土钉支护边坡临界高度的上下限解

基坑边坡土钉支护计算基坑边坡是指在土方工程中，为了开挖地下空间而需要在地表上形成的坡面。

由于基坑边坡的高度较大，土体的自重和周围土体的压力会对边坡产生较大的水平力和垂直力，从而导致边坡的稳定性问题。

为了确保基坑边坡的稳定性，常常需要采用土钉支护技术。

土钉支护技术是一种通过在土体中预埋钢筋或钢管，并与土体通过摩擦力和粘结力相互作用，来增加土体的抗拉强度和抗剪强度的方法。

通过在基坑边坡中设置合理的土钉支护体系，可以有效地增加边坡的稳定性。

土钉支护的计算需要考虑多个因素，包括土钉的数量、间距、长度、直径等。

首先，需要根据边坡的高度和土体的力学参数，确定土钉的受力情况和受力点的位置。

然后，根据土钉的抗拉能力和土体的抗剪强度，计算土钉的数量和间距。

最后，根据土钉的受力特点和土体的力学参数，计算土钉的长度和直径。

在进行土钉支护计算时，需要考虑以下几个方面：1. 边坡的稳定性分析：通过对边坡的受力情况进行分析，确定边坡的稳定性指标，如剪切强度、滑动稳定性和倾覆稳定性等。

2. 土钉的布置方案：根据边坡的稳定性要求和土体的力学特性，确定土钉的布置方案，包括土钉的位置、间距和排列方式等。

3. 土钉的受力分析：通过分析土钉的受力特点，确定土钉在边坡中的受力情况，包括拉力、抗剪力和粘结力等。

4. 土钉的尺寸确定：通过分析土钉的受力特点和土体的力学参数，确定土钉的长度和直径，以满足边坡的稳定性要求。

5. 土钉支护的施工要求：根据土钉的布置方案和尺寸确定土钉的施工要求，包括土钉的埋设深度、固结材料的选择和施工方法等。

综上所述，基坑边坡土钉支护计算是一项复杂的工程计算，需要综合考虑土体的力学特性、边坡的稳定性要求和土钉的受力特点等因素。

只有通过准确的计算和合理的设计，才能确保基坑边坡的安全稳定。

第29卷第10期 岩 土 力 学 V ol.29 No.10 2008年10月 Rock and Soil Mechanics Oct. 2008收稿日期：2006-10-09作者简介：俞建霖，男，1972年生，博士，副教授，主要从事软黏土力学、基坑工程、地基处理及土工数值分析的教学与研究工作。

E-mail: yujianlin1@文章编号：1000－7598－(2008) 10－2691－06有限元法在基坑土钉支护极限高度中的应用俞建霖1，张文龙2（1.浙江大学 软弱土与环境土工教育部重点实验室，杭州 310027；2.上海现代建筑设计集团申元岩土工程有限公司，上海 200011）摘 要：利用有限元方法对基坑土钉支护的极限高度问题进行了研究，分析了影响基坑土钉支护极限高度的主要因素。

研究结果表明：基坑土钉支护存在着极限高度，极限高度的求解与地基极限承载力问题有着密切联系，从而利用地基极限承载力的有限元求解思路求得了基坑土钉支护的极限高度；研究了基坑土钉支护参数对极限高度的影响，得出极限高度与各个基坑土钉支护主要参数之间的部分变化规律，并在匀质土体的情况下与土塑性力学中的上下限定理得出的理论解进行了比较，经工程实例验证，结果比较吻合，为基坑土钉支护极限高度的确定提供了一种新的思路。

关 键 词：有限元法；土钉支护；极限高度；影响因素 中图分类号：TB 115 文献标识码：AApplication of FEM to critical height of soil-nailing foundation pitYU Jian-lin 1, ZHANG Wen-long 2(1. Key Laboratory of Soft Soils and Geoenvironmental Engineering, Ministry of Education, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China;2. Xiandai Architectural Design Group, Shen Yuan Geotechnical Engineering Co., Ltd, Shanghai 200011, China)Abstract: By using FEM, the critical height of soil-nailing foundation pit is studied; and the influential factors of critical height of soil-nailing foundation pit is analyzed too. The studying results indicate that the soil-nailing foundation pit has a critical height, the critical height of soil-nailing foundation pit is related to the ultimate bearing capacity of foundation; so through the solving thought of ultimate bearing capacity of foundation can get the result of the critical height of soil-nailing foundation pit; studying the influences and laws between the critical height and the chief parameters of soil-nailing foundation pit, comparing the result with the theoretical result from upper and lower solutions of soil plastic mechanics under the condition of homogeneous soil. The case studies verify that this method can fit each other well. A new idea for determining critical height of soil-nailing foundation pit is provided. Key words: FEM; soil-nailing; critical height; influential factor1 引 言土钉支护技术是在20世纪60年代初期产生的新奥法基础上发展起来的，国外将其称为新奥法概念的延续。

边坡支护技术标准
技术标准：
采用底部注浆，需进行多次补浆，
一般不少于2次，保证浆液注满孔洞。

喷射厚度为8(τ100mm,从开挖
层底部向上喷射，对于局部脱落亏坡
的部位，分层喷射，每层喷射厚度不
应大于50mm,待第一层混凝土初凝
后，再喷射第二层。

质量风险：
1.土钉长度不够，浆体强度不足，
导致土钉锥固力达不到设计要求；
2.开挖一层，土钉墙未发挥作用
就行下一步开挖，存在坍塌隐患；
3.坡面松散不平整，未将松散的
浮土清除干净，混凝土容易开裂。

错误二：开挖一层，土钉植入一排并发挥作用进行
错误三：喷射碎强度、厚度不足，碎配合比不当
下一步升挖。

土钉墙的特点与应用范围土钉墙是一种原位土体加筋技术。

其构造为设置在坡体中的加筋杆件(即土钉或锚杆）与其周围土体牢固粘结形成的复合体，以及面层所构成的类似重力挡土墙的支护结构。

土钉墙墙面坡度不宜大于１：0.1，土钉必须和面层有效连接,应设置通长压筋、承压板或加强钢筋等构造措施，承压板或井字形钢筋应与土钉螺栓连接或钢筋焊接连接。

土钉墙基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地，基坑深度不宜大于１２米。

当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施。

土钉墙属于重力式支护结构。

锚索（anchor cable)：吊桥中在边孔将主缆进行锚固时，要将主缆分为许多股钢束分别锚于锚锭内,这些钢束便称之为锚索。

锚索是通过外端固定于坡面，另一端锚固在滑动面以内的稳定岩体中穿过边坡滑动面的预应力钢绞线，直接在滑面上产生抗滑阻力,增大抗滑摩擦阻力,使结构面处于压紧状态，以提高边坡岩体的整体性，从而从根本上改善岩体的力学性能,有效地控制岩体的位移，促使其稳定,达到整治顺层、滑坡及危岩、危石的目的。

土钉墙是由天然土体通过土钉墙就地加固并与喷射砼面板相结合，形成一个类似重力挡墙以此来抵抗墙后的土压力;从而保持开挖面的稳定，这个土挡墙称为土钉墙.土钉墙是通过钻孔、插筋、注浆来设置的,一般称砂浆锚杆，也可以直接打入角钢、粗钢筋形成土钉。

土钉墙的做法与矿山加固坑道用的喷锚网加固岩体的做法类似，故也称为喷锚网加固边坡或喷锚网挡墙，建筑基坑与护坡技术规程JGJ120－99 正式定名为土钉墙。

土钉墙的发展50年代末期通过土层锚杆的使用使挡土结构有了新发展，在基坑开挖前先建造桩、地下连续墙、板桩等利用土层锚杆对其进行背拉从而形成锚杆式挡墙。

10年后出现了锚杆构造墙,它是利用砼构件排列在开挖过程中的土层表面，用锚杆进行背拉，这是一种可以与挖方工程同时进行作业的方式.60年代出现了加筋土墙，一般在填方区如筑路、平整场地填方区域形成的挡土墙，在分层回填土方时分层铺放土工织物并于预制砼面板拉结，形成加筋土挡墙.70年代出现了土钉墙,1972年法国承包商在法国凡尔赛市铁路边坡开挖进行了成功应用.1979年巴黎国际土加固会议之后在西方得到广泛应用，1990年在美国召开的挡土墙国际学术会议上,土钉墙作为一个独立的专题与锚杆挡墙并列，使它成为一个独立的土加固学科分支4 土钉墙的特点与应用范围土钉墙应用于基坑开挖支护和挖方边坡稳定有以下特点：（1) 形成土钉复合体、显著提高边坡整体稳定性和承受边坡超载的能力。