基于FLAC3D的复合土钉支护数值模拟分析

李晶晶,程祖锋,耿立立,张蕊蕊

（1.河北工程大学 土木工程学院,河北 邯郸 056038;2.河北工程大学资源学院,河北 邯郸 056038）

复合土钉支护是一个三维问题,而现有理论和方法大都是将复合土钉简化成平面问题来研究。在采用平面模型时,土钉在垂直于计算平面方向被展开成板状,从而明显夸大了钉-土界面的实际面积,而且这样展开的土钉将其上下土层完全分开[1],在这种情况下无论是否加入界面单元及界面单元的力学参数如何取值,在理论上都不能符合实际[2]。对此,伍俊等人采用数值模拟方法研究了深基坑复合土钉支护结构的三维力学特性,结果表明数值模拟方法不仅能很好的模拟复合土钉支护的问题,还能够清晰的显现出基坑开挖过程中土体与支护结构的位移场和应力场[3-5]。

在目前众多的数值模拟分析程序中,基于有限差分法的FLAC3D程序不仅能很好的模拟基坑的三维问题,而且能够很好的模拟地质材料受力作用下屈服、塑性流动、软化直至大变形等力学行为[6]。鉴于此,本文采用美国 Itasca Consulting Group Inc公司开发的FLAC分析软件,对邯郸市某基坑工程的预应力锚索复合土钉支护结构的开挖支护施工过程进行了模拟分析,并将模拟结果与实测结果分析对比,进一步揭示基坑在开挖过程中的变形特征,为基坑预应力锚索复合土钉墙支护的设计和施工提供有意义的参考。

1 作用机理

预应力锚索复合土钉是用于土体开挖和边坡稳定的一种挡土支护技术,将土钉和预应力锚索置入土体中以较密间距间隔排列,使土钉、预应力锚索与土体共同作用形成复合支护。……