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随着城市地下空间的开发和利用,土钉支护开始逐渐发挥其施工效率高、施工工艺过程简单、造价低廉等优点而被工程界广泛应用。尤其是黄土这类特殊性土的基坑工程更适合土钉支护。土钉支护的计算目前主要还是基于极限平衡理论利用安全系数来判定土钉墙的稳定性,但是这种方法很难完全考虑土体变异性和强度变化带来的各种影响,再加之土体中含水量的改变会大幅度引起土体强度的变化。在上部结构分析中被广泛应用的可靠性理论,它是以概率统计为基础通过可靠指标来分析结构的稳定性,它的这种特点恰好可以克服安全系数法的缺陷,很好的满足基坑土体的这种特性。
本文主要以三轴剪切试验为基础,以可靠性理论为依据,以MATLAB编写的程序为计算工具来研究含水量变化时西安黄土地区深基坑土钉支护的可靠性。首先以西安仁厚庄安置楼工程深基坑的土钉支护为背景,通过对其基坑土体进行试验分析研究,得出了含水量变化时基坑土体强度的变化规律,然后在该规律的基础上分析研究了土钉墙的安全系数随含水量的变化规律,指出其中不足,引出了可靠性理论解决此问题的优越性;然后以可靠性理论为基础,总结出了土钉墙失效的4种模式并建立了每种失效模式的极限状态方程,最后以验算点法为理论,用MATLAB编写的程序计算了每种失效模式的可靠指标,并得出了各模式可靠性随含水量的变化规律和失效情况;同时提出了报警含水量和临界可靠度的概念,建立了用临界可靠度βcr和容许变形[ν]作为判定西安黄土地区土钉支护的可靠性。最后通过实例验证分析,说明该方法具有一定的实用价值,从而为土钉墙的安全施工提供可靠依据。