项目负责人：郭院成  教授
鉴定日期：2011年8月13日；
鉴定证书编号：豫科鉴字[2011]第52号

获2012年度河南省建设科技进步二等奖

项目研究成果简介：

1、应用领域和技术原理

本项目研究属于地基基础工程领域；

主要技术原理：根据基坑开挖施工时序特点，采用土体黏弹塑性本构假定，建立桩锚土钉复合支护体系力学方程，对开挖、支护变化与土体粘性耦合引起的力学效应进行分析，研究考虑施工时变特性的复合支护体系施工过程中的力学性状，结合实际工程应用的监测分析和反演，总结其设计理论和施工技术关键。

2、性能指标   

1）利用土体的本构关系，把粘性应变视为初应变，采用时步—粘性初应变法建立了基坑粘弹塑性土体有限元计算模型。通过示例分析了郑州黄土的剪切流变特征，求解了黄土剪切流变模型参数。

2）推导了基坑施工过程的时变力学基本方程，分析了桩锚土钉复合支护结构的施工时变特性，建立了基于施工过程的桩锚土钉复合支护结构力学方程；利用有限元软件模拟了基坑开挖过程和基坑桩锚土钉复合支护效果。

3）对非线性粘弹塑性岩土材料进行建模，建立基于时变力学分析的桩锚土钉复合支护结构力学方程，对开挖、支护变化与土体粘性耦合引起的力学效应进行分析验算。通过基于有限元方法的数值模拟，研究了桩锚土钉复合支护结构的协同工作机理和工作力学性状。

4）首次提出了时变土压力的基本概念，研究了基坑工程中全过程时变土压力和土钉时程轴力形成过程以及变化特点，推导了其估算公式。根据反演理论，进行了开挖过程的土压力反演，并将反演结果与试验结论进行了比较验证。

3、与国外同类技术比较  

根据土体开挖时序特点，基坑工程开挖施工中土体流变作用、土压力时变特性、复合支护结构力学性状及其时变过程是基坑复合支护体系最基本也是极其重要的问题。复合形式的支护结构既要综合考虑开挖深度、宽度、支护结构横向和纵向位移、地下水情况等众多影响因素，又需考虑各种因素随开挖过程的变化情况，以及土体本身随时间而变化的特性。研究成果可为复合支护体系的优化设计和安全施工提供理论和技术指导。

4、成果的创造性、先进性

    1）本项目采用三维有限元模型对桩桩锚土钉复合支护体系施工时变力学性状进行数值模拟，考虑了现场试验成果和实际边界条件，研究成果更能反应实际工程状况；

    2）项目依据工程实例，并将项目研究成果直接应用于实际工程中，对类似工程的推广应用起到了借鉴作用