覆盖层压力效应影响下的土钉抗拔性能评价.pdf
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1、第 54 卷第 23 期 2023 年 12 月Vol.54 No.23 Dec.20232907 建 筑 技 术 Architecture Technology覆盖层压力效应影响下的土钉抗拔性能评价翟鹏凯(中铁十八局集团第五工程有限公司,300450,天津)摘要:以天津市某冲积层区域为研究对象,考虑覆盖层压力效应对土钉抗拔和粘结性能的影响,进行了抗拔性能测试。在冲积层区域中选取粗粒土和粘性土,进行了 42 次原位拉拔试验。通过单因素方差分析,评价了土压比例和覆岩压力对抗拔阻力的影响。将所得结果与常规规范进行了比较,得出标准贯入试验地基抗拔力是比较保守的土钉抗拔力评价方法。结果表明,粗粒土中土
2、钉的粘结抗力随覆盖层压力的增大而增大,而在粘性土中覆盖层压力对土钉的粘结抗力影响不显著。覆岩压力效应是通过颗粒间应力传递来调动的。此外,土钉粘接强度与施工质量有关。随着施工质量的降低,粘结强度也随之降低。靠近开挖地表的土钉对施工质量影响较大。关键词:覆盖层压力效应;土钉抗拔性能;原位试验;标准贯入试验中图分类号:TU 472 文献标志码:A 文章编号:1000-4726(2023)23-2907-05EVALUATION OF PULLOUT RESISTANCE OF SOIL NAILING CONSIDERING PRESSURE EFFECT OF OVERBURDENZHAI Pen
3、g-kai(China Railway 18th Bureau Group Fifth Engineering Co.,Ltd.,300450,Tianjin,China)Abstract:The alluvium in Tianjin was taken as the research object,and the effect of overburden pressure on the pullout and bond properties of soil nailing was considered.In order to study its pull-out resistance,42
4、 in-situ pull-out tests of coarse-grained soil and clayey soil were carried out in Tianjin alluvial zone.At the same time,the influence of soil pressure ratio and overburden pressure on pullout resistance was evaluated by one-way analysis of variance.The results obtained in this paper were compared
5、with the conventional standard,and it was concluded that the pullout resistance of standard penetration test foundation was a conservative evaluation method of soil nail pullout resistance.The results show that the bond resistance of soil nailing in coarse-grained soil increases with the increase of
6、 overburden pressure,but the effect of overburden pressure on the bond resistance of soil nailing in cohesive soil is not significant.The pressure effect of overburden rock is adjusted by stress transfer between particles.In addition,the bond strength of soil nailing is related to the construction q
7、uality.With the decrease of construction quality,the bond strength also decreases.The soil nailing near the excavation surface has great influence on the construction quality.Keywords:overburden pressure effect;pulling resistance of soil nailing;in-situ test;standard penetration test支撑系统可为邻近结构提供保护,钉
8、固和锚固是稳定土体常用的方式12。实验室试验和原位试验是估算土钉抗拔力的两种典型方法。实验室试验能够涉及广泛的土壤材料和受控条件,从而避免一系列现场的不确定性3。然而,虽然试验条件受控是实验室试验的优势,但很难提供不受干扰的试样、合适的边界条件和尺度效应。因此,全尺寸的原位试验可以提供更可靠、更实用的抗拔结果45。为了研究覆盖层压力对土钉拉拔能力的影响,本研究利用 42 次拉拔试验的结果,考虑覆盖层压力效应,评估了天津市某冲积层开挖土钉的抗拉性能,并与天津市市政公路管理局建议的方法相比较,测量并详细讨论了实际抗拔和粘结阻力。1研究背景确定项目区域土壤特征、地下水状况和整体形态对基坑稳定体系的施
9、工和设计具有重要作用。在进行任何施工之前,需要知晓开挖区域的地质条件和土壤收稿日期:20230904作者简介:翟鹏凯(1986),男,山西晋中人,工程师,e-mail:.建 筑 技 术第 54 卷第 23 期2908特征。研究区域的冲积层由 4 个单元组成,具体见表 1。表 1冲积层区域地质单元单元时期构成材料A上新世 更新世粉砂砾石粉砂粘土混合砾石Bn第四纪粉砂砾石粉砂粘土混合砾石Bs第四纪鹅卵石,巨石,砾石和砂子C第四纪粉土D第四纪砾石,砂子,淤泥和粘土2试验方案本研究包括一系列原位试验,包括探坑试验、拉拔试验和标准渗透试验。基坑勘探包括根据 GB/T 501232019土工试验方法标准6
10、进行的原位直剪试验、单位重量和含水率试验。根据 GB/T 501232019土工试验方法标准,挖掘之前在现场的一个机器钻孔中进行了标准贯入试验(Standard Penetration Test,SPT)。由于多种因素会影响 SPT 数量,本研究根据 YS/T 52132018标准贯入试验规程7中的方法对钻孔直径、杆长、锤击能量比、采样方法和有效覆盖层压力进行了 SPT 数值校正。拉拔试验在注浆后 7 d 进行,原位试验均保持灌浆压力恒定,为 0.2 MPa。将承载能力高达 0.5 MPa 的液压千斤顶放置在土钉的中心,并在设备上施加校准荷载(最大载荷试验的 0.025 倍)用来固定试验系统,
11、并最大限度地减少试验设备的松弛。在每个加载步骤中对钉子施加荷载,测量土钉的位移情况。在刚性支架上放置两个独立于液压千斤顶的压力表来测量位移,并在施加校准荷载时归零。最后,采用许用应力设计方法对土钉的拉拔和粘结阻力与标称拉拔和粘结阻力进行了比较。3试验结果与讨论3.1拉拔试验的荷载 位移曲线砾石、砂质和粘土材料的荷载 位移曲线分别如图 1、图 2 和图 3 所示。图注中数字组合的第一个分量表示土钉长度,第二个分量表示覆盖层压力,如6120,表示土钉长度为 6 m、覆盖压力为 120 kPa。6-1208-1206-1556-2408-2006-28014-15014-12016-409-2006
12、-1805-3956-3156-1105-15014-3012-1309-2158-1256-28510-40荷载/t50454035302520151050位移/mm0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2图 1砾石材料的荷载 位移曲线位移/mm0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2荷载/t5045403530252015105016-4514-508-18014-8014-906-2259-15012-1756-2609-8010-658-8010-105图 2 砂质材料的荷载 位移曲线位移/mm0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7荷载/t1412108642015
13、-455-13012-1156-13010-2510-358-6010-105图 3粘土材料的荷载 位移曲线表 2 为进行拉拔试验的土壤单位重量和统一土 壤 分 类 系 统(Unified Soil Classification System,USCS)分类情况,同时,表 2 给出了每种情况下的土钉深度和拉拔试验次数。为了分析原位试验数据,将所得结果与粘阻方程进行比较:=cG+G(1)式中:为平均粘结阻力;为土钉中部垂直有效应力;G、cG为拟合参数,G表示覆盖层应力效应导致的剪切阻力增加值,cG反映了土钉界面的初始粘性和摩擦组分,这两个拟合参数取决于注浆压力。对完全分解的花岗岩进行了一系列实验
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