施工技术
CONSTＲUCTIONTECHNOLOGY2020
年 6月
第
49 卷增刊
土 钉 墙 支 护 技术的数值模拟分析
陈 炎 ，唐 天 国
(四川大学 建筑与 环境 学院，四川成都 610000 )
［摘要 ］土钉墙支护是粉砂土、黏性土等地区基 坑 开挖支护 的 主 要 形式之一。采用 ABAQUS 有 限 元 分 析 软 件 建 立
数值模拟模型 ，土体建模应用 Mohr-Coulomb 本构 模型 ，土钉与土体间采用内置区域约束 。在放坡开挖时 考虑有、无
土钉墙支护的 两种工 况，开展 边坡支护前 、后的变形 及稳定性 分析 。计算结果表明 ，放坡开挖安全 性远大于竖直开
挖;放坡开挖基坑 边缘最大 水平位移发生在中下 部，在开挖深度 90% 处;土钉轴力两 头 小 中间 大 ，土钉的设置也能
有效延缓边坡塑性 区贯通。
［关键词 ］土钉墙;数值模拟 ;位移;稳定性 分析
［中图分类号 ］TU753 ［文献标识码 ］A ［文章编号 ］1002-8498 (2020 )S1-0202-03
NumericalSimulationAnalysisofSoil-nailingWallsSupport
CHENYan ，TANGTianguo
(CollegeofArchitecture＆Environment ，SichuanUniversity ，Chengdu ，Sichuan 610000 China )
Abstract :Soil-nailingwallsismainsupportstructureinsiltyandclaysoils.Calculatedmodelsaresetuponthebasisof
ABAQUSFEMsoftwarebyapplyingsoilconstitutivemodelofMohr-Coulombandembeddedregionconstraintbetweensoil
andsoil-nailing.Consideredtwoconditionswithandwithoutsoil-nailingwallssupportduringslopingexcavation.Analyzed
thedeformationandstabilitybeforeandaftersupport.Theresultsshowthatthesafetyofslopingexcavationisgreaterthan
verticalexcavation
;themaximumhorizontaldisplacementoftheedgeoccursinlowerparts ，attheexcavatingdepthof
80%
;theaxialforceofsoilnailsissmallatbothendsandlargeinthemiddle.Thesettingofsoilnailscanalsoeffectively
delaythebreakthroughoftheplasticzone.
Keywords :soil-nailingwall ;numericalsimulation ;displacement ;stabilityanalysis
［作者简介 ］陈 炎，硕士 研究 生，E-mail :583350575@qq.com ［收稿日期 ］2019-12-11
0 引言
基坑 开挖时 边 坡 稳 定 性 关 系 到 整 体 工 程 的 进 展 ，
土钉墙支护具有施工方 便、设备简单 、开挖与 支 护作 业
可以同 时进行 、施工 周期短、成本低、污染小、稳定 可 靠
等许多技术 和 经 济 优 点，在 全 国 得 到 广 泛 使 用。 文 中
结合 ABAQUS 有 限 元 软 件 对 基 坑 放 坡 开 挖 土 钉 墙 支
护进行 模拟 ，对基坑的 横向变形 、土钉应力情况 和 边 坡
稳定性 进行 分析 ，探 讨 放 坡 开 挖 时 土 钉 墙 支 护 对 于 基
坑工程的
意义 。
1 有限元计算模型
1.1 计算 模型的 建立
拟 开 挖 的 基 坑 深 度 为 10.5m ，开 挖 长 度 的 二 分 之
一为 35m ，土钉间距为 1.5m ，分层 开 挖，土 体 参 数 如 表
1所示。对于土钉墙，若 采 用 二 维 建 模，无 疑 会 夸 大 土
钉与土体的接触面，故文中采用三维 建模［1］，模型中 开
挖深度取 10.5m ，放坡 45° ，以土钉为中 心，向两侧对 称
取
1倍土钉水平 间 距，即 1.5m 作 为 模 型 宽 度，根 据 以
往工程 经 验，模 型 的 长 度 般 取 基 坑 长 度 的 3～5 倍，高
度一般取 基坑 高 度 的 3～4 倍［2］，模型 长 度 为 100m ，高
度为 40m 。
土钉与土体和面层 之间的约束 (constraint )采 用 内
置区域(embeddedregion )，选 择 土 钉 作 为 嵌 入 体 (em-
beddedregion
)，整个模 型 作 为 被 嵌 入 体 (hostregion )，
土体与面层的 计算 单元采 用八结点 线性六面体 减 缩 积
分单元(C3D8Ｒ )，土 钉 采 用 两
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