19、岩土工程中的土钉拔出剪切强度估计与天然纤维土壤加固性能研究

岩土工程中的土钉拔出剪切强度估计与天然纤维土壤加固性能研究

土钉拔出剪切强度估计

在岩土工程中，土钉的拔出剪切强度是一个关键指标，它对于评估土钉在土体中的加固效果至关重要。

有效应力法与最优模型对比

有效应力法是一种传统的计算土钉极限拔出阻力的方法。根据该方法，每单位长度的土钉极限拔出阻力 (T_{ult})（kN/m）可通过公式 (T_{ult} = c’P_c + 2D_m\sigma’ v\mu^ ) 计算。其中，(c’)（kPa）是通过饱和土试验得到的土体有效黏聚力，(P_c) 是水泥灌浆套管的外周长，(D_m) 是水泥灌浆套管的外径（在本案例中 (D_m = 100) mm），(\sigma’_v)（kPa）是在土钉加固深度中部计算得到的土体有效上覆应力，(\mu^ ) 是土体的表观摩擦系数（可取值为 (\tan\phi’)，其中 (\phi’) 是有效应力条件下土体的抗剪强度角）。在实验室测试中，土体样本的 (c’) 和 (\phi’) 值分别为 3.7 kPa 和 34.9°。最后，土钉的最大拔出剪切应力 (\overline{\tau}_d) 可通过公式 (\overline{\tau}_d = \frac{T {ult}}{\pi D_m}) 计算。

将实验数据得到的值与通过上述公式预测的值进行对比，发现有效应力法的 (R^2) 值仅为 0.114，远小于最优模型的 (R^2 = 0.752)。这表明最优模型在预测土钉拔出剪切强度方面明显优于有效应力法。有效应力法预测效果不佳的原因在于它仅考虑了土体的有效抗剪强度和上覆压力，而忽略了其他重要因素，如饱和度。

以下是两种方法的对