岩土工程中两类锚杆支护系统的研究

锚杆支护是岩土工程中一种重要的支护形式，锚杆支护的主要目的是维护隧道围岩＂咬合圈＂或＂松动咬合圈＂自身的平衡，保证隧道空间的安全。本文根据瑞典北部Ｌａｉｓｖａｌｌ矿与斯德哥尔摩Ａｔｌａｓ公司的现场资料，采用粘塑性边界元（模拟围岩），薄板弯曲边界元（模拟喷射混凝土层），新的锚杆单元（模拟描杆），粘塑性边界元与薄板弯曲边界元耦合（模拟围岩－喷层作用）以及时间－成本比较法，对岩土工程中两种类型的锚杆支护系统（水泥锚杆与Ｓｗｅｌｌｅｘ锚杆支护系统）进行了分析比较。结果表明，Ｓｗｅｌｌｅｘ锚杆支护系统比水泥锚杆支护系统对于改善软岩隧道的支护质量及降低工程成本更为有效。     

锚喷网支护参数的合理确定

通过对软岩特性和巷道开挖后围岩应力场与位移分布的研究，提出了整体支护方法，讨论了锚喷网支护形式形成整体支护的条件，给出锚喷网支护参数的确定方法。     

基于软破围岩锚喷支护位移理论的隧道支护时间分析

从软破围岩锚喷支护位移理论出发,结合野狐岭二号隧道工程实例,运用理论分析和现场监测,研究了软破围岩隧道开挖过程中围岩的时间和空间效应,并对空间围岩位移的释放进行了分析.在此基础上,根据围岩的围岩流变曲线进行合理的支护时间选择.结果表明,软破围岩隧道开挖后的时间和空间效应明显,易产生过大的位移,岩体流变的结果能够导致围岩或支护结构破坏.由于软破围岩存在流变特性,通过现场监测和理论计算,根据位移流变曲线确定合理的二次支护时间,突破了过去经验或类比的支护时间确定方法,相关设计参数与现场实际监测数据非常吻合.     

基于软破围岩锚喷支护位移理论的隧道支护时间分析

从软破围岩锚喷支护位移理论出发,结合野狐岭二号隧道工程实例,运用理论分析和现场监测,研究了软破围岩隧道开挖过程中围岩的时间和空间效应,并对空间围岩位移的释放进行了分析。在此基础上,根据围岩的围岩流变曲线进行合理的支护时间选择。结果表明,软破围岩隧道开挖后的时间和空间效应明显,易产生过大的位移,岩体流变的结果能够导致围岩或支护结构破坏。由于软破围岩存在流变特性．通过现场监测和理论计算,根据位移流变曲线确定合理的二次支护时间,突破了过去经验或类比的支护时间确定方法,相关设计参数与现场实际监测数据非常吻合。     

深部软岩巷道锚注联合支护围岩承载机理分析

应用FLAC计算软件中的应变软化模型,通过数值计算研究了牛马司煤矿深部软岩巷道围岩应力与围岩性状的关系,提出了深部软岩巷道内、外承载结构模型,分析了承载结构的发展过程,探讨了巷道两帮承载结构与深基点位移分布的关系.将深部软岩锚注联合支护巷道两帮围岩位移分布分为松动区、锚固区、松弛区和基本稳定区4个区,松弛区围岩应力提高幅度较快,外承载结构的内边界处于该区内,基本稳定区是外承载结构的主体.提出了基于深基点位移的巷道外承载结构内边界的确定方法.图6,表4,参14.     

锚杆与围岩相互作用的一种边界元实用计算方法

提出了一种新的全长粘结式锚杆与围岩相互作用的边界元计算方法．该方法将在锚杆作用下围岩所受的面力转化为围岩的位移，导出了锚杆与围岩相互作用的边界元公式，解决了弱奇异积分问题，编制了实用计算程序，并结合算例进行了验证．     

基坑开挖中土压力计算模型探讨

根据土压力与位移关系的一般特征，将基坑支护结构上的土压力与位移的关系用双曲线来表示，推导了考虑位移变化影响的土压力计算公式。该公式描述了土压力随位移变化的非线性特征，公式中控制参数可以结合室内试验方便地得到。     

考虑位移的非极限土压力计算

运用弹塑性有限元程序计算基坑支护结构和土体的应力状态，采用优化方法来研究基坑支护结构偏离土体方向使土体达到主动极限平衡时的主动极限位移。大量数值计算表明：主动极限位移随土层深度增加而增加，但到一定深度后其增量为零。在此基础上研究了上海软土地区基坑支护结构主动极限位移的近似公式，并推导归纳了基坑支护结构考虑位移的非极限土压力计算公式，工程实测资料证实了访近似公式的有效性和实用性．     

软岩巷道移近量的反分析及其应用

根据对淮南矿务局谢一矿巷道移近量观测资料的分析,将煤矿岩体视为不连续非均质线性粘弹性介质。在此基础上考虑非均质线性弹性理论的对应原理,利用边界元法位移反分析法进行分析和预测软岩巷道支护的时变应力和位移。     

锚网支护的应用效果分析

选择典型软岩条件施工锚网支护巷道，合理确定了支护断面尺寸和支护材料及锚杆安装工艺流程，进行了锚固力的测试和巷道表面位移的测试，提出了锚网支护的适用条件。     

有限元法罚单元中的内外边界元方法

论证了边界元法及如何应用有限元法罚单元中的内、外边界法计算已知位移(变形)反求载荷(反力)类问题。它为工程界处理复杂的边界条件问题提供了一简单可行的方案。     

煤层等软岩层地应力研究新方法及其应用

目前煤层等软岩层地应力研究方法匮乏,地应力测量难度很大,因此有关煤层垮塌失稳力学机理的研究还无法深入.针对这一现状,利用含煤层系地层中硬岩层的地应力实测结果,以组合弹簧模型为基础,计算出构造作用引起岩层水平方向的应变量,并以此作为整个含煤层系地层地应力有限元分析的边界条件,建立含煤岩层地应力有限元分析模型,将硬岩层的地应力实测、理论模型计算以及有限元数值模拟三者有机结合起来,反演得到煤层等软岩层的地应力状态,从而建立起一套煤层等软岩层地应力研究的新方法.     

用混合边界元法解岩体不连续问题

介绍了一种混合边界元法——耦合直接边界元法与位移间断法（Ｔｈｅ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ Ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ Ｍｅｔｈｏｄ），该方法分别采用边界单元和位移间断 单元模拟结构的边界及各种不连续构造，适于求解工程中含有软弱结构面岩 体的应力分析问题．由于在位移间断单元上只定义了位移差为基本未知量， 总体方程阶数较一般边界元法显著降低，从而节省了机时和存储量．     

高应力软岩巷道支护有限差分法

针对鸡西市荣华煤矿东主运输巷道软岩支护问题,结合X射线衍射分析结果和巷道变形监测结果,采用有限差分法,分析荣华煤矿巷道在不同的支护形式下的应力场分布及塑性区体积,优化筛选出较为合理的支护方式.计算结果表明,采用预应力全锚索支护技术可以有效地将围岩应力转移到岩层深部,降低喷层单元的切向应力.锚索与周围岩体相互作用,起到"组合梁"与"组合拱"作用,使得围岩塑性区体积与巷道底板位移量明显减小.     

巷道围岩变形的有限元分析及灰色模型预报

介绍了采集力学参数、建立计算模式的有效方法，应用有限元结构分析软件ALGOR实现分别建立、统一联接(COMBSST)生成了支护与围岩相互作用的三维有限元模型，分析了模型各结点的位移及受力情况，计算了巷道围岩变形；又应用灰色系统理论对围岩未来力学行为及可能出现的破坏进行了预报，并对灰色模型的建模条件和预报精度作了分析比较；为巷道支护设计和围岩控制提供了理论依据。     

双线性曲边三角单元及积分公式

本文提出一种双线性曲边三角单元,作为曲边形区域的边界单元,以代替平面问题有限单元法中常使用的具有线性位移模式的直边三角单元,提高了计算精度并给出了积分公式。     

软弱围岩大变形治理措施有效性分析

近年来,我国新一轮铁路建设规划侧重点转向边疆多山地区,隧道建设过程中出现大量软岩区,软弱围岩因其变形大、难治理而严重阻碍施工,解决软岩大变形问题不可避免。依托边疆新建某隧道工程,结合原支护方案所得软岩段监测数据,制定改进治理方案。应用有限元软件Midas/GTS进行模拟,分析改善后治理方案的软岩变形情况,并结合现场实验段监测数据综合分析治理措施的合理性,以保证软弱围岩段顺利施工。     

不连续介质力学分析的弹性体—夹层模型

本文基于岩体不连续介质的实际结构特征建立了用于不连续介质力学分析折弹性体－夹层模型。该方法既能方便地求解连续介质力学问题，如岩体结构，另外由于在位移函数中已经将产动位移和转动位移同应变分离出来，因此很容易处理大位移，大转动问题。     

杆的加模态式有限单元法

为了提高杆单元精度和降低自由度,将静态有限单元线性特征值问题和动态有限单元高精度的优点有机的结合起来形成一种高精度的动力有限单元法,将杆元固有振动方程分解为满足单元边界条件的平衡方程和固支边界条件的振动方程两部分,前者的解即静态元的位移函数,后者的解为为本方法添加部分,由此得出的有限单元法只对静态元刚度阵和质量阵做添加式修改,求解过程不变,理论和算例均表明其有效性。     

用Cn群解梁弯曲问题

应用Cn群的表示理论，将分布多项式分解为正交特征分布多项式．周期函数采用正交特征多项式逼近．将均匀梁结构延拓并加上附加载荷，使梁的位移化为周期函数．利用正交特征分布多项式，逼近梁的位移函数．应用能量法求在载荷作用下梁位移的各个多项式的系数，通过边界条件确定附加载荷的大小．所述方法基本上为有限元方法，其逼近精度与有限元是一致的．此方法在求解中应用正交函数，因而大大减低有限元的计算量．该计算量与边界元相仿。