土钉与土体之间的界面粘结性能的确定方法浅析

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摘要：土钉技术在许多方面与修建隧道时常用的新奥法类似，可以认为是新奥法概念的延伸。土钉界面粘结性能是土钉得以发挥作用的重要基础，本文就着重分析了我国常用的几种土钉界面粘结性能的确定方式，以为土钉工程的分析提供计算依据。

关键词：土钉；破坏形式；界面粘接

Abstract: soil nail technology in many ways and to build a tunnel is often used new arcane similar, can be considered a new arcane concept extension. Soil nail interface bond properties of soil nailing is able to develop role of foundation, this paper focuses on the analysis of the our country of several normal soil nail interface bond properties determine the way, to think that the analysis of soil nailing project to provide the computation basis.

Keywords: soil nail; The destroy form; Interface bonding

中图分类号：TQ533.3 文献标识码：A 文章编号：

1 前言

土钉技术在许多方面与修建隧道时常用的新奥法类似，可以认为是新奥法概念的延伸[1]。现代土钉支护技术是由法国的Bouygues在1972年将新奥法隧道施工经验推广于边坡开挖支护过程中，从此开始了其真正的工程应用[2]。但最早对土钉进行系统的研究是在1975年，当时，西德承包商Karl Bauer作为先导，与Karl Sruhe大学的岩土力学研究所联合，进行了为期四年的研究，在这次研究中，他们共进行了七个大型足尺土钉墙试验、模型试验，以及不同埋设条件下的上百个抗拔试验，得出了一系列关于土钉变形和受力等的重要结论，紧接着法国进行了著名的CEBTP试验。这两次著名的研究为后续的理论研究和工程实践提供了可靠的数据，并为土钉支护技术在这些国家的广泛应用起到了直接的推动作用[3]。土钉与土体的界面粘结性能是土钉得以发挥作用的重要基础，本文就着重分析了我国常用的几种土钉与土体界面粘结性能的确定方式，以为土钉工程的分析提供计算依据。

2 土钉支护结构的破坏形式

要了解土钉与土体界面粘结性能的确定方式，首先我们要了解土钉支护结构的破坏形式。过去我们常采用支挡结构来承受侧向压力并限制土体的变形，这属于常规的被动制约机制的支挡结构。由于土体的抗剪强度低，抗拉强度则更低，因此自然边坡保持直立的临界高度较小[4],当土坡自立高度超过临界高度，或者坡顶有较大超载以及土的含水量等环境因素发生变化时，都会引起土坡的失稳。土钉支护结构则是在土体内增设有一定长度和分布密度的土钉以增强坡体自身的稳定性，它属于主动制约机制的支挡体系。土钉在其加强的复合土体中起箍束骨架作用,提高了土坡的整体刚度和稳定性。关于土钉支护的破坏形式，目前还没有形成公认的形式，但目前大家比较认可的有两种破坏形式：

（a）体外破坏，即外部整体稳定性破坏。

这时整个支护作为一个刚体发生沿底面滑动、绕面层底部倾覆以及支护周围土体连同基底深部土体共同滑动等三个方面的失稳。

（b）体内破坏，即内部整体稳定性破坏。此时, 破坏面全部或部分穿过了土体的内部

目前，我们研究得更多的是体内破坏，土钉是在土体变形后被动受力的，且其受力沿其长度是不均匀的，一般是中间大、两头小，并且在主动区内和抗力区内的土钉受力叠加后将使土钉自身趋于平衡状态，前者向外运动，与土钉之间的界面粘结力方向向里，使土钉的拉力从端部增加并在破坏面上达至峰值。这一峰值依靠土钉传到抗力区内，故抗力区内土体与土钉之间的界面剪力方向与主动区内相反。于是土钉在其最大受力截面处或者受拉屈服，或者被拔出。土钉的受拉破坏还在一定程度上受到其它因素的影响，如在破坏面上，土钉不可避免的还会受到剪力和弯曲的作用。

3 土钉与土体之间的界面粘结

界面粘结性能是土钉得以发挥作用的基础，粘结能力与土的类型及施工方法有很大关系，不同的注浆压力及成孔方法可对粘结性能产生重大影响。对于渗透系数在10-1～10-2cm/sec之间的砂、砾石与软弱岩体，浆体可渗入土的孔隙与岩体裂隙，从而提高粘结范围。浆体不能渗入渗透系数

a）依据现场拉拔试验确定，这是比较可靠的一种方法。

式中: ――极限抗拔力；

、 ――分别为土钉孔径和长度；

――极限粘结强度。

由于粘结力沿钉长的分布是不均匀的，所以通过抗拔试验给出的值与粘结长度 有关。土体与土钉之间的相对刚度差别愈悬殊，界面粘结力沿长度分布愈均匀。试验表明，软土界面粘结力的均匀程度要比在硬粘土或密砂土中好得多。

b) 计算法

式中: ――土压系数，粉土、粘土取 ；

――锚固段以上土层重度；

――锚固段中点到地面的高度；

、 ――锚固段土层内的摩擦角和粘聚力。

C）查表法，这是一种根据统计经验确定 值的方法，如下表所示：

注浆土钉包裹体与土体界面粘性强度

土质

素填土 30～60

砂土 100～200

粉土 60～100

粘性土 40～80

软土 15～40

4 结语

以上分析了土钉与土体界面粘结性能的几种确定方式，分别有其一定的实用性，其中现场拉拔试验确定法安全可靠，计算法理论清晰，查表法经济适用，但对每一具体工程来说，必须通过现场抗拔试验来最终确定极限粘结强度。

参考文献：

[1]曾宪明等：土钉支护设计与施工手册，中国建筑工业出版社，2000年8月第1版；

[2]陈肇元、崔京浩：土钉支护在基坑工程中的应用，中国建筑工业出版社，2000年12月第2版；

[3]黄生根、张希浩等：地基处理与基坑支护工程，中国地质大学出版社，1997年3月第1版；

[4]叶观宝、叶书麟：地基加固新技术，机械工业出版社，1999年9月第1版；

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注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。