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1绪论1

1.1概述1

1.2复合土钉支护的试验研究与监测1

1.3复合土钉支护的数值分析方法2

1.4复合土钉支护的设计理论探讨3

1.5复合土钉支护在岩土工程中的应用4

1.6复合土钉支护工程失稳原因分析5

1.7复合土钉支护研究与应用中存在的主要问题5

1.8复合土钉支护的国外研究与应用简况6

1.9小结7

2复合土钉支护工作性能试验与监测8

2.1土钉-深层搅拌桩复合结构的现场测试8

2.2土钉-旋喷桩-微型桩复合结构的监测12

2.3土钉-锚索（杆）复合结构的现场测试18

2.4土钉-锚杆复合结构现场测试24

2.5新型复合土钉结构抗动载性能测试30

2.6回填土边壁（坡）工程性能测试37

2.7降雨导致填土边壁（坡）滑塌的模型测试45

2.8降雨前后夯实填土边坡工程性能测试54

2.9土钉-止水帷幕复合结构工作特性测试61

2.10降雨前复合土钉支护填土边坡模型试验70

2.11降雨条件下复合土钉支护受力变形特性测试78

3复合土钉支护的数值分析方法89

3.1不同土钉结构特性的比较分析89

3.2土钉-搅拌桩复合结构工作特性数值分析方法94

3.3土钉-锚杆（微型桩）复合结构的变形特性98

3.4土钉-双排超前钢管注浆桩复合结构位移特性102

3.5土钉-搅拌桩墙复合结构受力变形特性106

3.6土钉-搅拌桩复合结构稳定性分析111

3.7填土边壁（坡）破坏模式相似模型试验的有限元分析114

4复合土钉支护设计方法151

4.1土钉-超前锚杆复合结构作用机理151

4.2土钉-搅拌桩／锚管桩复合结构设计参数敏感性156

4.3土钉-搅拌桩复合结构设计方法159

4.4挡土挡水复合土钉支护的设计170

4.5土钉-搅拌桩复合结构设计的综合法176

4.6土钉-搅拌桩复合结构整体稳定性计算方法183

5复合土钉支护在岩土工程中的应用190

5.1复合土钉支护常用形式与工程实例190

5.2土钉-搅拌桩复合结构的应用194

5.3土钉-钢管桩复合结构的应用197

5.4土钉-微型桩-预锚复合结构的应用200

5.5土钉-树根桩-花管复合结构的应用204

5.6土钉-桩-锚复合结构的应用206

5.7土钉-桩-锚索复合结构的应用209

5.8土钉-深层搅拌桩-钢管桩复合结构的应用212

5.9注浆钢管土钉-板桩复合结构的应用216

5.10土钉（锚杆）-水泥土墙复合结构的应用218

5.11土钉-深层搅拌桩复合结构在软土中的应用221

5.12多种复合土钉结构在软土工程中的应用225

5.13土钉-注浆花管复合结构的应用231

5.14土钉-钻孔桩复合结构的应用234

5.15多种复合土钉结构在软土地基中的应用237

5.16土钉-搅拌桩复合结构在软土中的应用238

5.17土钉-搅拌桩-微型桩复合结构的应用240

5.18土钉-微型桩-预锚复合结构应用244

5.19土钉-锚杆-微型桩-搅拌桩复合结构在重要工程中的应用248

5.20钢管土钉-搅拌桩复合结构的应用252

5.21土钉-改良加筋土复合结构的应用256

5.22复合土钉支护在CFG桩复合地基中的应用260

5.23土钉-预锚复合结构的应用263

5.24锚管-注浆-排水复合系统处理险情工程268

5.25注浆钉-击入钉复合结构的应用270

5.26小钉管-大钉管-注浆复合结构的应用273

5.27土钉-排桩-挡墙复合结构的应用275

5.28土钉-搅拌桩复合结构在不良地层中的应用280

6复合土钉支护工程事故原因剖析282

6.1土钉-搅拌桩复合结构倒坍原因282

6.2土钉-搅拌桩-暗墩复合结构两次失稳原因286

6.3土钉-双层深层搅拌桩复合结构大变形原因288

6.4钢管土钉-单排搅拌桩复合结构坍塌原因291

7专题研究294

专题Ⅰ 锚固和复合锚固类结构抗动静性能问题研究294

专题Ⅱ 锚固类结构诸界面剪应力相互作用关系与设计方法问题研究306

专题Ⅲ 岩土高边坡破坏模式、预测预警与防治方法问题研究321

专题Ⅳ 锚固类结构及其耐久性与使用寿命问题研究341

图1梁洲段基坑断面示意图8

图2基坑及测点平面布置图9

图3基坑支护设计方案9

图4 A-A断面测力计布置示意图9

图5基坑开挖与测试土钉设置的进度10

图6水平位移随深度的变化曲线10

图7土钉拉力-时间关系曲线11

图8钉头测试装置示意图12

图9土钉头部测点受力随时间变化曲线12

图10复合土钉支护的常用类型13

图11基坑东侧复合土钉支护剖面15

图12土钉抗拔试验荷载与变形曲线16

图13基坑东侧复合型土钉支护剖面图17

图14最大轴力分布区域图18

图15开挖后土钉最大拉力位置18

图16测试锚杆断面图（单位：m）19

图17测试土钉支护断面图（单位：m）19

图18复合土钉支护测试立面图（单位：m）19

图19土层锚杆轴向拉力-时间关系曲线20

图20永久支护第1排土钉轴向拉力-时间关系曲线21

图21永久支护第3排土钉轴向拉力-时间关系曲线21

图22永久支护第4排土钉轴向拉力-时间关系曲线21

图23永久支护第6排土钉轴向拉力-时间关系曲线22

图24土层锚杆拉力沿基坑深度方向的分布图22

图25土钉拉力沿基坑深度方向的分布图23

图26复合支护体系中预应力锚杆与土钉拉力变化图23

图27基坑平面及测点布置图24

图28地质剖面图（2-2断面）25

图29边坡支护方案（1-1断面）26

图30 1#土钉微应变-时间关系曲线26

图31 1#土钉微应变沿钉长分布形态26

图32 2#土钉微应变-时间关系曲线26

图33 2#土钉钉长上微应变随时间变化曲线26

图34 3#土钉微应变-时间关系曲线27

图35 3#土钉应变沿钉长分布形态27

图36 4#土钉应变-时间关系曲线27

图37 4#土钉应变沿钉长分布形态27

图38边坡水平位移-时间关系曲线27

图39边坡水平位移-开挖深度关系曲线27

图40边坡水平位移-测点位置关系曲线27

图41地表沉降-时间关系曲线28

图42边坡沉降-测点位置关系曲线28

图43原型试验洞室断面图（单位：mm）31

图44各试验段支护参数设计31

图45各试验段的测点布置32

图46复制模型洞室的设计（单位：mm）36

图47模型洞室的临界破坏情况37

图48试验设备示意图40

图49主滑塌面形态41

图50质点随动计的位移轨迹41

图51 1～5号观测线的变化规律42

图52应变沿高度的分布形态42

图53挡板应变随开挖的变化曲线43

图54不同缩尺模型与原型滑塌面对应质点坐标与时间的关系曲线44

图55模型与原型的质点随动位移与时间的无量纲关系曲线44

图56降雨装置示意图46

图57降雨前滑塌崖形态47

图58降雨过程中原滑塌崖与地面变形破坏演变过程47

图59一次性全部拆除挡板后的最终滑塌面48

图60质点随动计的位移轨迹48

图61逐次降雨条件下的渗水曲线48

图62平均渗水速率与沉降速率49

图63位移观测线变化轨迹50

图64挡板应变随持续降雨和强降雨期的变化曲线50

图65不规则冲沟形态51

图66降雨前滑塌崖形态55

图67挡板应变沿高度的分布形态55

图68降雨过程中原滑坡崖和地面变形破坏演变过程55

图69质点随动计的位移轨迹56

图70七条裂缝的发展变化轨迹56

图71逐次降雨条件下渗水曲线57

图72渗水速率与沉降速率比较57

图73降雨过程中五条位移观测线变化轨迹57

图74实测挡板应变值随持续降雨期变化曲线58

图75土钉与止水帷幕复合支护62

图76观测侧面及测点布置（单位：mm）63

图77端面及土钉布置示意图（单位：mm）64

图78基坑开挖后地表沉降变形曲线65

图79基底最大隆起-时间曲线66

图80坡面顶部水平位移-时间曲线66

图81普通土钉支护边坡垂直断面变形分布（单位：mm）67

图82复合土钉支护边坡垂直断面变形分布（单位：mm）67

图83土钉支护边坡试验位移矢量场及等值曲线68

图84复合土钉支护边坡试验位移矢量场及等值曲线69

图85土钉（水平支护锚管）测点布置（单位：cm）71

图86试验箱立面（开挖端面）测点布置示意图71

图87实测挡板应变随开挖变化曲线（单位：cm）72

图88挡板应变随高度分布曲线72

图89位移观测线变化轨迹73

图90潜在滑移面综合分析73

图91质点随动计位移轨迹74

图92水平锚管应变随开挖支护变化曲线74

图93钢筋网应变随开挖支护变化曲线75

图94面层应变随开挖支护变化曲线75

图95超前竖直锚管应变随开挖支护变化曲线76

图96复合土钉支护及地面封闭条件下渗水线分布形态80

图97位移观测线变化轨迹80

图98降雨过程中地面质点随动计位移轨迹81

图99降雨过程中地面沉降曲线变化特性81

图100渗水速率、渗水速率增量与沉降速率的比较82

图101四根测试锚管应变曲线82

图102实测钢筋网应变随时间变化曲线83

图103实测面层应变随时间变化曲线83

图104实测超前竖直锚管应变随时间变化曲线84

图105基坑开挖后的超静水压分布91

图106复合土钉支护变形网格93

图107一般土钉支护变形网格93

图108复合土钉水泥搅拌桩墙后土压力（最大80kPa）93

图109一般土钉支护面层后土压力（最大46kPa）93

图110复合土钉支护中典型土钉轴力分布93

图111一般土钉支护中典型土钉轴力分布93

图112带转动自由度的Goodman单元95

图113基坑平面及测点布置图96

图114不同开挖阶段复合土钉支护水平位移曲线97

图115最大侧向位移计算值与实测值比较97

图116不同开挖阶段地面沉降曲线97

图117不同开挖阶段第一排土钉轴力变化曲线97

图118第二排土钉轴力计算与实测值曲线比较97

图119不同开挖阶段第三排土钉轴力变化曲线97

图120不同开挖阶段第四排土钉轴力变化曲线98

图121不同开挖阶段第五排土钉轴力变化曲线98

图122不同开挖阶段第六排土钉轴力变化曲线98

图123锚杆-土钉复合支护问题的有限元网格100

图124土钉支护与复合土钉支护坑壁位移比较100

图125工程西侧基坑支护结构示意图105

图126各工况面层位移计算与实测曲线比较106

图127基坑平面尺寸示意图108

图128有限元计算网格划分图108

图129不同支护结构开挖变形比较（挖深为3.5m）109

图130不同支护结构开挖矢量场比较110

图131不同支护结构由开挖引起塑性区比较110

图132土钉支护实测值与计算值比较110

图133第三步开挖时各排土钉轴力分布曲线110

图134计算循环方法112

图135土钉支护示意图114

图136土体支护后位移矢量图114

图137土钉体位移实测值与计算值比较114

图138开挖完毕后各排土钉轴力分布图114

图139试验设备示意图114

图140不夯实填土边壁（坡）滑塌面形状115

图141夯实填土边壁（坡）滑塌面形状（降雨前、后滑塌面）115

图142开挖边界结点116

图143有限元计算模型及初始网格图117

图144各开挖工况的有限元网格局部放大图118

图145不夯填情况下各开挖阶段土体最大剪应力及屈服度等色图119

图146不同开挖阶段不夯填土层边壁（坡）局部区域的屈服度等高线及滑塌趋势线122

图147夯填情况下各开挖阶段土体最大剪应力及屈服度等色图126

图148不同开挖阶段夯填土边壁局部区域屈服度等高线及滑塌趋势线129

图149考虑滑塌的计算模型及初始网格图132

图150各开挖工况的有限元网格局部放大图133

图151考虑滑塌的计算模型及初始网格图135

图152各开挖工况的有限元网格局部放大图135

图153不夯填情况下考虑滑塌体时各开挖阶段土体最大剪应力及屈服度等色图136

图154考虑土体滑塌影响时不夯填土边壁局部区域屈服度等高线及滑塌趋势线138

图155夯填情况下考虑滑塌体时各开挖阶段土体最大剪应力及屈服度等色图143

图156考虑土体滑塌影响时夯填土边壁局部区域屈服度等高线及滑塌趋势线147

图157逐次降雨条件下的渗水曲线148

图158考虑降雨后部分土体饱和的计算模型及初始网格图148

图159考虑降雨影响土体一次开挖后最大剪应力及屈服度等值线图149

图160考虑降雨影响土体一次开挖后最大剪应力及屈服度等色图149

图161复合土钉支护结构剖面图151

图162超前锚杆抗滑作用151

图163超前锚杆受力分析152

图164超前锚杆嵌固深度计算简图154

图165土钉支护结构布置图155

图166作用于超前锚杆上的土压力155

图167超前锚杆内力分布155

图168圆弧破坏模式示意图156

图169复合土钉支护结构示例160

图170复合土钉支护形式160

图171复合土钉支护与一般土钉支护沉降比较161

图172复合土钉支护位移时程曲线162

图173土钉受力的三个阶段163

图174抗渗流验算简图163

图175土钉长度计算简图164

图176内部稳定性验算简图166

图177外部稳定性验算简图166

图178整体稳定性验算166

图179水泥土桩底部强度验算168

图180复合型土钉支护剖面175

图181土钉抗拔力验算简图175

图182复合土钉支护计算简图177

图183复合土钉支护结构整体稳定性分析177

图184基坑平面及场地环境180

图185基坑南侧复合土钉支护剖面181

图186基坑北侧复合土钉支护剖面181

图187稳定性计算示意图183

图188按已有方法搜索的圆弧位置184

图189实际工程中裂缝出现位置184

图190滑裂面假设示意图185

图191稳定性系数与半径比的关系曲线（挖深4.6m）185

图192稳定系数与半径比关系曲线（挖深3.5m）186

图193稳定系数与半径比关系曲线（挖深4.5m）186

图194稳定系数与半径比关系曲线（挖深5.5m）186

图195滑裂面形态与半径比关系曲线187

图196不同发展阶段裂缝形态187

图197对第二阶段的裂缝形态187

图198对第三阶段裂缝形态的推测188

图199复合土钉支护破坏后的形态188

图200改进方法的计算模型188

图201第二裂缝发展阶段滑裂面形态及稳定系数188

图202搜索第三裂缝发展阶段滑裂和稳定系数的计算模型189

图203第三裂缝发展阶段滑裂面形态及稳定系数189

图204土钉与止水帷幕复合支护191

图205土钉与微型桩复合支护191

图206土钉与预应力锚杆复合支护192

图207部分基坑支护形式193

图208土钉-搅拌桩复合支护基坑断面图195

图209复合土钉支护结构图195

图210土钉及钻头结构示意图196

图211 C1孔测点位移时程曲线199

图212 2#土钉拉拔荷载-位移曲线200

图213超前支护微型桩设计方案（平面图）201

图214复合土钉支护方案（断面图）201

图215土钉设计方案202

图216锚垫板的构造202

图217钢管竖向连接方式203

图218钢管底端结构203

图219土钉-桩-锚工程实例206

图220土钉-锚杆-微型桩工程实例206

图221基坑边壁复合土钉支护设计208

图222基坑平面示意图209

图223基坑支护主要形式210

图224坡顶水平位移及地面沉降典型曲线211

图225坡体变形典型曲线211

图226广州海琴湾商住楼基坑围护平面图213

图227海琴湾商住楼基坑ABC段支护结构断面图214

图228 ABC段深层搅拌桩和钢管注浆桩平面布置图214

图229海琴湾商住楼基坑CDA段支护结构断面图215

图230 CDA段深层搅拌桩和钢管注浆桩平面图215

图231注浆钢管土钉-板桩复合设计断面217

图232最危险滑弧示意图217

图233基坑工程与周边环境平面示意图218

图234水泥土墙加锚围护示意图219

图235复合土钉支护示意图219

图236深层土体位移曲线图220

图237基坑边壁复合土钉支护方案222

图238基坑局部双排搅拌桩防渗方案222

图239对防渗帷幕缺口的处理方案223

图240某综合楼场地地层构造226

图241某基坑边坡复合土钉支护断面图227

图242“钢管微型桩-土钉”支护断面图228

图243“水泥土搅拌桩幕墙-喷锚支护”断面图228

图244“松树树根桩-钢筋网喷射混凝土面板”支护剖面229

图245水泥土搅拌桩帷幕挡土性能原位测点布置图230

图246试验锚管结构图231

图247美林海岸花园工程基坑支护平面图232

图248 B-B剖面图233

图249土钉-钻孔桩支护剖面图235

图250测斜孔位移随时间的变化曲线236

图251复合土钉支护的两种结构形式241

图252复合土钉支护深部滑移稳定问题242

图253基坑工程甲JX5孔土体水平位移随深度变化曲线243

图254边壁顶部J5、J10、J12、J16测点水平位移时程曲线243

图255某基坑平面图245

图256东、北侧边坡剖面245

图257西侧边坡剖面（一）245

图258西侧边坡剖面（二）245

图259四周无楼房坡段支护结构剖面图249

图260西侧通信机房楼处支护结构剖面图250

图261基坑支护方案（一）254

图262基坑支护方案（二）254

图263钢管土钉拉拔力与位移关系曲线255

图264基坑东侧坡顶沉降时程曲线256

图265基坑西侧坡顶沉降时程曲线256

图266夯实填土边壁降雨前后的滑塌形态257

图267复合土钉支护的设计259

图268填筑至地面时的情景259

图269围护结构与地基处理竖向增强体空间关系260

图270复合地基对围护结构的影响261

图271围护结构对地基应力曲线的影响261

图272 A基坑支护与地基工程剖面图261

图273 B基坑支护与地基工程剖面图261

图274基坑平面示意图263

图275基坑西侧人防工程位置图264

图276土钉支护设计剖面图（尺寸单位：m）264

图277 X方向的位移等值线图266

图278加设短土钉后的位移分布图266

图279坡顶水平位移随开挖变化曲线266

图280坡顶地表沉降随开挖变化曲线266

图281土钉轴力的数值模拟结果266

图282场区平面示意图268

图283挡土墙立面图268

图284锚杆布置图270

图285锚杆示意图270

图286土钉支护立面图274

图287基坑土钉支护断面图274

图288监测平面图275

图289位移与时间关系曲线275

图290基坑边壁设计施工图276

图291 EF段主动土压力分布图277

图292 AB-CD段基坑壁土压力分布形态278

图293基坑支护剖面图（单位：cm）281

图294围护方案示意图283

图295基坑边壁加固处理设计示意图284

图296各测点-位移时程关系曲线285

图297各测点-沉降时程关系曲线285

图298基坑南侧支护断面图286

图299基坑平面示意图288

图300支护结构剖面图289

图301相邻建筑沉降发展过程290

图302南边坡水平位移发展过程290

表1主要土层物理力学参数指标值8

表2土钉拉拔力及拔伸位移测试结果28

表3试验场地黄土物理力学参数指标值31

表4临界承载能力试验的实际加载等级33

表5不同爆炸条件下临界承载压力的比较34

表6相似模型试验的相关参数36

表7相似模型的比例系数39

表8相似模型的系列时间40

表9分次降雨时间及降雨量46

表10随动计测最大位移和平均速率49

表11日渗水速率与沉降速率实测值比较49

表12观测线最大水平位移及平均位移速率49

表13质点随动计量测的最大位移量及平均位移速率56

表14逐日的渗水速率与沉降速率56

表15系列相似模型设计62

表16原型与相似模型支护参数62

表17水泥土抗压强度64

表18不同模型的系列时间70

表19位移观测线最大水平位移和位移速率73

表20模型的系列时间78

表21模型的土钉支护参数79

表22分次降雨时间及降雨79

表23实测位移观测线最大位移及最大位移速率80

表24逐日的渗水及沉降速率82

表25主要计算结果比较93

表26主要土层物理力学参数取值指标计算表96

表27土钉最大轴力比较（kN）101

表28土体物理力学参数104

表29土钉弹簧刚度KT计算值（MN／m2）105

表30计算取用土层参数表109

表31黄土物理力学特性参数计算取值117

表32不同开挖阶段土体最大剪应力τmax及屈服度值119

表33考虑土体滑塌时不同开挖阶段土体最大剪应力τmax及屈服度值表146

表34场地土主要物理力学参数指标值154

表35各参数取值及因素水平157

表36正交试验设计及结果157

表37正交试验结果的极差分析158

表38正交试验结果的方差分析158

表39地层主要物理力学参数指标值174

表40各土层主要物理力学参数指标值180

表41基坑支护安全系数182

表42土钉计算参数185

表43土性计算参数185

表44计算稳定性参数185

表45土性计算参数188

表46微型桩与水泥土搅拌桩的比较191

表47土层物理力学参数指标值192

表48土层物理力学性能指标值193

表49部分土层物理力学参数指标值193

表50土层物理力学参数指标值198

表51 1-1a断面土钉主筋规格及长度参数201

表52 1-1b断面土钉主筋规格及长度参数202

表53计算用土性数据207

表54实测水平位移数据表（m）208

表55两种支护结构位移及沉降平均值比较211

表56各土（岩）层主要物理力学参数指标值214

表57各土层主要物理力学参数指标值217

表58整体稳定性计算结果218

表59实测水平位移与沉降量统计234

表60土层物理力学参数指标值235

表61设计工况236

表62各土层物理力学性质指标239

表63土层主要物理力学参数指标值245

表64基坑支护安全系数246

表65土钉抗拔试验结果246

表66复合土钉边坡坡顶水平位移、竖向沉降及住宅倾斜247

表67普通土钉边坡顶水平位移、竖向沉降247

表68各土层主要物理力学参数指标值249

表69钢管土钉拉拔试验结果255

表70各排土钉设计参数264

表71土层计算参数取值265

表72用不同计算方法求得的土钉受力267

表73各土层主要物理力学参数指标值269

表74土层厚度及物理力学性质271

表75土层主要物理力学参数指标值273

表76 6分管土钉抗拔力试验结果275

表77 ？48rmm钉管抗拔力试验结果275

表78土层工程特性指标276

表79 EF段各层土钉计算结果277

表80 AB-CD段各层土钉计算结果279

表81各土层主要物理力学参数指标值286