随着我国城镇化程度的提高,建筑高度不断增加,基坑深度也越来越深。在实际需求的推动下,基坑支护体系得到了很大的发展,土钉支护由于其独特的优势在我国黄土地区得到了广泛应用,土钉支护技术也日益成熟。然而由于基坑支护工程的复杂性,基坑工程事故时有发生,不仅造成了巨大的经济损失,还严重威胁人们的生命健康。本文采用理论分析、数值模拟,结合实际工程实例,对土钉支护作用的机制进行了研究,对如何降低基坑事故风险提出了一些建议,主要结论如下:(1)目前,对基坑上、中、下等部位土钉的长短仍存在一些不同的意见,通过对土钉支护作用进行分析,主要得出:土钉在基坑不同深度处的支护作用有所不同,中部土钉可以显著改善侧向土压力、有效限制基坑的水平位移,因此一般应使基坑中部的土钉长度不短于其它位置土钉的长度;基坑下部土钉长度宜长于基坑顶部;上部土钉的长度应满足约束上部土体裂缝的发展的作用。此外,通过预应力锚杆复合土钉支护的工作特性的分析,得出锚杆在预应力大小不同时与土钉的协同作用机制存在一定差异,因此应将锚杆的预应力限制在一定范围之间。(2)将人们可承受的风险上限称之为风险阈值,基于风险阈值的不同,考虑人们对事故承受能力的不同,得出了复合土钉的风险度及风险性等级的评价公式:(?)式中:RTh为复合土钉支护的风险阈值;Rd可以描述基坑的风险性,称为风险度;Ai为风险影响因素发生的概率;Bi代表风险因素造成的损失大小,i取1,2,3,4分别代表设支护设计方案、防排水措施、施工质量、其它影响因素;LT代表可接受的最大损失。基于风险度及基坑事故的风险概率建立了风险性评估矩阵,得出了复合土钉的风险等级。此外,对风险性等级进行了分析,给出了不同风险度下的基坑的风险等级,并对复合土钉的风险控制措施给出了建议。(3)在多种复合土钉事故实例资料的基础上,对黄土地区复合土钉的风险性进行了分析,发现对于不同深度的基坑,影响复合土钉支护稳定性的控制性因素也存在不同。以收集的复合土钉事故资料为基础,给出了黄土地区复合土钉风险度的评价公式:(?)(4)采用Midas对西安某复合土钉支护基坑进行数值模拟,结果表明:对于重大基坑工程,在支护体系满足一定的安全系数时,继续增加支护构件,可以提升支护体系的冗余程度,显著改善基坑应力、控制基坑的变形,从而减小基坑的风险性,达到风险控制的目的。