首排錨桿錨固段長度對基坑頂地表裂縫開展的影響分析

摘 要：文章主要通過PLIAXIS有限元軟件模擬分析土層錨桿不同錨固段長度，錨固段的應力及位移變化特點，對模擬結果進行分析總結發現水平位移增量隨著錨固段長度增加有總體減小的趨勢，從而對地表的裂縫開展起到一定的約束作用。

關鍵詞：錨桿；錨固段；地表裂縫；有限元

1 概述

對地表裂縫的研究，汪班橋等人[1]通過室內模型試驗和有限元軟件分析對土層錨桿進行了大量研究，并總結出不同排數錨桿受力特點及破壞模式，這對于研究土層錨桿地表裂縫奠定了一定的理論基礎。

在工程實踐中，土層錨桿錨固段端頭地表常常發現有地表裂縫的開展，給工程帶來一定的安全隱患。為解決好該類工程問題，分析出其中的原因及采取相應的應對措施，確保工程邊坡的穩定與安全，具有非常重要的意義。

2 數值模型建立級

某深度為10m，寬度為20m，采用0.35m厚的混凝土地下連續墻加兩排錨桿支撐，上排錨桿長17m，傾斜角為20度，下排錨桿19m，傾斜角為20度，首層錨桿的自由端長度去為6m，基坑深度范圍內無地下水。土層厚度：第一層填土3m，第二層砂土12m，第三層為砂泥層，它延伸至很深的深度。[2]其具體土體參數如表1。

3 基坑破壞模式分析

圖1、圖3為基坑開挖至7m、10m處時的水平增量位移圖。不同深度工況下，第一排錨桿的水平位移增量場主要集中于錨固段近端（靠近自由端尾）分布，且有總體向上發展的趨勢，同時在該錨固段近端的應力達到最大（圖2、圖4）。

由此可分析得出在首排錨桿錨固段近端是應力最為集中，水平位移增量增長速度最快的地方，從而最易導致地表裂縫開展。

4 首排錨桿錨固段長度對地表水平位移增量的研究

從水平位移增量圖我們可以看出，向著錨固段深處，水平位移增量場逐漸減弱，離地表逐漸越來越遠。倘若在一定范圍逐漸增加錨桿錨固段長度，將應力分布引向土層深處發展，對改善地表裂縫有一定作用。模型條件：模型基礎參照上文，首層錨桿施加預應力150kN，第二層錨桿施加預應力200kN，其他參數不變，只調整首層錨固段長度，分別取10m，11m，12m，13m，14m，15m，16m，17m進行研究。[2]

為研究基坑頂地表水平位移變化的分布情況，將有限元模型中的基坑頂地表沿水平剖面，如圖5基坑頂地表水平位移增量圖。通過對不同錨固段長度情況下，基坑頂地表水平位移增量圖的分析研究，最大水平增量位移總處在距離基坑頂邊緣7m左右附近的區域，該區域正是處于首層錨桿錨固段近端地表位置。

同時對不同錨固段長度情況下的基坑頂水平位移增量數據進行統計分析，得出錨固段長度與基坑地表水平增量的關系，如圖6。圖6，曲線局部呈波折的變化，但整體隨著錨固段長度的增加，地表水平位移增量呈下降的趨勢。說明適宜增加錨固段長度，水平位移增量隨之減小，對地表裂縫開展起到一定的控制作用。同時側面反映出錨固段長度的增加，對錨固段近端較為明顯的應力集中現象有一定的改善，錨固段受力較為均勻。

5 結束語

（1）首排錨桿錨固段近端是應力最為集中，水平位移增量增長速度最快的地方，從而最易導致地表裂縫開展。

（2）適宜增加錨固段長度，對錨固段近端應力集中現象有一定改善，水平位移增量隨之呈減小，從而對地表裂縫開展起到一定的約束作用。

參考文獻

[1]汪班橋，門玉明.土層錨桿內部穩定性分析[J].西安建筑科技大學學報：自然科學版，2010，42（03）：382-386.

[2]楊文吉.土層錨桿端頭地表裂縫分析與研究[D].河北工程大學，2015（03）.