土拱效应来源《疏排桩－土钉墙组合支护技术研究与应用》吴忠诚著摘要：疏排桩－土钉墙组合支护技术具有复合土钉墙可支护拱间土，疏排桩抗弯能
力强，土拱作用可发挥土体抗压能力等方面的优点，在成本增加有限甚至有减少情况下，大大提高了支护体系的稳定性。作为一种新的支护形式，《
疏排桩－土钉墙组合支护技术研究与应用》一书分析了疏排桩－土钉墙组合支护技术的作用机理，推导出了相应的计算方法，通过工程实践、数值模
拟和理论计算的分析对比，形成了一套从设计、施工到检测检测的完整支护新工法供工程技术人员学习参考。在疏排桩支护技术的发展应用与优缺点
中介绍过：疏排桩按一定的间距排列，桩后土体和桩间土体的不均匀变形，形成土拱效应。能充分调动土体的自稳自承能力，从而在减少工程量的情
况下，同样达到较好的变形控制效果。那么土拱效应是怎么形成的呢？土拱效应是由于介质的不均匀位移引起的。土拱的形成改变了介质中的应力状
态，引起应力重新分布，把作用于拱后或拱上的压力传递到拱脚及周围稳定介质中去。在土力学领域，土拱是用来描述应力转移的一种现象，这种应
力转移是通过土体抗剪强度的发挥而实现的。1884年，英国科学家Roberts首次发现了“粮仓效应”：粮仓底面所承受的力在粮食堆积高
到一定程度后达到最大值并保持不变，这就是通常所说的土拱效应。20世纪末21世纪初，在岩土工程领域，与土拱效应有关的实测数据、试验模
型及理论研究越来越多，对以前无人问津的拱体几何参数与力学参数的研究也层出不穷。其中影响最大的是普罗托奇扬科诺夫提出的普氏卸荷拱。普
氏以结构拱代替坑道顶部稳定的介质，考虑到结构拱的力学平衡和支座面介质的屈服条件且留有适当的安全储备，可以确定卸荷拱的几何和力学参数
。普氏卸荷拱的拱跨和矢高只与坑道尺寸和坑道周围土的松散体综合摩擦角有关，而与坑道的埋深无关。作用在坑道上的上压力仅为稳定介质以下破
裂带所产生的压力。这能解释一个普遍的力学现象，当坑道埋深大于一定的限值后，坑道支撑上的压力与埋深无关，但是这种卸荷拱是一种假想的拱
，它不能真实的反映卸荷拱应力传递作用。此外，国内外学者也开展了大量研究，吴子树等结合土工离心模型试验、理论分析和实地调查，综合研究
了土拱效应的形成机理及存在条件；贾海莉等根据土拱的不同形成机制，指出拱脚的存在形式有直接拱脚、摩擦拱脚、土体拱脚及二异拱脚四种。张
建勋等利用有限元研究了被动桩中土拱效应形成机理，并分析了桩间距、土层性质、桩与土间摩阻力等对土拱的影响，结果证明桩间距是关键因素。
由于桩的支撑作用，桩支护结构后面的土体易形成以桩体为拱脚的土拱，对桩后土拱效应的认识，目前也有不少研究。周德培等在对边坡工程抗滑桩
间土拱效应分析的基础上，提出应以桩间静力平衡条件、跨中截面强度条件以及拱脚处截面强度条件共同控制来确定桩间距，得到了较为合理的桩间
距的计算公式；定量地说明了在其它因素不变的情况下，桩间距随桩后土体粘聚力或内摩擦角的增大而增大，却随着桩后坡体推力的增大而减小。除
此之外，很多学者都提出了各自的理论。采用土拱理论对深基坑进行支护优化设计，分析、计算基坑的位移和稳定，通过被动受力结构（疏排桩）承
受桩后土水压力及桩间由土拱作用传递过来的土水压力的合力，可提高支护系统的安全可靠性。疏排桩－土钉墙组合支护技术在疏排桩支护的同时，
通过主动受力结构（土钉墙/复合土钉墙）承受桩间土部分土压力，将土拱前自由脱落的土压力传递到土拱及土拱后稳定土体上，对土拱及拱后土体
进行加固。以上是《疏排桩－土钉墙组合支护技术研究与应用》一书中对土拱效应的分析，小编将继续为大家更新该书籍的相关内容，感兴趣的朋友也可购买该书籍进行学习参考。 |
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