土钉支护机理与优化设计

作者简介

秦四清 男，博士后，中国科

学院地质研究所工程力学开放研究

实验室研究员。1964年2月生于河

北省行唐县。1991年获东北大学博

士学位。1992年～1994年5月在成

都理工学院作博士后研究。1994年

5目～1998年6月在中航勘察设计

研究院工作，任基础工程新技术研

究所所长、研究员。现还在数所大

学及民间科研组织兼职。

曾主持国家自然科学基金项

目、国家重点实验室基金项目、大

型水电工程项目、岩土工程项目的

科研与生产工作40我项，主编或参

与编写了国家、部门行业标准与规

范多项。已出版的专著有《非线性

工程地质学导引》、《岩石声发射技

术概论》和《深基坑工程优化设计》，

发表论文60余篇，某些论文多次被

同行引用或转载。1995年获中国地

质学会青年科技奖“金锤奖”第一

名，1996年获北京市优秀青年工程

师奖、中国肮空工业总公司优秀工

程勘察一等奖和国务院政府特殊津

帖，1997年获国际工程地质学会

RichardWolters奖（此奖为亚洲人

第一次获得），1998年入选中国科

学院“百人计划”，是我国非线性工

程地质学的开创者。

作者简介

王建党 1968年12目生，陕

西乾县人。1988年就读于西安矿业

学院水文地质工程地质专业，1992

年获学士学位。1992年在该校本专

业攻读硕士学位，1995年在东北大

学资源土木工程学院土建系攻读博

士学位，1998年获博士学位。现在

北京城建集团地基公司工作。

目录

第一章 绪论

§1.1前言

§1.2土钉支护技术简介

§1.3国内外研究现状

§1.4本书主要内容

第二章 土钉支护机理研究

§2.1引言

§2.2土钉抗拔试验分析

§2.3土钉直剪试验分析

§2.4摩擦加筋原理

§2.5准粘聚力理论

第三章 钉土相互作用分析

§3.1土钉横向抗剪作用

§3.2土拱效应分析

§3.3剪滞力理论

第四章 土钉支护结构稳定性分析

§4.1土钉支护稳定性研究的现状

§4.2土钉支护结构的失稳形式

§4.3土钉支护结构的Bishop法

§4.4土钉支护结构的极限分析

§4.5基于应变设计方法的土钉支护结构极限分析

§4.6土钉支护结构的变形

第五章 土钉支护结构优化设计

§5.1土钉支护设计的原则

§5.2优化设计的思想和方法

§5.3土钉支护设计的复合形法

§5.4支护结构稳定性的对数螺旋曲线优化分析法

§5.5基于Bishop条分法的通用优化设计方法

第六章 土钉作用机理的有限元模拟

§6.1有限元法原理及基本方程

§6.2深基坑开挖土钉支护的有限元法分析

§6.3分步开挖荷载及位移增量计算

§6.4支护过程模拟

§6.5计算程序

第七章 工程实例数值模拟分析

§7.1工程概况

§7.2无支护开挖过程数值模拟

§7.3土钉支护开挖过程数值模拟结果

第八章 结论

参考文献及资料

2100433B

内容简介

本书通过理论分析、试验研究和有限元模拟，系统研究了深基坑土钉支护机理、支护结构稳定性以及土

钉支护优化设计问题，首次将准粘聚力理论用于土钉支护结构的整体稳定性分析，首次应用剪滞力理论研究

了钉土相互作用问题，并首次从理论上对支护结构中的土拱效应进行了初步的研究。从多角度对土钉支护优

化设计问题进行了理论研究。利用有限元方法模拟了深基坑无支护分步开挖与土钉支护分步开挖的应力场、

位移场等的变化规律，通过分析对比，总结了土钉支护的原理。

图表索引

1绪论

1．1概述

1．2复合土钉支护的试验研究与监测

1．3复合土钉支护的数值分析方法

1．4复合土钉支护的设计理论探讨

1．5复合土钉支护在岩土工程中的应用

1．6复合土钉支护工程失稳原因分析

1．7复合土钉支护研究与应用中存在的主要问题

1．8复合土钉支护的国外研究与应用简况

1．9小结

2复合土钉支护工作性能试验与监测

2．1土钉-深层搅拌桩复合结构的现场测试

2．2土钉-旋喷桩-微型桩复合结构的监测

2．3土钉-锚索(杆)复合结构的现场测试

2．4土钉-锚杆复合结构现场测试

2．5新型复合土钉结构抗动载性能测试

2．6回填土边壁(坡)工程性能测试

2．7降雨导致填土边壁(坡)滑塌的模型测试

2．8降雨前后夯实填土边坡工程性能测试

2．9土钉-止水帷幕复合结构工作特性测试

2．10降雨前复合土钉支护填土边坡模型试验

2．11降雨条件下复合土钉支护受力变形特性测试

3复合土钉支护的数值分析方法

3．1不同土钉结构特性的比较分析

3．2土钉-搅拌桩复合结构工作特性数值分析方法

3．3土钉-锚杆(微型桩)复合结构的变形特性

3．4土钉-双排超前钢管注浆桩复合结构位移特性

3．5土钉-搅拌桩墙复合结构受力变形特性

3．6土钉-搅拌桩复合结构稳定性分析

3．7填土边壁(坡)破坏模式相似模型试验的有限元分析

4复合土钉支护设计方法

4．1土钉-超前锚杆复合结构作用机理

4．2土钉-搅拌桩/锚管桩复合结构设计参数敏感性

4．3土钉-搅拌桩复合结构设计方法

4．4挡土挡水复合土钉支护的设计

4．5土钉-搅拌桩复合结构设计的综合法

4．6土钉-搅拌桩复合结构整体稳定性计算方法

5复合土钉支护在岩土工程中的应用

5．1复合土钉支护常用形式与工程实例

5．2土钉-搅拌桩复合结构的应用

5．3土钉-钢管桩复合结构的应用

5．4土钉-微型桩-预锚复合结构的应用

5．5土钉-树根桩-花管复合结构的应用

5．6土钉-桩-锚复合结构的应用

5．7土钉-桩-锚索复合结构的应用

5．8土钉-深层搅拌桩-钢管桩复合结构的应用

5．9注浆钢管土钉-板桩复合结构的应用

5．10土钉(锚杆)-水泥土墙复合结构的应用

5．11土钉-深层搅拌桩复合结构在软土中的应用

5．12多种复合土钉结构在软土工程中的应用

5．13土钉-注浆花管复合结构的应用

5．14土钉-钻孔桩复合结构的应用

5．15多种复合土钉结构在软土地基中的应用

5．16土钉-搅拌桩复合结构在软土中的应用

5．17土钉-搅拌桩-微型桩复合结构的应用

5．18土钉-微型桩-预锚复合结构应用

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

5．20钢管土钉-搅拌桩复合结构的应用

5．21土钉-改良加筋土复合结构的应用

5．22复合土钉支护在CFG桩复合地基中的应用

5．23土钉-预锚复合结构的应用

5．24锚管-注浆-排水复合系统处理险情工程

5．25注浆钉-击入钉复合结构的应用

5．26小钉管-大钉管-注浆复合结构的应用

5．27土钉-排桩-挡墙复合结构的应用

5．28土钉-搅拌桩复合结构在不良地层中的应用¨

6复合土钉支护工程事故原因剖析

6．1土钉-搅拌桩复合结构倒坍原因

6．2土钉-搅拌桩一暗墩复合结构两次失稳原因

6．3土钉-双层深层搅拌桩复合结构大变形原因

6．4钢管土钉-单排搅拌桩复合结构坍塌原因

7专题研究

专题Ⅰ锚固和复合锚固类结构抗动静性能问题研究

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

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

专题Ⅳ锚固类结构及其耐久性与使用寿命问题研究

以土钉作为主要受力构件的边坡支护技术，它由密集的土钉群被加固的原位土体喷混凝土面层和必要的防水系统组成。

土钉支护亦称土钉墙。其施工过程为：

1）先锚后喷：挖土到土钉位置，打入土钉后，挖第二步土，再打第二层土钉，如此循环到最后一层土钉施工完毕。喷射第一次素石混凝土厚50mm，随即进行锚固，然后进行第二次喷射混凝土，厚50mm。

2）先喷后锚：挖土到土钉位置下一定距离，铺钢筋网，并预留搭接长度，喷射混凝土至一定强度后，打入土钉。挖第二层土方到第二层土钉位置下一定距离，铺钢筋网，与上次钢筋网上下搭接好，同样预留钢筋网搭接长度，喷射混凝土，打第二层土钉。如此循环直至基坑全部深度。

其施工特点是：施工设备较简单；比用挡土桩锚杆施工简便；施工速度较快，节省工期，造价较低。

其适用范围是：地下水位较低的黏土、砂土、粉土地基，基坑深度一般在15m以内。

《复合土钉支护设计与施工》一书总结归纳了近十余年来复合土钉支护在我国边坡、基坑、隧道、地基等工程中应用的主要成果和经验，其内容涉及工程勘察、设计、施工、监理、质检等方面技术工作。

本书可供相关工程技术人员参考。

复合土钉支护是一种公认先进的岩土工程加固、支护工法，具有浓厚的中国特色，在不良地质条件下，大有取代单一土钉支护的趋势。本书总结归纳了近十余年来复合土钉支护在我国边坡、基坑、隧道、地基等工程中应用的主要成果和经验，其内容涉及工程勘察、设计、施工、监理、质检等方面技术工作，可供相关工程技术人员参考。