土体的抗剪强度较低,抗拉强度几乎可以忽略,但土体具有一定的结构整体性,在基坑开挖时,可存在使边坡保持直立的临界高度,但在超过这个深度或有地面超载时将会发生突发性的整体破坏。一般护坡措施均基于支挡护坡的被动制约机制,以挡土结构承受其后的土体侧压力,防止土体整体稳定性破坏。土钉墙技术则是在土体内放置一定长度和分布密度的土钉体与土共同作用,弥补土体自身强度的不足。因此通过以增强边坡土体自身稳定性的主动制约机制为基础的复合土体。不仅有效地提高了土体的整体刚度,弥补了土体抗拉、抗剪强度低的弱点。通过相互作用、土体自身结构强度潜力得到充分发挥,改变了边坡变形和破坏的性状,显著提高了整体稳定性,更重要的是土钉墙受荷载过程中不会发生素土边坡那样的突发性塌滑,土钉墙不仅延迟塑性变形发展阶段,而且具有明显的渐进性变形和开裂破坏,不会发生整体性塌滑。
土钉在复合土体内的作用有以下几点:
(1) 土钉对复合土体起箍束骨架作用制约土体变形并使复合土体构成一个整体。
(2) 土钉与土体共同承担外荷载和土体自重应力,土钉起分担作用,由于土钉有很高的抗拉抗剪强度,所以土体进入塑性状态后,应力逐渐向土钉转移,土钉分担作用更为突出。
(3) 土钉起着应力传递与扩散作用推迟开裂区域的形成和发展。
(4) 坡面变形的约束作用,在坡面上设置的与土钉在一起的钢筋网喷射砼面板限制坡面开挖卸荷而膨胀变形,加强边界约束的作用。