深基坑土钉支护钉长优化及程序设计
|
摘要
随着现代建筑的高速发展，建筑规模不断扩大，深基坑支护工程领域涌现了许多新技术、新方法，其中，土钉支护是一种经济可靠、快捷简便的挡土技术。因此，它在我国得到了迅速的推广和应用，在工程界也积累了相当丰富的经验。但是，这种技术的理论研究还不十分成熟，表现为理论研究落后于实践的状况。
本文在前人研究的基础上，提出了利用几何控制参数确定最危险滑动面的计算机法结合土钉长度搜索机制搜索最优土钉长度的方法，并给出优化土钉长度下的最危险滑动面及相应安全系数。通过计算表明，该方法稳定可靠，计算得出的优化土钉长度合理。
本文还在瑞典条分法的积分解法的基础上，提出了适合于简单边坡土钉支护的积分法，有效的提高了计算的精度和效率。
编制了相应的土钉长度优化程序，分析了土钉各设计参数对土钉支护稳定性的影响和对程序得出的土钉长度的影响，为指导土钉支护在实际工程中的设计应用提供了依据。
Along with the high speed development of modern architecture, and the widen scope of build, many new technique and new method are come forth in the engineering field of deep foundation pit shoring, among of them, soil nailing shoring is a economical, reliable, shortcut and handy shoring technique. So it has rapidly found application and dissemination in our country, and lots of experience in actual works. But the theory research of this technique still not opportune, its theory research is drop behind practice.
Based on the past research, this paper bring forward a method to find the optimization soil-nailed length based on the computer method of use geometric parameters to define the position of the critical slip surface and the mechanism of search soil-nailed length, and give the position of critical slip surface and its safety factor. Analysis the result, the method is credibility and stabilization and optimization soil-nailed length in reason.
In this paper, a new integral method is proposed to resolve the stability of soil nailing based on the integral method of the Sweden finite slice method. Use this integral method advance precision and efficiency of calculation process.
Compiles the program in Visual C++ language. The impacts of timbering parameter on soil nailing stability and optimization soil-nailed length are analyzed. This paper could be used in the projects.
本文在前人研究的基础上，提出了利用几何控制参数确定最危险滑动面的计算机法结合土钉长度搜索机制搜索最优土钉长度的方法，并给出优化土钉长度下的最危险滑动面及相应安全系数。通过计算表明，该方法稳定可靠，计算得出的优化土钉长度合理。
本文还在瑞典条分法的积分解法的基础上，提出了适合于简单边坡土钉支护的积分法，有效的提高了计算的精度和效率。
编制了相应的土钉长度优化程序，分析了土钉各设计参数对土钉支护稳定性的影响和对程序得出的土钉长度的影响，为指导土钉支护在实际工程中的设计应用提供了依据。
Along with the high speed development of modern architecture, and the widen scope of build, many new technique and new method are come forth in the engineering field of deep foundation pit shoring, among of them, soil nailing shoring is a economical, reliable, shortcut and handy shoring technique. So it has rapidly found application and dissemination in our country, and lots of experience in actual works. But the theory research of this technique still not opportune, its theory research is drop behind practice.
Based on the past research, this paper bring forward a method to find the optimization soil-nailed length based on the computer method of use geometric parameters to define the position of the critical slip surface and the mechanism of search soil-nailed length, and give the position of critical slip surface and its safety factor. Analysis the result, the method is credibility and stabilization and optimization soil-nailed length in reason.
In this paper, a new integral method is proposed to resolve the stability of soil nailing based on the integral method of the Sweden finite slice method. Use this integral method advance precision and efficiency of calculation process.
Compiles the program in Visual C++ language. The impacts of timbering parameter on soil nailing stability and optimization soil-nailed length are analyzed. This paper could be used in the projects.
引文
[1] 刘建航，侯学渊，基坑工程手册，中国建筑工业出版社，1997
[2] 陈肇元，崔京浩，土钉支护在基坑工程中的应用，中国建筑工业出版社，1997
[3] 中国工程建设标准化协会，基坑土钉支护技术规程 CECS96：97，1997
[4] 曾宪明等，特殊不良地质体变形破坏形态研究，广东省深基坑开挖工程研讨会，1996
[5] 陈忠汉，黄书秩，程丽萍，深基坑工程，机械工业出版社，2002
[6] 曾宪明，曾荣生，陈德兴，王作民，岩土深基坑喷锚网支护法原理、设计、施工指南，1997
[7] 程良奎，杨志银，喷射混凝土与土钉墙，中国建筑工业出版社，1998
[8] 龚晓南，高有潮，深基坑工程设计施工手册，中国建筑工业出版社，1998
[9] 秦四清，王建党，土钉支护机理与优化设计，地址出版社，1999
[10] 程良奎，杨志银，范景伦，胡建林，土钉墙技术的研究与应用，岩土锚固工程技术，人民交通出版社，1996
[11] R．L．舒斯特，R．J．克利泽克，滑坡的分析与防治，铁道部科学研究院西北研究所译，中国铁道出版社，1987：9-34
[12] Freollund, D.J. and Krahn, Comparison of slope stability methods of analysis. Canadian Geo-teehnical, Vol.14, NO3, 1973:429
[13] Head, K.H., Manual of Soil Laboratory Testing. Volume2: Permeability, Shear Strength and Compressibility Tests. Pentech Press, New York, 1982:747
[14] 王步云，土钉墙设计，岩土工程技术，1997(4)：30～41
[15] Hultin, Grusfyllningar for Kajbyggnader, Big rag till fragen om deras stability, Tekn. Tidskr, V.U., 1916:292～294
[16] Toms, Recent research into coastal landslides at Folkstone Warren, Int. Conf. Soil Mech. Found Eng, 1953 (2): 288～293
[17] Fukuoka, Landslides in Japan, Int. Conf. Soil Mech. 1953:234～238
[18] Benson, Landslides and their relation to engineering in the Dunedin District, New Zealand, Economic Geology, 1946:328～347
[19] Skempton, Soil mechanics in relation to geology, Yorkshire Geol. soc., 1953, 1 (3): 33～62
[20] Henkel, Skempton, A landslide at Jack field, Proc. European. Conf. Stability of Earth Slopes, 1954:90～101
[21] Legget, Bartley, An engineering study of glacial deposits at Steep Rock Lake, Canada, Economic Geology, 1953, 48:513～540
[22] Skempton, Hutchinson, Stability of natural slopes and embankment foundations, Int. Conf. Soil Mech. Found. Eng, State of the Art Volume, Mexico, 1969:291～340
[23] Elias, V. & Juran, Soil Nailing for Stabilization of Highway Slopes and Excavation. FHWA/RD-89/198, June 1991: 868～905
[24] Schlosser F. Behavior and Design of Soil Nailing, Proc. Symposium on Recent Developments in Ground Improvement Techniques, Rangkok, Nov. 29, 1982
[25] P. P. Xanthakos, I.W. Abramson, D. A. Bruce: Ground Control and Improvement, John Wiely&Sons Pub, 1994
[26] Juran I. , Kinemotical Limit Analysis for Design of Soil-Nailed Structures, J. Geotech. Eng., ASCE, Vol. 116, No.1, 1990, Discussion
[27] Juran, I., Baudrand, Design of Soil Nail Retaining Structures, Geotechnical Special Publication, ASCE, 1990, No. 25:654～659
[28] Bridle R.J., Soil Nailing-Analysis and Design, Ground Engineering, Sep. 1989
[29] Gassler G, Gudenhus G, Soil Nailing-Some Aspect of a New Technique, Proc. Vol. 3, 1983
[30] 余文成，施文华，深基坑支护与施工，中国建筑工业出版社，1997
[31] 刘斐，张向荣，张友银，土钉墙支护研究进展，湘潭大学社会科学学报，2002，4(26)：190～193
[32] 高浪，谢康和，潘秋原，土钉墙的设计与计算分析，工业建筑，1999，29(9)：16～20
[33] Pedely et al, A large scale experimental study of soilreinforced interaction, part Ⅰ. Ground Engng, 1990
[34] 韩永强，陈存礼，土钉墙稳定性计算方法综述，陕西水力发电，1999，2(6)：47～50
[35] 王建党，土钉墙设计的复形寻优法，地基基础工程，1998，2(6)：22～26
[36] 王安宝，史维汾，王国俊，土钉支护的稳定分析—条分法结合复形调优法，1997，1(3)：1～8
[37] 肖专文，龚晓南，谭昌明，基坑土钉支护优化设计的遗传算法，土木工程学报，1999，3(6)：73～80
[38] 贺可强，阳吉宝，王胜利，遗传算法在土钉支护结构优化设计中的应用，岩土工程学报，2001，5(9)：567～571
[39] 张明聚，宋二祥，陈肇元，土钉支护设计的修正条分法，工程勘测，1997(6)：
16～18
[40] 张明聚，宋二祥，陈肇元，土钉挡土技术，中南公路工程，1997(1)：21～25
[41] 张明聚，王明生，土钉支护稳定分析的一种优化方法，石家庄铁道学院学报，1998(1)：1～7
[42] 刘尧军，刘志春，刘志华，土钉支护边坡最危险滑动面的确定方法，石家庄铁道学院学报，1999，2(6)：23～26，41
[43] Spencer, A method of analysis the stability of embankments assuming parallel interslide forces, Geotechnique, 1967, 17(1)： 11～26
[44] 张天宝，土坡稳定分析和土工建筑物的边坡设计，成都科技大学出版社，1987
[45] 戴自航，沈蒲生，土坡稳定分析简化Bishop法的数值解，岩土力学，2002，6(12)：760～764
[46] 戴自航，沈蒲生，土坡稳定分析普遍极限平衡法的数值解研究，岩土工程学报，2002，24(3)：327～331
[47] 刘杰，张学深，赭世洪，简单边坡稳定性分析的积分解法，三峡大学学报，2003，1(2)：59～61
[48] 钱能，C++程序设计教程，清华大学出版社，1999
[49] Kaare Christian，Microsoft C++程序设计指南，清华大学出版社，1994
[50] Jeff Prosise，MFC Windows程序设计，清华大学出版社，1999
[51] 侯俊杰，深入浅出MFC，华中科技大学出版社，2001
[52] 赵国景，崔岩，土钉支护参数对稳定性影响的分析，工程力学增刊，2001：807～81
[53] 倪红梅，殷战稳，土钉支护参数的数值模拟，平顶山工学院学报，2003，1(3)：9～11
[54] 张欣，廖心北，基坑开挖与土钉支护的FLAC程序分析，地下空间，2001，21(1)：1～8
[2] 陈肇元，崔京浩，土钉支护在基坑工程中的应用，中国建筑工业出版社，1997
[3] 中国工程建设标准化协会，基坑土钉支护技术规程 CECS96：97，1997
[4] 曾宪明等，特殊不良地质体变形破坏形态研究，广东省深基坑开挖工程研讨会，1996
[5] 陈忠汉，黄书秩，程丽萍，深基坑工程，机械工业出版社，2002
[6] 曾宪明，曾荣生，陈德兴，王作民，岩土深基坑喷锚网支护法原理、设计、施工指南，1997
[7] 程良奎，杨志银，喷射混凝土与土钉墙，中国建筑工业出版社，1998
[8] 龚晓南，高有潮，深基坑工程设计施工手册，中国建筑工业出版社，1998
[9] 秦四清，王建党，土钉支护机理与优化设计，地址出版社，1999
[10] 程良奎，杨志银，范景伦，胡建林，土钉墙技术的研究与应用，岩土锚固工程技术，人民交通出版社，1996
[11] R．L．舒斯特，R．J．克利泽克，滑坡的分析与防治，铁道部科学研究院西北研究所译，中国铁道出版社，1987：9-34
[12] Freollund, D.J. and Krahn, Comparison of slope stability methods of analysis. Canadian Geo-teehnical, Vol.14, NO3, 1973:429
[13] Head, K.H., Manual of Soil Laboratory Testing. Volume2: Permeability, Shear Strength and Compressibility Tests. Pentech Press, New York, 1982:747
[14] 王步云，土钉墙设计，岩土工程技术，1997(4)：30～41
[15] Hultin, Grusfyllningar for Kajbyggnader, Big rag till fragen om deras stability, Tekn. Tidskr, V.U., 1916:292～294
[16] Toms, Recent research into coastal landslides at Folkstone Warren, Int. Conf. Soil Mech. Found Eng, 1953 (2): 288～293
[17] Fukuoka, Landslides in Japan, Int. Conf. Soil Mech. 1953:234～238
[18] Benson, Landslides and their relation to engineering in the Dunedin District, New Zealand, Economic Geology, 1946:328～347
[19] Skempton, Soil mechanics in relation to geology, Yorkshire Geol. soc., 1953, 1 (3): 33～62
[20] Henkel, Skempton, A landslide at Jack field, Proc. European. Conf. Stability of Earth Slopes, 1954:90～101
[21] Legget, Bartley, An engineering study of glacial deposits at Steep Rock Lake, Canada, Economic Geology, 1953, 48:513～540
[22] Skempton, Hutchinson, Stability of natural slopes and embankment foundations, Int. Conf. Soil Mech. Found. Eng, State of the Art Volume, Mexico, 1969:291～340
[23] Elias, V. & Juran, Soil Nailing for Stabilization of Highway Slopes and Excavation. FHWA/RD-89/198, June 1991: 868～905
[24] Schlosser F. Behavior and Design of Soil Nailing, Proc. Symposium on Recent Developments in Ground Improvement Techniques, Rangkok, Nov. 29, 1982
[25] P. P. Xanthakos, I.W. Abramson, D. A. Bruce: Ground Control and Improvement, John Wiely&Sons Pub, 1994
[26] Juran I. , Kinemotical Limit Analysis for Design of Soil-Nailed Structures, J. Geotech. Eng., ASCE, Vol. 116, No.1, 1990, Discussion
[27] Juran, I., Baudrand, Design of Soil Nail Retaining Structures, Geotechnical Special Publication, ASCE, 1990, No. 25:654～659
[28] Bridle R.J., Soil Nailing-Analysis and Design, Ground Engineering, Sep. 1989
[29] Gassler G, Gudenhus G, Soil Nailing-Some Aspect of a New Technique, Proc. Vol. 3, 1983
[30] 余文成，施文华，深基坑支护与施工，中国建筑工业出版社，1997
[31] 刘斐，张向荣，张友银，土钉墙支护研究进展，湘潭大学社会科学学报，2002，4(26)：190～193
[32] 高浪，谢康和，潘秋原，土钉墙的设计与计算分析，工业建筑，1999，29(9)：16～20
[33] Pedely et al, A large scale experimental study of soilreinforced interaction, part Ⅰ. Ground Engng, 1990
[34] 韩永强，陈存礼，土钉墙稳定性计算方法综述，陕西水力发电，1999，2(6)：47～50
[35] 王建党，土钉墙设计的复形寻优法，地基基础工程，1998，2(6)：22～26
[36] 王安宝，史维汾，王国俊，土钉支护的稳定分析—条分法结合复形调优法，1997，1(3)：1～8
[37] 肖专文，龚晓南，谭昌明，基坑土钉支护优化设计的遗传算法，土木工程学报，1999，3(6)：73～80
[38] 贺可强，阳吉宝，王胜利，遗传算法在土钉支护结构优化设计中的应用，岩土工程学报，2001，5(9)：567～571
[39] 张明聚，宋二祥，陈肇元，土钉支护设计的修正条分法，工程勘测，1997(6)：
16～18
[40] 张明聚，宋二祥，陈肇元，土钉挡土技术，中南公路工程，1997(1)：21～25
[41] 张明聚，王明生，土钉支护稳定分析的一种优化方法，石家庄铁道学院学报，1998(1)：1～7
[42] 刘尧军，刘志春，刘志华，土钉支护边坡最危险滑动面的确定方法，石家庄铁道学院学报，1999，2(6)：23～26，41
[43] Spencer, A method of analysis the stability of embankments assuming parallel interslide forces, Geotechnique, 1967, 17(1)： 11～26
[44] 张天宝，土坡稳定分析和土工建筑物的边坡设计，成都科技大学出版社，1987
[45] 戴自航，沈蒲生，土坡稳定分析简化Bishop法的数值解，岩土力学，2002，6(12)：760～764
[46] 戴自航，沈蒲生，土坡稳定分析普遍极限平衡法的数值解研究，岩土工程学报，2002，24(3)：327～331
[47] 刘杰，张学深，赭世洪，简单边坡稳定性分析的积分解法，三峡大学学报，2003，1(2)：59～61
[48] 钱能，C++程序设计教程，清华大学出版社，1999
[49] Kaare Christian，Microsoft C++程序设计指南，清华大学出版社，1994
[50] Jeff Prosise，MFC Windows程序设计，清华大学出版社，1999
[51] 侯俊杰，深入浅出MFC，华中科技大学出版社，2001
[52] 赵国景，崔岩，土钉支护参数对稳定性影响的分析，工程力学增刊，2001：807～81
[53] 倪红梅，殷战稳，土钉支护参数的数值模拟，平顶山工学院学报，2003，1(3)：9～11
[54] 张欣，廖心北，基坑开挖与土钉支护的FLAC程序分析，地下空间，2001，21(1)：1～8