓【撿14容】取研究了當(dāng)土體艇的她呈數(shù)量級(jí)變化漿時(shí)，傳遞長(zhǎng)度孝的變化規(guī)律。栽對(duì)于典型的直惜徑為反25mm屋的土釘，士一般在卻15假～掀30糕之間。來(lái)4.3潑事實(shí)例計(jì)算及分腦析校Gassle嗎r(1987棟)且【臨2包】撒曾經(jīng)對(duì)于土釘巾的抗剪、抗彎棵進(jìn)行了實(shí)測(cè)，敵表敬4.1嶼為其的實(shí)測(cè)結(jié)雕果，從中可以遼看出，第貫3爭(zhēng)，牽4燕，獻(xiàn)5奶排土釘?shù)妮S向險(xiǎn)抗剪力與軸向遼拉力之比耀值分別為繳0.080撞，淚0.020鞋，街0.033查，平均值為摩0.044年，由此可見(jiàn)土湯釘?shù)臋M向抗剪紗作用是很小的蘋(píng)，平均不到拉悶力的教5補(bǔ)％。伐表旺4.3雜為聽(tīng)Gassle動(dòng)r揉的實(shí)測(cè)結(jié)果與赴計(jì)算結(jié)果的對(duì)品比，計(jì)算采用瘡(半4.16)奏式，同時(shí)為了扯和挎Jewell恢的計(jì)算結(jié)果對(duì)灣比，本文計(jì)算胖參數(shù)采用了竿Gassle治r絲所給的試驗(yàn)參罩?jǐn)?shù)，參數(shù)取值慶如表尾4.2蜓所示。堤從表至4.3擠所示的計(jì)算值性和實(shí)測(cè)值可以濫看出，土釘?shù)乃蓹M向抗剪作用妙較小，不到抗太拉作用力的俯10%限，因此為了簡(jiǎn)群?jiǎn)魏桶踩凛嗎數(shù)臋M向抗彎郊作用可以在土述釘支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)秤計(jì)中不予考慮光。土釘橫向抗唉力作用之所以寨很小的原因在綠于，土釘?shù)臋M轟向抗剪作用與們土體的剛度大掀小有關(guān)，土體等剛度越大，土窯釘?shù)膫鬟f長(zhǎng)度前越小，橫向抗嫂剪作用越強(qiáng)；前反之亦然。當(dāng)零土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)滴鄰近失穩(wěn)狀態(tài)緞時(shí)，在滑裂面暗附近常表現(xiàn)為帶土釘切割土體問(wèn)，因此土釘?shù)耐粰M向抗剪作用瀉也較小。呀表徐4.1逢土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)牛觀測(cè)數(shù)據(jù)稅(廳據(jù)綁Gsssle寬r)貌土釘逃排數(shù)難力矩尸(置kNm)舌剪切寬度頸軸向力煌剪力蠶3完0.280脹20.7于0.125類(lèi)0.0101用4圈0.243色32.0羅0.243沿0.0048棗5辣0.215障12.4衣0.273么0.0090現(xiàn)表抗4.2遺計(jì)算參數(shù)表廁取值炸絕項(xiàng)目霜層序嫁仁孟3刻153染0.022竹4藥171溜0.022色5擊186鏈0.022將表壩4.3丹土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)或觀測(cè)值與計(jì)算翁結(jié)果庸土釘絮泰剪力蘿備注：快*胳為甚Jewell攝的畫(huà)排數(shù)遣科測(cè)量值滲襲預(yù)測(cè)值悄*桿預(yù)測(cè)值烈**姥測(cè)量值念預(yù)測(cè)值真**妻預(yù)測(cè)值挽3芒0.0101驕0.0115勇0.0138假0.080磚0.095機(jī)**凍為作者的預(yù)測(cè)杏值床4窗0.0048篇0.0064株0.0102啦0.020真0.032籍5排0.0090洲00.01香47畝0.0195驚0.033庸0.057僵4.4熔構(gòu)土拱效應(yīng)分析蛇在土力學(xué)領(lǐng)域歸中，土拱烏(瞧soila角rching坑)緊理論一般用來(lái)弦描述剪應(yīng)力作槐用所引起的應(yīng)歸力傳遞規(guī)律的嫩。掠1943獨(dú)年，太沙基（料Terzag積hi)雀在其所著的《灣Theore低tical怨soilm蟲(chóng)echani膚cs納》一書(shū)中指出繪：扮“歸土拱效應(yīng)是（術(shù)土體）試驗(yàn)室含和現(xiàn)場(chǎng)研究中忠最為普遍的一扶種現(xiàn)掠象楊”法，并且首次將夠土拱理論用于蹦擋土墻上土壓京力研究中。后邊來(lái)料Getzle鉆r.Z德等人研究了地艦下深埋結(jié)構(gòu)上覆部的土拱效應(yīng)賀【已23黨】鍵，岡Wang斤，量W.L視和盒Yen.B.讓C蹈等人研究了土駛坡中的土拱效旨應(yīng)定【閃24諷】副。上述研究中烈都沒(méi)有畫(huà)出土豆拱的形狀來(lái)，粥而是用薄板單翅元取代了實(shí)際糕的土拱單元來(lái)嗓進(jìn)行研究的。桑Richar腔dL.H停andy姻【城26巨】孤后來(lái)在研究谷嫩倉(cāng)筒壁的受力男作用時(shí)指出，慧拱單元是由剪坦應(yīng)力為零的主喘應(yīng)力平面所構(gòu)波成，且土拱的密形狀為懸鏈線模形狀。劇kingsl忍eyHar皮ropWi鞋lliams字【耕25摧】芳在假設(shè)沿著土挪拱最小和最大祝主應(yīng)力為常值灣時(shí)，得出土拱吐形狀為圓弧的術(shù)結(jié)論。文獻(xiàn)墾25撫和栽26駁對(duì)于土拱形狀明的研究，都是妹假設(shè)最小主應(yīng)齒力沿著土拱內(nèi)景部連續(xù)，因此啄只能對(duì)于水平叔方向或近乎水靜平方向的土拱制適用，對(duì)于諸蔽如土釘支護(hù)結(jié)懇構(gòu)內(nèi)部所形成慈的近乎垂直方宵向延伸的土拱倦則不太適用。諸目前對(duì)于土拱蹤理論研究中，餐大多數(shù)假設(shè)土類(lèi)體為水平半無(wú)孔限體，在此假蝕設(shè)的基礎(chǔ)上來(lái)居研究土體作用寄于結(jié)構(gòu)上的應(yīng)支力和結(jié)構(gòu)周?chē)鷫|土體的穩(wěn)定性承問(wèn)題。躍牛基本假設(shè)撒(1)攪假設(shè)基坑垂直堂開(kāi)挖，地面水遼平且作用有集隔度為肌的均布荷載；廚(2)臘土釘為等間距喬等傾角設(shè)置，砍水平和垂直間仍距分別為嘩和惜，土釘傾角為侵；箱(3)暈土體為剛塑性響體，土體服從舟莫斥爾遺—乏庫(kù)倫強(qiáng)度準(zhǔn)則繩，即：澤狹骨(4.輛17)況式中，猜為土體抗剪強(qiáng)恢度，扛為正應(yīng)力，娃為粘聚力，興為內(nèi)摩擦角。遷片理論分析賤以坡面和地面棒交點(diǎn)礙為嶺坐標(biāo)系原點(diǎn)，剖以地面為橫坐亂標(biāo)軸建立平面威直角坐標(biāo)系，等如圖蔽4.1(a)鍬所示；取地面靈下一土體單元飛，該單元有以站下的性質(zhì)：土障體單元的高度辦為土釘垂直間錫距芬，土釘穿過(guò)土漏體單元的中心個(gè)，土體單元的活沿誰(shuí)軸方向的寬度發(fā)為污，沿垂直于武方向的寬度為縮，土體單元左脆邊界距縱坐標(biāo)蔬軸距離為彈，單元體上表呢面中點(diǎn)與橫坐農(nóng)標(biāo)軸的距離為拿，如圖嚇4.1(a)扶所示。單元體討受力如圖架4.1(b)順?biāo)?，其中概，名分別為土體單蟻元上、下層面譯的摩阻力，脫為平行于鴨平面的土體單桌元表面的摩阻統(tǒng)力，單為土釘對(duì)土體騾單元的拉力，稿為土體單元的恐重量，讓和找分別為作用在捎垂直于坐標(biāo)橫訊軸方向的土體寄單元側(cè)面上的財(cái)土體壓力。摸根據(jù)圖往4.1(b)咳所示的土體單鉗元沿土釘縱向仍方向的平衡可氏得：英翁肯(4.18)腐上式中，咱，的為平行于土條生上下底面的平霸均側(cè)向壓應(yīng)力薦以上各式中，獲為土體的密度螺，夢(mèng)為土體的粘聚社力，既為土體的內(nèi)摩療擦角，匙為靜止土壓力絮系數(shù)靜止土壓農(nóng)力的側(cè)壓力系牽數(shù)，可取濤Jaky型經(jīng)驗(yàn)公式擦【撤40覺(jué)】沈，尋。橋考慮到工程實(shí)滋踐中常采用抗碼拔試驗(yàn)來(lái)確定錦土體的極限抗房剪強(qiáng)度，并采市用單位長(zhǎng)度的遵抗拔力與單位希長(zhǎng)度范圍內(nèi)釘錯(cuò)土接觸面面積駛之比作為土釘誘的極限抗剪強(qiáng)壇度的大小。即刃可認(rèn)為土釘?shù)募{極限抗剪強(qiáng)度床為常數(shù)，因此患可以假設(shè)土釘區(qū)與土體接觸面編間的剪切強(qiáng)度枯沿土釘長(zhǎng)度方炊向均勻分布，怎則土條所受土俱釘?shù)睦εK可按照下式確泄定：斗際務(wù)葵緒(4.19肆)詢(xún)態(tài)(端4.20)尤式談(嫂4.20)喬中，準(zhǔn)為負(fù)“傳剛性供區(qū)猜”踢中土釘軸線計(jì)外算點(diǎn)處的縱坐兄標(biāo)，積分上限舅為睜“環(huán)剛性填區(qū)薪”疾中土釘長(zhǎng)度。量將式幻4.20捕代入式伙4.19簡(jiǎn)得臉:能旅離(4.21岡)驗(yàn)上各式中，姑滑動(dòng)區(qū)土釘長(zhǎng)砍度，笑為土釘體管(坦鉆孔衛(wèi))叮直徑，耕為土釘?shù)淖畲笮Q軸力荷(恐滑裂面與土釘捐交點(diǎn)處土釘?shù)臅岳λ?奇。由流(領(lǐng)4.21)悼式可得帳艙(4.22擴(kuò))示顯然，當(dāng)土釘療支護(hù)結(jié)構(gòu)的滑尺裂面確定后，靜式古(禿4.22)要的右端表達(dá)式麥為常數(shù)五。根據(jù)側(cè)向壓戀力的定義可得布勞軟泳(4.助23)哲式中，諷為側(cè)向土壓力太系數(shù)。挪根據(jù)部式強(qiáng)(霧4.18粉)殘和汁式坐(莫4.23)玉可得丹瘋僵鈴(4.2茂4)胸仔(4.貸25)碼待(4.26列)俗微分方程泛(閥4.24)諒的通解為待:桶燕鐵(4割.27)玻根據(jù)邊界條件憲:當(dāng)時(shí)；陣式中，重為作用在面層濱上的主動(dòng)土壓猜力強(qiáng)度。目前可人們對(duì)于面層咬的工作機(jī)理的縱認(rèn)識(shí)還不是十秀分清楚的，一省般認(rèn)為面層不峽受主動(dòng)土壓力漁作用，其功能叢只是為了防止落開(kāi)挖面處土體拔的局部塌落，幻因此，目前大木多數(shù)理論研究餅和設(shè)計(jì)方法都宏不考慮面層受駐力作用，例如飛Briddl損e提方法杠【假13繳】惹，機(jī)動(dòng)分析方數(shù)法緩【竹12揀】僻，以及國(guó)內(nèi)現(xiàn)流行的許多地方頓性和行業(yè)性規(guī)廟范中采用的基真于邊坡穩(wěn)定性艇分析的各種極昨限平衡法。然登而積累的一些肚實(shí)測(cè)資料表明睛，面層所受的踩土壓力是較大螺的，根據(jù)一些闊國(guó)內(nèi)外原位測(cè)斬試和模型試驗(yàn)剩統(tǒng)計(jì)結(jié)果股【隆6廣】【萍16捕】【婦37橫】【堂38哪】即，土壓力的大葡小與坡頂超載青的大小、土釘依密度、及土層挽物理力學(xué)性質(zhì)棗有較大的關(guān)系尚，一般為主動(dòng)余土壓力的助0.5君—濕0.7姨倍。尤其當(dāng)土嘩釘支護(hù)系統(tǒng)處渾于極限狀態(tài)時(shí)茂，面層上必定逮作用著不可忽轎視的土壓力。笨法國(guó)旱Cloute頁(yè)rre鬼研究項(xiàng)目得出愚的結(jié)論是，面祖層荷載一般為祝土釘最大拉力匆的絨30母％到吵40發(fā)％，他們建議凈在土體自重作債用下，面層設(shè)晶計(jì)土壓力為土戒釘中最大拉力卡的遮60境％（土釘間距換為甘1m絕時(shí)獄)萬(wàn)到柏100蓬％（間距為侄3m意時(shí)）；德國(guó)嫁Karlsr撐uhe跨大學(xué)巖土研究傭所進(jìn)行的鋒7毅個(gè)土釘支護(hù)結(jié)牌構(gòu)的實(shí)測(cè)表明淘，面層后實(shí)測(cè)摧的土壓力僅為繞庫(kù)倫土壓力的杠50黃％腹【指39成】搏，李成忠【鴿16立】劇的實(shí)測(cè)資料表脫明，面層土壓要力大小約為主姑動(dòng)土壓力的潑70套％。由此可見(jiàn)絕，面層所受的繪力是不容忽視潔的。因此，根瞧據(jù)式父(予4.27)汁可得面層處的求邊界條件為：當(dāng)時(shí)；愈(4.謹(jǐn)28)莖其中辨封，為主動(dòng)土壓滴力系數(shù)。怕為土壓力折減以系數(shù)，取矛0.5丘到沫0.7激。由式幼(屬4.27)憐和鋸(4.28穗)公得：;所以:身隱(4.29薦)嘉根據(jù)圖泉4.1(a)值有：，膚其中，過(guò)，剝?yōu)橥玲斉c面層捏交點(diǎn)的縱坐標(biāo)旋。令御，我，將野的表達(dá)式及代怖入到恢(濾4.29)登式中得蟻:留附(4.30)泥式牧(浸4.30)萌描述了由于土跑釘作用，土釘如層間土體內(nèi)部均平均土體壓力租的變化。務(wù)根據(jù)式顆(辮4.30)脹可以得出舉:施當(dāng)科較小時(shí)，土釘聚層間的平均土匆拱壓力監(jiān)沿著指向支護(hù)喊結(jié)構(gòu)內(nèi)部的方困向呈指數(shù)方式添增大，即由于受土釘引起的土疼拱作用導(dǎo)致了于土體應(yīng)力狀態(tài)乖經(jīng)歷著蓄由秧“物初始主后動(dòng)計(jì)”掛(尼intiti告alact稅ive)街狀態(tài)末到恨“愉完全主虛動(dòng)娘”六(智fulla渠ctive)拜狀態(tài)徑鄰變化的過(guò)程。歲(言初始主動(dòng)狀態(tài)啦是指由于墻體妨的傾斜，只有彎地面附近的土中體因足夠的橫胖向位移而達(dá)到死主動(dòng)狀態(tài)；完肥全主動(dòng)狀態(tài)是沃指從地面到墻瘦基整個(gè)范圍內(nèi)商土體達(dá)到主動(dòng)茶狀態(tài)夜)他。當(dāng)反很大時(shí)，土拱例壓力趨于定數(shù)謠，即：鎖式正(詠4.30)肆中的彼表示土釘?shù)脑O(shè)滾置密度，宋表示土拱作用朗的位置。當(dāng)杰很大時(shí)，土拱邁的作用將不存欄在，土體的應(yīng)監(jiān)力狀態(tài)接近天廢然土體開(kāi)挖后辭的應(yīng)力狀態(tài)，恐因此必然存在戰(zhàn)的一個(gè)臨界值雹，當(dāng)收時(shí)，土拱效應(yīng)秘將會(huì)消失，此夢(mèng)時(shí)平均土壓力視與蹦具有下列的關(guān)泰系式：鹽拿剪頭(4.蜂31)迅式的(哨4.30)踩中的平均土壓亮力執(zhí)對(duì)雷求偏導(dǎo)，可以狂得出診的表達(dá)式。謎(4似.32)唇土釘?shù)乃介g宣距和垂直間距污越大，土拱作保用越不明蓋顯古,缺越骨大員;幕偉否則，土拱作攪用越明顯，疾就越小。由于露土體內(nèi)不可能放存在拉應(yīng)力區(qū)販，因此令似，便可得到對(duì)蔑應(yīng)的土拱作用插有效范圍值黑。朵君捏(4暖.33)其中，揚(yáng)為了獲得有意點(diǎn)義的篇的值，要求滿(mǎn)恰足條件盾，根據(jù)該條件葉可求得無(wú)拉應(yīng)迎力區(qū)內(nèi)弓的最小值妙。叮熱(4.3團(tuán)4)政4.5滾擠剪滯力理論沙雖然巖土工程餓師承認(rèn)了土釘續(xù)支護(hù)機(jī)理和錨槳桿支護(hù)機(jī)理的忘差異性，但在廊深基坑土釘支愁護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，大償多數(shù)設(shè)計(jì)方法插還是沿襲了錨貼桿支護(hù)設(shè)計(jì)的勸方法。即按照液主動(dòng)區(qū)土釘所監(jiān)受的拉力來(lái)計(jì)良算穩(wěn)定區(qū)土糟釘互“畫(huà)錨擴(kuò)固魚(yú)”迅長(zhǎng)度，再加上更主動(dòng)區(qū)的長(zhǎng)度頁(yè)，從而得出土弊釘支護(hù)的設(shè)計(jì)擴(kuò)長(zhǎng)度。顯然，到這種設(shè)計(jì)思想獻(xiàn)將土釘和錨桿淹的作用等同起盼來(lái)，即將土釘材當(dāng)作單純受拉鍵的桿件，完全挽沒(méi)有考慮到釘流土相互作用。安正確分析土釘匯支護(hù)機(jī)理，必抓須從釘土相互揮作用著手，研餅究土釘對(duì)于土斧體應(yīng)力狀態(tài)，天土體強(qiáng)度等方封面的影響。在怪此本文試圖用塌剪滯法理論來(lái)汁研究深基坑土頭釘支護(hù)中的應(yīng)螞力傳遞規(guī)律。屋4.5筋.1援模型建立及基奏本假設(shè)：包剪滯法理論最喉早由改Rosen啄提出浴【柔85夏】爬，用于分析復(fù)基合材料中應(yīng)力軋沿長(zhǎng)度的變化逝規(guī)律。該理論換假定基體只傳刷遞剪應(yīng)力，用喝簡(jiǎn)單的平衡條編件便可以推出沃應(yīng)力傳遞公式凱。笛R.John耽Byrne個(gè)【逗41蝕】遼曾用類(lèi)似的方代法分析了工作烈應(yīng)力狀態(tài)下釘墊土的相互作用食，將土釘和土鍛體看成復(fù)合單柿元體，共同承哈擔(dān)拉力作用，化然而一般認(rèn)為源土體是不能受倉(cāng)拉的，因此該投理論是不太合倘理的；再者額Byrne米在建立力學(xué)模味型時(shí)引入了應(yīng)白力釋放量，該仁變量只能借助匙于數(shù)值分析方犧法求得，因此奇該法沒(méi)有太大佛的實(shí)用性。鐘由于土釘支護(hù)奴機(jī)理極其復(fù)雜另，要建立并完鞏全精確地分析那土釘作用的力垃學(xué)模型現(xiàn)在還鍛作不到，但我怕們盡可能建立紛接近于實(shí)際的裂模型，因此不催得不采用一些紫基本的假設(shè)。蔬為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，莖本文僅討論土葉釘水平設(shè)置時(shí)最的情況，對(duì)于毅以一定傾角設(shè)抱置的土釘可采哄用類(lèi)似的方法喊進(jìn)行分析。假奧設(shè)土釘在垂直扛于土釘軸向的滿(mǎn)剖面上按照正覆方形布置。以的土釘外始端為研坐標(biāo)原點(diǎn)，土械釘軸向?yàn)闄M坐開(kāi)標(biāo)軸，垂直于曾土釘軸向的方年向?yàn)榭v軸（方欄向向下）建立坊直角坐標(biāo)系，招如圖膊4.2(b)巖所示，沿土釘名軸向取一微元況體，土釘單元逐和其鄰近的土念體單元形成一培個(gè)復(fù)合單元體讀，假設(shè)：蜘1)孕釘土接觸界面具處，土釘和土句體間的接觸良睬好；冶2)捷在土釘?shù)妮S向炎上，土體的正笛應(yīng)力比土釘鋼畝筋小得多，土印釘?shù)妮S力是由煌接觸面上的剪明應(yīng)力來(lái)傳遞的鵲；炭3)拿相鄰的土釘對(duì)以于所研究的單拒元體的應(yīng)力場(chǎng)雷無(wú)影響；洋4)辯土釘以外的土區(qū)體具有平均性叢能。裙展杯理論推導(dǎo)肺圖朵4.2(a)蝕的擺為土釘?shù)陌霃讲?，斜為?fù)合土體的漂半徑，斤=S/2遠(yuǎn)，式為土釘間距，雪為土釘軸向應(yīng)撞力，戀為釘土接觸面惠處的剪應(yīng)力。辟根據(jù)圖針4.2(b)谷，由土釘單元刮體軸向應(yīng)力平外衡條件，可得誠(chéng)：習(xí)絡(luò)痰柱刃哭順而遼(戶(hù)4.壓35胳)摸方程乎(會(huì)4.35)柜表示土釘軸向倉(cāng)正應(yīng)力的增長(zhǎng)倘率與界面的剪稍應(yīng)力成正比。云按照宏觀強(qiáng)度闊準(zhǔn)則，對(duì)于加煉筋材料有以下但關(guān)系城【葉85-87指】彈式中存為復(fù)合土體在私土釘軸向上的化等效平均應(yīng)力汪，批為土釘橫截面弟面積與復(fù)合土偽體單元截面面開(kāi)積的比率，場(chǎng)為土釘外土體套的平均軸向正侍應(yīng)力。誘可以用下式表檔示岸其中，看為土釘表面垂五向應(yīng)力，靜、面為土體內(nèi)摩擦貸角和粘聚力，德，為靜止土壓替力系數(shù)。包為常數(shù)，見(jiàn)后邪文。為分別為土釘始爭(zhēng)端與末端處水趁平方向土體內(nèi)陸的應(yīng)力。喊代入惡的表示式，上趨式可以寫(xiě)成：憶蔑閑刃(愈4.36)歷設(shè)圓柱形土釘辛體外面設(shè)有一盟層與土釘體粘摸結(jié)的剪切層，膽其半徑為谷，一般為土釘梢體半徑的免0.1抓－竹0.2碌倍。如圖延4.2(b搞）所示。土體舉剪切應(yīng)變趨可以根據(jù)土釘碰與土體的相對(duì)烘位移來(lái)確定：丹倡生(4.3攀7)賭式中，濁為平均的復(fù)合務(wù)土體的位移，授為土釘?shù)奈灰漂B。峰由于土釘是通曠過(guò)土體微小的曉變形來(lái)傳遞應(yīng)泛力的，因此可紗以認(rèn)為土釘和刑土體都處于彈困性應(yīng)力狀態(tài)，褲(攝4.37)還式對(duì)朱x缸求一階導(dǎo)數(shù)，留并代入應(yīng)力應(yīng)瘡變關(guān)系可得脊郵雨(4.38句)剪式中，丈為復(fù)合土體的初楊氏模量，盡為土體的剪切藝模量，蒸為土釘?shù)募羟袑⒛Ａ俊７匠躺?模4.35)搬對(duì)抖x英求導(dǎo)得：山誰(shuí)(4問(wèn).39)末將（被4.36束）式代入（站4.39文）得：珠癢但降謠(瓦4.40)其中悼參(蹲4.41)分家唱閣(4.42咳)啊方程鞋(駁4.40)提的通解為漲扯災(zāi)蹄(4鍛.43)撒對(duì)于面層的作滴用，目前眾說(shuō)想不一，在土釘茫支護(hù)設(shè)計(jì)中一棒般不考慮土釘肅面層的作用，賢例如文獻(xiàn)【餃12,13,療88拴】及文獻(xiàn)【界7瓦】提到的法國(guó)容Schlos姿ser勇等所制定的法愧國(guó)土釘支護(hù)多憑準(zhǔn)則法等。實(shí)持測(cè)的結(jié)果表明果面層的作用是己很重要的。例罪如文獻(xiàn)【池16懲】所實(shí)測(cè)的面援層壓力約為主菠動(dòng)土壓力的紙70手％，法國(guó)的漢Cloute票rre滔試驗(yàn)研究工程奪表明申【識(shí)6擱】銅，面層的剛度系(組或厚度帝)光對(duì)于其上的土問(wèn)壓力大小有很斃大的作用，土遇壓力約為土釘缸最大拉力的唉30闖％。因此無(wú)論難是從理論上還禁是工程實(shí)踐角德度來(lái)講，面層農(nóng)所受的土壓力套是不應(yīng)忽略的俯，尤其在土釘耳支護(hù)系統(tǒng)處于征極限狀態(tài)下?？h所以有下面的誘邊界條件詞a)撤在面層期時(shí)，遭上式中，張為主動(dòng)土壓力棕強(qiáng)度，潑為土壓力折減戴系數(shù)，根據(jù)實(shí)費(fèi)測(cè)結(jié)果常取籮0.7生—意1.0停，驟可表示為您式中，顧為面層與土釘同交點(diǎn)到地面的懸距離，其它符闊號(hào)的意義同前荷。伴b)尼在土釘?shù)膬?nèi)端論時(shí)，步將邊界條件潔a)值和寄b)并代入倍(菠4.43)唉中得塞土釘墻的實(shí)測(cè)追資料表明，土淹釘墻破裂面的馬軌跡是各層土紗釘最大拉力點(diǎn)析的連線，且最嶄大拉力點(diǎn)處釘包土間沿軸向的君剪應(yīng)力為零。械這是因?yàn)橥玲斀梯S向拉力是由讀釘土間剪力而密產(chǎn)生的，破裂孝面與土釘交點(diǎn)含處是釘土相對(duì)妖位移為零處，東也是主動(dòng)區(qū)和顧剛性區(qū)土釘拉握力方向變化處慮，因此在土釘膨與破裂面相交悅處土釘?shù)睦Υ蜃畲?，釘土間欠軸向剪應(yīng)力為遼零。頓(覽4.43)騾式對(duì)浮x某求一階導(dǎo)數(shù)，尺并令導(dǎo)函數(shù)等去于零，便可得漢土釘承受最大吳拉力的位置鍵。墻．浙種私搜獄策(4隊(duì).44)元由上式可以計(jì)辨算出各層土釘哥的最大拉力處旅的位置，各層少土釘最大拉應(yīng)恰力點(diǎn)的連線即批為土釘墻的破灌裂面。土釘最慮大軸向拉