土钉墙锚杆的受力机制与破坏特点|基坑工程『支护|降水』 - 领先的岩土技术社区，岩土领域的媒体、社区与应用平台！

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总工

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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2007-07-30

一、土钉墙与加筋土土墙的比较
1、共同点
1）一般情况下，无法不施加预应力；2）借助土的微小变形使杆件受力工作；3）通过土与杆件的粘结而使加强的土全稳定，而后形成类似于重力式挡墙的结构，支撑其后部传来的土体土压力和荷重；4）侧向面板基本上不受力，对整个结构物的稳定性不起很大作用，而且均很薄。
2、不同点
1）施工顺序不同，加筋土墙是自下而上先修筑面板和筋系，然后夯填土体而形成的；土钉墙则是随着边坡或基坑开挖自上而下逐步形成。两都的受力条件截然不同；
2）土钉墙用于原状土的挖方工程，对于土的质量无法选择和控制；加筋土墙用于填方工程，一般情况下对土的工程性质是可以控制的；3）随着新型工程材料的不断出现，加筋条多采用土工合成材料，直接同土接触而起作用；而土钉则多用金属杆件，通过沙浆同土接触而起作用（有时直接在原状土中打入钢筋或角角钢而起作用）；4）加筋条带，一般水平放置，而土钉倾斜一定角度安设。
二、土钉与锚杆的比较
1、锚杆安装后，通常施加预应力，主动约束挡土结构的变位；而土钉一般不施加预应力，须借助土体产生小量变位，而使土钉受力后工作，故两者的受力状态不同，结构上的要求自然也是不同的；
2、锚杆只在锚固长度内受力，而自由段长度内只起传力作用；土钉则是全长受力，故两者在杆件长度方向上的应力分布是不同的；
3、锚杆密度小，每个杆件都是重要的受力部件；而土钉密度大，靠土钉的相互作用形成复合整体作用，其中的个别土钉发生破坏或不起作用，对整个结构物影响不大；
4、锚杆挡墙或锚杆被拉的挡土结构受力较大，要求锚头特别牢固；土钉面板基本不受力，其锚头用一小块钢板同杆件连接起来即可；
5、锚杆一般较长，直径较大，所需的各种机具也较大。而土钉的长度一般较短，直径较小，所需的各种机具均较灵便。

二、土钉墙的作用机理与工作性能
1、土钉墙的工作机理
土体的抗剪强度较低，抗拉强度几可以忽略，但土体有一定的结构整体性，当开挖基坑时，土体存在使边坡直立的临界高度，当超过这一深度或者在地面超载及其它因素作用下，将发生突发性整体破坏。所采用的传统的支挡结构基于被动制约机制，即以支挡结构自身的强度和刚度，承受其后的侧向土压力，防止土体整体稳定性破坏。
土钉墙则是由在土体内放置一定长度和密度的土钉体构成的。土钉与土共同工作，形成了能大大提高原状土强度和刚度的复合土体，土钉的作用是基于这种主动加固的机制。土钉与土的相互作用，还能改变土坡的变形与破坏形态，显著提高了土坡的整体稳定性。
试验表明：直立的土钉墙在坡顶的承载能力约比素填土墙提高一倍以上。更为重要的是，土钉墙在受荷过程中不会发生素土那样的突发性塌陷，它不仅推迟了塑性变形发展阶段，而且明显呈现出渐进与开裂破坏并存且逐步扩展的现象，直到丧失更大荷载的能力，仍不会发生整体性塌滑。
土钉在复合土体中的作用可概括为以下几点：
1）箍束骨架作用
该作用是由土钉本身的刚度和强度以及它在土体内的分布空间所决定的。它具有制约土体变形的作用，并与复合土体构成一个整体。
2）分担作用
在复合土体内，土钉与土体共同承担外部荷载和土体自重应力。由于土钉有较高的抗拉、搞弯刚度以及土体无法比拟的抗弯刚度，所以当土体进入塑性破坏后，应力逐渐向土钉群转移。当土体开裂时，土钉的分担作用更为突出，这时土钉上出现弯剪、拉剪等复合应力，从而导致土钉中浆体破裂、钢筋屈服。复合土钉塑性变形延迟及渐进性变形的出现与土钉分担作用密切相关。
3）坡面变形的传递与约束作用
在同等荷载作用下，由土钉加固的土体内的应变水平比素土边坡土体内的应变水平大大降低，从而推迟了开裂的形成与发展。
4）坡面变形的约束作用
在坡面上设置的与土钉连成一体的钢筋混凝土面板是发挥土钉在效作用的重要组成部分。坡面鼓胀变形是开挖卸荷、土体侧向变形以及与塑性变形和开裂发展的必然结果，限制坡面鼓胀能起到削弱内部塑性变形，加强边界约束的作用，这对土体开裂变形阶段尤为重要。

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