土钉支护作为一种经济可靠、快速简便的支挡技术,已在深基坑开挖施工中得到愈来愈多的应用。但是现在对土钉支护的性状和工作机理的研究落后于工程实践。本文根据目前土钉支护的研究现状和工程实际需要,采用有限元和理论分析方法对土钉支护进行了较为全面深入的研究,得出了对工程设计有一定参考价值的结论。本文的主要工作内容有以下几部分: 1.利用大型有限元软件ANSYS和ADINA对美国加利福尼亚大学Davis分校沈智刚(C.K.Shen)等人的土钉支护足尺寸试验进行模拟,并且进行三维非线性有限元分析;然后,把两个模拟结果与实测数据进行对比分析。在进行有限元计算时,在ANSYS中采用了Drucker-Prager模型作为土体的本构模型;在ADINA中采用了Mohr-Coulomb模型作为土体的本构模型。面板和土钉采用线弹性模型,土体和面板单元类型选择了八节点六面体等参单元,土钉采用杆单元,在ANSYS中钉土界面采用了双弹簧单元,在ADINA中钉土界面采用了程序自动生成的约束方程。采用单元的“生死”来进行施工分步开挖的模拟,考虑了土的变形模量随深度的增加,非线性求解方法为增量迭代法。 2.通过一个算例分析土钉支护结构的面板水平位移、土体水平位移、土钉轴力、土体沉降、基坑隆起等随基坑开挖的变化规律。 3.深入探讨了土钉长度、土钉倾角、开挖面后面层载荷、土钉长度组合等对土钉支护结构的面板水平位移、土体水平位移、土钉轴力、土体沉降、基坑隆起等。