考虑钉锚耦合的支护体系最小势能分析

王辉，赵雪，程建华

(1.河南理工大学 土木工程学院，河南 焦作 454000;2.河南省深部矿井建设重点实验室，河南 焦作 454000)

0 引言

土钉支护以其简便快捷、价格便宜等独特优点深受工程界的青睐[1-3]。随着建筑密度的加大，高层建筑逐渐增多，基坑越挖越深，传统的纯土钉支护已不能满足变形与稳定性要求，各种复合支护体系应运而生。其中锚杆复合土钉支护由于预应力提前“缝合”滑移面，可以延缓或阻止破裂面的出现或贯通，在北方及中原地区应用广泛[4-5]。目前锚杆复合土钉支护稳定性分析主要采用极限平衡法，计算时以滑裂面外锚固体与土体间的极限抗拉力提供抗滑力矩[6]，将锚杆与土钉等同考虑，不区别作用机制，与实际状态不符，且计算过程复杂。最小势能法是基于整个滑体能量的理论体系，适用于任意形状的滑面，不需要划分土条，不存在条间力的假定及迭代运算，具有较好的有效性和可靠性。沈爱超等[7]针对均质边坡运用最小势能法进行稳定性分析。华中驰等[8-9]针对支护土坡(边坡)，提出最小势能原理计算安全系数的稳定性分析方法。DAN等[10]用最小势能法估算基坑开挖时的地基位移和墙体挠度。

以上学者对支护结构进行最小势能稳定性分析，仅涉及单一土钉或锚杆，对锚杆复合土钉支护目前尚没有相关文献报道。笔者考虑土钉与锚杆的耦合作用，锚杆附近区域考虑预应力影响弱化土钉加固效果，影响范围以外正常考虑土钉作用发挥，通过建立整体势能函数对复合支护体系进行稳定性分析，与实际受力状态吻合，且理论意义明确。……