项目的背景：本项目拟考虑土钉在冻融土中峰值摩阻力的计算为主要科学问题，主要考虑数学解析建立注浆压力和上覆土压力改变条件下的土钉-土接触面模型，并进行室内外大量的试验验证，分析多个参数的变化对土钉峰值摩阻力与显摩擦系数的影响。研究内容：本项目拟针对土中压力注浆土钉的峰值摩阻力为主要研究对象，根据土钉周围的压力注浆大小分析土钉与土的界面接触机理，结合室内和现场试验研究不同注浆压力对土钉拉拔峰值摩阻力的影响，系统的分析不同饱和度与土钉峰值摩阻力的关联性，分析压力注浆和上覆土压力的变化对峰值摩阻力及显摩擦系数的影响性。重要结果：研究发现，基于小孔扩张理论和土钉-土破坏面的概念可以进行土钉峰值摩阻力计算的解析模型，结合历史试验和本项目的室内外模型试验验证，得到了不同工况下土钉峰值摩阻力和显摩擦系数随注浆压力、上覆土压力的关联规律，并发现注浆压力会和上覆土压力相互作用影响土钉的峰值摩阻力。土钉的摩擦系数对于饱和度的依赖性要明显低于对灌浆压力与上覆土压力的依赖性。土钉表面粗糙度的增加利于调动更多的土钉摩阻力，土钉的峰值摩阻力随着土钉的粗糙度因的增加而呈现线性增大。关键数据：在所有试验在松散和压实的土体重摩擦系数值随着饱和度的增加而显著地减少，饱和度的增加会减少钉土之间的粘结力，导致土钉峰值摩阻力显著降低。土钉表面粗糙度的增加利于调动更多的土钉摩阻力，土钉的峰值摩阻力随着土钉的粗糙度因的增加而呈现线性增大。结合室内试验进行了多种适合岩土工程监测的不同种类的传感器研发，包括测量土压力、小位移、温度、倾角等的传感器，其中传感器的分辨率最高达到0.01kPa，位移传感器的分辨率达到0.01mm，压力传感器的最高分辨率达到0.002kPa，科学意义：基于本项目的土钉-土的界面接触模型，工程师可以根据基本的现场土体的力学性能参数进行不同压力注浆条件下的土钉峰值摩阻力计算，该计算模型比较简单实用，同时可以考虑利用提高土钉钉孔的粗糙度、高压力注浆来充分提高土钉的峰值摩阻力。 2100433B