复合土钉支护技术是在土钉支护技术基础上发展而来的一种新型支护技术,弥补了土钉支护和传统锚固的缺点,具有广阔的应用领域。目前复合土钉支护设计方法的研究远远落后于工程实践,本文建立渗流场与应力场耦合的有限元模型,通过计算,深入分析了复合土钉支护结构在非饱和-饱和土体中作用机理,为支护结构的优化设计和其广泛的应用提供一些重要的理论依据。本文包含以下四部分研究内容:1.介绍了复合土钉支护技术及其特点、发展概况、应用前景,归纳了常见的复合土钉支护形式,分析了其作用机理。2.探讨了复合土钉支护优化设计的方法和途径,从土钉参数设计和计算模型两个方面对复合土钉支护优化设计进行了研究。讨论了计算方法、孔隙水压力和基质吸力对边坡稳定性的影响,为基坑支护优化设计提供依据。3.以孔隙水压力和位移为变量建立深基坑渗流场与应力场完全耦合的有限元计算模型。模型中考虑支护结构、水和土体之间的相互作用,土的非线性和渗透系数随应力状态变化的非线性特性。4.将GEO-SLOPE/W软件的三个模块Slope/W、Sigma/W和Seep/W相结合,在考虑耦合和不考虑耦合两种情况下对某粉土深基坑支护结构进行稳定性分析。采用Monte-Carlo法分析了土体的变异性和参数的不确定性。研究支护结构工作过程中土钉内力的分布、土体应力场的变化和支护结构变形特点等。本文结论:(1)深入了解复合土钉支护形式的作用机理和破坏机理,计算结果表明必须在建模时考虑渗流和基质吸力的影响。(2)本文的数值分析结果表明:复合土钉与纯土钉的作用机理不同,土钉中最大拉应力比较接近板桩;破坏不一定是整体倾覆破坏,有可能是板桩被剪切破坏;滑移面不一定通过坡脚,视支护结构而定;土钉的间距、疏密和板桩嵌固深度都会影响基坑水平向最大位移的位置,但是对坑底最大沉降位置几乎没有影响;计算中土钉的弯剪作用不能忽视。(3)考虑耦合作用的计算结果表明:由于动水压力的作用,其周边土体水平位移,地面沉降均大于未考耦合作用并且更接近于实测值。