【摘要】本文通過(guò)分別對(duì)復(fù)合土釘支護(hù)中土釘及預(yù)應(yīng)力錨索的作用機(jī)理分析，結(jié)合被支護(hù)土體力學(xué)參數(shù)的改變，簡(jiǎn)單介紹了預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合土釘支護(hù)的作用機(jī)理。

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力錨索；土釘；作用機(jī)理

1. 前言

（1）土釘支護(hù)技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種支護(hù)技術(shù)，該方法利用土釘體與周?chē)耐馏w緊密結(jié)合，并依靠接觸界面上的摩擦力，與周?chē)耐馏w形成復(fù)合土體，通過(guò)改良土體的力學(xué)強(qiáng)度及土體在變形時(shí)提供給土體的錨固力達(dá)到支護(hù)的目的。

（2）土釘支護(hù)與傳統(tǒng)的支護(hù)方法相比，由于它具有材料用量少，施工速度快，安全可靠，經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，目前該項(xiàng)技術(shù)在建高層建筑的深基坑開(kāi)挖中得到愈來(lái)愈多應(yīng)用，甚至不少是用于常規(guī)支護(hù)基坑失穩(wěn)時(shí)搶險(xiǎn)加固或塌滑處理，但由于土釘支護(hù)有它的局限性，在松散砂土、軟土、流塑粘性土以及有豐富地下水源的情況下不能單獨(dú)使用該支護(hù)，必須與其它的土體加固支護(hù)方法相結(jié)合使用。

（3）復(fù)合土釘支護(hù)是在土釘支護(hù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的、用于基坑支護(hù)或提高邊坡穩(wěn)定性的一種新技術(shù)，在我國(guó)的城市建設(shè)中己有大量的工程實(shí)踐，但復(fù)合土釘支護(hù)的理論落后于實(shí)踐，設(shè)計(jì)分析方法不完善，試驗(yàn)研究不多，又限制了這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合土釘支護(hù)是復(fù)合土釘支護(hù)中常用而有效的一種技術(shù)方法，是采用土釘與預(yù)應(yīng)力錨索聯(lián)合支護(hù)。它可以有效地控制基坑變形，大大提高基坑邊坡的穩(wěn)定性。

2. 作用機(jī)理

2.1土釘?shù)淖饔脵C(jī)理。土釘?shù)淖饔檬腔谝环N主動(dòng)加固的機(jī)制，土釘與土體的相互作用能改變基坑的變形和破壞形態(tài)，其作用機(jī)理大致可概括為土釘分擔(dān)作用、骨架箍束作用、應(yīng)力擴(kuò)散和傳遞作用等三種。

2.1.1分擔(dān)作用。土釘?shù)姆謸?dān)作用可以減小土體上的應(yīng)力，改善土中應(yīng)力分布，阻止滑裂面的形成。眾所周知，土體實(shí)際上是不均勻的各向異性體，土體中各點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)不同、力學(xué)特性不同，變形也不相同。因此，基坑邊坡在整體滑動(dòng)發(fā)生之前，往往是先從潛在滑動(dòng)面上某一最薄弱點(diǎn)的應(yīng)力達(dá)到或超過(guò)該點(diǎn)的極限強(qiáng)度而產(chǎn)生破壞。反映到力學(xué)特征上，就是該點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度從峰值降到殘余強(qiáng)度。由于該點(diǎn)再也不能承擔(dān)原來(lái)那么大應(yīng)力了，只能轉(zhuǎn)移到相鄰?fù)馏w，使相鄰點(diǎn)產(chǎn)生應(yīng)力集中而破壞，進(jìn)而逐漸蔓延到更多部位的破壞，最后形成一個(gè)完整滑裂面。這在地質(zhì)力學(xué)上也稱(chēng)為“突破點(diǎn)”理論或“突破點(diǎn)”現(xiàn)象。作為全長(zhǎng)注漿的土釘，潛在滑動(dòng)土體內(nèi)的那段土釘長(zhǎng)度也注了漿。因此，土釘體的剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于土體的剛度，當(dāng)土體內(nèi)某一最薄弱點(diǎn)受力產(chǎn)生塑性變形時(shí)，土體內(nèi)力自然向著剛度較大的土釘體轉(zhuǎn)移并由土釘來(lái)分擔(dān)土體內(nèi)的一部分應(yīng)力，而減少土體上的應(yīng)力，從而形成一個(gè)整體滑移面。從以上分析可看出，土釘對(duì)土體的加固實(shí)質(zhì)是通過(guò)土釘?shù)姆謸?dān)作用，減少土體上的應(yīng)力，改善土體內(nèi)力分析，阻止滑動(dòng)面的形成，而不是像注漿加固那樣，提高土體的強(qiáng)度參數(shù)值。土釘?shù)倪@種分擔(dān)作用在土體由彈性變形階段過(guò)渡到塑性變形階段時(shí)越趨明顯，因此土釘對(duì)土體的彈塑性變形階段的變形制約具有重要意義。

2.1.2骨架箍束作用。群釘以三維空間結(jié)構(gòu)形成分布在土體內(nèi)部，形成具有一定剛度的空間骨架，這種骨架在土體各部位承受著拉、彎和剪切作用，從而減小土體上的應(yīng)力，約束土體的剪脹和拉伸變形，減弱應(yīng)力集中、抑制剪切滑裂帶的形成。因此，群釘不僅延緩了土體塑性變形的發(fā)生，而且使土體呈現(xiàn)出明顯的漸進(jìn)性塑性變形階段，延長(zhǎng)了土體的塑性變形階段，群釘?shù)倪@種骨架箍束作用大大改善了土體的整體性狀，等效地提高了土體的強(qiáng)度。

2.1.3應(yīng)力傳遞與擴(kuò)散作用。依靠土釘和土體的相互作用，土釘將所承受的荷載通過(guò)土釘全長(zhǎng)向土體深層傳遞及周?chē)鷶U(kuò)散，從而降低復(fù)合土體的應(yīng)力水平、改善變形性能。

2.2面層的作用機(jī)理。網(wǎng)噴混凝土面層是預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合土釘支護(hù)的重要組成部分。坡面鼓脹變形是土體開(kāi)挖卸荷、土體側(cè)向變形以及塑性變形和開(kāi)裂發(fā)展的結(jié)果。網(wǎng)噴混凝土面層雖然不是主要的受力構(gòu)件，但是能限制坡面鼓脹，從而削弱了土體內(nèi)部的塑性變形，加強(qiáng)了邊界的約束作用，這對(duì)土體開(kāi)裂變形階段尤為重要。此外，它可以使分布在土體中的土釘共同作用，一旦局部一個(gè)或幾個(gè)土釘達(dá)到了極限狀態(tài)，可以通過(guò)面層轉(zhuǎn)移到其余土釘上去。

2.3預(yù)應(yīng)力錨索的作用機(jī)理。預(yù)應(yīng)力錨索通過(guò)對(duì)土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)施加一定的主動(dòng)作用力，把土壓力荷載傳遞到深部的穩(wěn)定地層中，調(diào)動(dòng)深部穩(wěn)定地層的潛能，土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)、錨索及深部穩(wěn)定土層緊密聯(lián)系在一起，共同承受荷載，使基坑穩(wěn)定并大大減少位移。

2.4注漿的作用機(jī)理。注漿在預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)中起著重要的作用，首先增加了土釘及錨索與土體界面的粘結(jié)力，其次漿液滲透到土體的孔隙和裂隙中對(duì)土顆粒起膠結(jié)作用，改善了土體的松散性，提高了原狀土的整體性能。

3. 被支護(hù)土體力學(xué)參數(shù)的改變

在預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合土釘支護(hù)中，將土釘和錨索及其作用下的土體稱(chēng)為被支護(hù)體。支護(hù)前土體的力學(xué)性能和支護(hù)后土體的力學(xué)性能有著較大的不同。在現(xiàn)有的設(shè)計(jì)理論中，所使用的參數(shù)都只考慮了土體支護(hù)前自身的一些參數(shù)而忽略了使用支護(hù)措施后這些參數(shù)的變化。