首排锚杆锚固段长度对基坑顶地表裂缝开展的影响分析

摘 要：文章主要通过PLIAXIS有限元软件模拟分析土层锚杆不同锚固段长度，锚固段的应力及位移变化特点，对模拟结果进行分析总结发现水平位移增量隨着锚固段长度增加有总体减小的趋势，从而对地表的裂缝开展起到一定的约束作用。

关键词：锚杆；锚固段；地表裂缝；有限元

1 概述

对地表裂缝的研究，汪班桥等人[1]通过室内模型试验和有限元软件分析对土层锚杆进行了大量研究，并总结出不同排数锚杆受力特点及破坏模式，这对于研究土层锚杆地表裂缝奠定了一定的理论基础。

在工程实践中，土层锚杆锚固段端头地表常常发现有地表裂缝的开展，给工程带来一定的安全隐患。为解决好该类工程问题，分析出其中的原因及采取相应的应对措施，确保工程边坡的稳定与安全，具有非常重要的意义。

2 数值模型建立级

某深度为10m，宽度为20m，采用0.35m厚的混凝土地下连续墙加两排锚杆支撑，上排锚杆长17m，倾斜角为20度，下排锚杆19m，倾斜角为20度，首层锚杆的自由端长度去为6m，基坑深度范围内无地下水。土层厚度：第一层填土3m，第二层砂土12m，第三层为砂泥层，它延伸至很深的深度。[2]其具体土体参数如表1。

3 基坑破坏模式分析

图1、图3为基坑开挖至7m、10m处时的水平增量位移图。不同深度工况下，第一排锚杆的水平位移增量场主要集中于锚固段近端（靠近自由端尾）分布，且有总体向上发展的趋势，同时在该锚固段近端的应力达到最大（图2、图4）。

由此可分析得出在首排锚杆锚固段近端是应力最为集中，水平位移增量增长速度最快的地方，从而最易导致地表裂缝开展。

4 首排锚杆锚固段长度对地表水平位移增量的研究

从水平位移增量图我们可以看出，向着锚固段深处，水平位移增量场逐渐减弱，离地表逐渐越来越远。倘若在一定范围逐渐增加锚杆锚固段长度，将应力分布引向土层深处发展，对改善地表裂缝有一定作用。模型条件：模型基础参照上文，首层锚杆施加预应力150kN，第二层锚杆施加预应力200kN，其他参数不变，只调整首层锚固段长度，分别取10m，11m，12m，13m，14m，15m，16m，17m进行研究。[2]

为研究基坑顶地表水平位移变化的分布情况，将有限元模型中的基坑顶地表沿水平剖面，如图5基坑顶地表水平位移增量图。通过对不同锚固段长度情况下，基坑顶地表水平位移增量图的分析研究，最大水平增量位移总处在距离基坑顶边缘7m左右附近的区域，该区域正是处于首层锚杆锚固段近端地表位置。

同时对不同锚固段长度情况下的基坑顶水平位移增量数据进行统计分析，得出锚固段长度与基坑地表水平增量的关系，如图6。图6，曲线局部呈波折的变化，但整体随着锚固段长度的增加，地表水平位移增量呈下降的趋势。说明适宜增加锚固段长度，水平位移增量随之减小，对地表裂缝开展起到一定的控制作用。同时侧面反映出锚固段长度的增加，对锚固段近端较为明显的应力集中现象有一定的改善，锚固段受力较为均匀。

5 结束语

（1）首排锚杆锚固段近端是应力最为集中，水平位移增量增长速度最快的地方，从而最易导致地表裂缝开展。

（2）适宜增加锚固段长度，对锚固段近端应力集中现象有一定改善，水平位移增量随之呈减小，从而对地表裂缝开展起到一定的约束作用。

参考文献

[1]汪班桥，门玉明.土层锚杆内部稳定性分析[J].西安建筑科技大学学报：自然科学版，2010，42（03）：382-386.

[2]杨文吉.土层锚杆端头地表裂缝分析与研究[D].河北工程大学，2015（03）.