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中空GFRP筋土钉抗拔性能研究

刘军 申精 张建全 宋晔 刘鹏

刘军, 申精, 张建全, 宋晔, 刘鹏. 中空GFRP筋土钉抗拔性能研究[J]. 岩土工程技术, 2024, 38(1): 78-84. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.01.014
引用本文: 刘军, 申精, 张建全, 宋晔, 刘鹏. 中空GFRP筋土钉抗拔性能研究[J]. 岩土工程技术, 2024, 38(1): 78-84. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.01.014
Liu Jun, Shen Jing, Zhang Jianquan, Song Ye, Liu Peng. Study on the Pullout Resistance of Hollow GFRP Reinforced Soil Nails[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2024, 38(1): 78-84. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.01.014
Citation: Liu Jun, Shen Jing, Zhang Jianquan, Song Ye, Liu Peng. Study on the Pullout Resistance of Hollow GFRP Reinforced Soil Nails[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2024, 38(1): 78-84. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.01.014

中空GFRP筋土钉抗拔性能研究

doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.01.014
基金项目: 北京未来城市设计高精尖创新中心资助(UDC2019032824)
详细信息
    作者简介:

    刘 军,男,1965年生,汉族,新疆乌鲁木齐人,博士,教授,主要从事岩土与地下工程的教学与研究工作。E-mail:liujun01@tsinghua.org.cn

  • 中图分类号: TU432

Study on the Pullout Resistance of Hollow GFRP Reinforced Soil Nails

  • 摘要: 中空GFRP筋土钉是一种空心厚壁土钉,具有质量轻、易切割、耐腐蚀等优点。目前,对中空GFRP筋土钉的研究相对较少,对其抗拔性能和抗拔机理尚不清楚。依托北京地铁12号线北岗子站基坑工程,对中空GFRP筋土钉进行了现场抗拔试验,并采用FLAC3D数值模拟探究了不同拉拔力下中空GFRP筋土钉应力和位移沿钉长的分布规律,分析了不同内径和长度对应力分布和抗拔力的影响,对中空GFRP筋土钉的抗拔机理进行了分析。研究结果表明,拉拔过程中土钉的位移和轴力沿钉长呈指数衰减,剪应力在距钉头1.5 m处达到峰值,在距离钉头3.5 m处降至零;增大内径使土钉轴力沿钉长衰减更快,同时可提高其抗拔承载力,建议外径为32 mm的中空GFRP土钉内径取为15 mm;增加土钉长度不仅可以在一定范围内提高其抗拔力,还可使土钉轴力分布更均匀;中空GFRP筋土钉的破坏过程可分为弹性、塑性和破坏三个阶段,其破坏形式表现为拔出。

     

  • 图  1  夹层风道基坑土钉墙支护和地层条件(单位:mm)

    图  2  现场抗拔试验

    图  3  中空GFRP筋土钉荷载–位移曲线

    图  4  数值模型

    图  5  数值结果与现场试验结果对比

    图  6  不同荷载下中空GFRP土钉位移沿钉长分布图

    图  7  不同荷载下中空GFRP筋土钉轴力沿钉长分布图

    图  8  不同荷载下中空GFRP筋土钉剪应力沿钉长分布图

    图  9  不同内径下中空GFRP筋土钉轴力沿钉长分布图

    图  10  不同内径下中空GFRP筋土钉荷载–位移曲线

    图  11  不同内径下中空GFRP筋土钉抗拔力变化图

    图  12  不同长度下中空GFRP筋土钉轴力沿钉长分布图

    图  13  不同长度下中空GFRP筋土钉荷载–位移曲线

    图  14  不同长度下中空GFRP筋土钉抗拔力变化图

    图  15  中空GFRP筋土钉抗拔机理示意图

    表  1  材料参数表

    名称重度γ/(kN ·m−3弹性模量
    E/MPa
    泊松比ν黏聚力c/kPa
    土体18.4120.3019
    GFRP筋20.0460000.28
    水泥砂浆22.030000.25
    下载: 导出CSV

    表  2  接触面参数表

    接触类别法向刚度Kn/MPa切向刚度Ks/MPa黏聚力/kPa内摩擦角
    /(°)
    GFRP土钉
    与水泥浆
    5.75e125.75e12176026
    水泥砂浆与土体3.75e113.75e1123.818
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-04-20
  • 修回日期:  2023-07-29
  • 录用日期:  2023-11-08
  • 刊出日期:  2024-02-05

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