疏排樁-土釘牆組合擋土體系的荷載傳遞路徑與破壞模式

《疏排樁-土釘牆組合擋土體系的荷載傳遞路徑與破壞模式》是依託同濟大學，由楊敏擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：疏排樁-土釘牆組合擋土體系的荷載傳遞路徑與破壞模式
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：楊敏
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

疏排樁-土釘牆作為一種新型組合擋土支護體系，構造上具有水平與豎向支護相結合的特點，支護原理上具有主動與被動支護相結合的特徵。在土壓力作用下，疏排樁籍由遮攔效應使土顆粒在相互楔緊區域內形成一種類似拱形且具有一定厚度和強度的土拱結構，並藉此將土壓力分配傳遞到排樁和土釘牆，形成排樁-土釘-土拱相互作用體系。土拱效應動態發展、土拱實體形態變化及對土壓力分配傳遞過程的影響，排樁-土釘-土拱共同作用下的破壞模式是其中的兩個關鍵科學問題。本項目擬圍繞上述科學問題開展四個方面的研究：1.土拱效應及荷載分配傳遞路徑；2.支護結構破壞模式；3.拱前土釘牆支護性能；4.拱腳排樁支護性能。本項目擬採用結構-土體理論分析、土工離心模型試驗和現場測試的研究路線，達到闡述疏排樁-土釘牆組合擋土支護體系中基於土拱效應的荷載分配傳遞路徑及其破壞模式的研究目標。研究成果具有理論和套用價值。

結題摘要

將疏排樁與土釘牆組合，形成的疏排樁-土釘牆組合支護結構已在工程中套用， 為了更清楚地認識疏排樁-土釘牆組合支護結構的荷載傳遞路徑和破壞模式的機理，為疏排樁-土釘牆組合支護結構的工程設計提供理論依據，本項目結合理論分析與20組離心機模型試驗詳細探討了疏排樁-土釘牆組合支護結構的荷載傳遞機理、土拱效應動態發展過程、支護結構破壞模式以及土釘牆與排樁的支護性能，基於以上研究提出了疏排樁-土釘牆組合支護結構的設計方法並編制了相應的計算程式。研究結果表明：疏排樁-土釘牆組合支護結構是介於疏排樁和土釘牆之間的一種支護體系，當基坑開挖深度較小時支護結構荷載主要由土釘牆承擔，隨著開挖深度的不斷增加，本由土釘牆承擔的樁間土壓力藉由樁間土拱效應不斷傳遞給樁身，疏排樁的支護特性不斷得到增強，形成以疏排樁支護特性為主導的疏排樁-土釘牆組合支護結構；疏排樁-土釘牆組合支護結構中的樁間土拱效應是動態變化的，基坑開挖深度較小時，排樁只承擔樁身截面寬度範圍內的土壓力，隨著開挖深度的不斷增加，由於排樁與樁間土體的位移差不斷增加，形成以排樁和樁間土釘為拱腳的土拱，並且土拱效應不斷向周邊發展，直至形成以相鄰兩根排樁為拱腳的大土拱，樁間土拱效應隨著土釘剛度和土釘長度的減小以及土釘間距的增大而變得越來越明顯；疏排樁-土釘牆組合支護結構的失穩破壞模式主要包括拱前土體的失穩破壞、土拱自身強度破壞和整體失穩破壞三種類型，當樁間土釘長度較短時，樁間土體滑裂面形態與疏排樁支護結構形似，但由於土釘牆的存在，土體穩定性提高，土體差異變形減小，與疏排樁支護結構相比，在樁間距相等的情況下，土拱直立深度變深，土拱矢高變小；隨著土釘長度的增加，滑裂面形態逐漸由土釘牆支護主導，滑裂面為圓弧滑裂面，但由於疏排樁的存在，在接近基坑底部的範圍，樁后土體將被遮攔留存；豎排樁-土釘牆組合支護結構，由於其結合了水平向土釘主動支護和豎向排樁被動支護的特性，可同時調動遠處和深處的土體共同抗滑，並藉助土拱效應，形成了疏排樁-土釘-土拱的多重抗失穩體系，穩定性明顯高於單獨的疏排樁支護結構和土釘牆支護結構。