基于流变效应锚杆柔性支护在基坑中的应用

针对基坑工程预应力锚杆柔性支护的工程特点,依据流变力学理论,提出了一种新的粘弹塑性流变模型,建立了最小锚固锁定荷载的计算式.该模型体现了锚固体和基坑土体的流变效应以及面层、锚杆与基坑壁面的连接特性,并与有限差分程序FLAC3D结合,对锚杆、浆体的受力、安全系数和位移进行了数值计算.根据计算结果和现场监测,得出了预应力锚杆的最小锁定荷载、预应力锚杆筋材应力的不均匀分布和最大轴力位置、浆体剪应力的驼峰分布和面层的剪应变率及加固后坑体位移的分布等有用结论,其结果与现场监测基本吻合,数值计算能较好地反映实际情况,为有效的基坑支护提供了理论依据.     

锚杆长短相间布置形式对边坡稳定性的影响

采用基于拉格朗日元的强度折减法进行边坡稳定性分析,将锚杆布设形式分为长短相间型、一长两短型和一短两长型,研究长短相间锚杆的布置形式对边坡安全系数及滑动面位置的影响。研究结果表明:随着长锚杆长度增加,短锚杆长度减小,边坡的安全系数逐渐增加,潜在滑动面向边坡内发展;当长锚杆达到一定长度足以穿过滑动面且长、短锚杆的长度差较大时,才会出现长、短相间锚固效应;增加位置靠下的锚杆长度比增加相对靠上的锚杆长度更加有利于边坡安全系数的提高。     

空区贯通对大型地下采场开挖变形稳定性的影响

为分析某大型地下采场开挖稳定性,利用FLAC3D计算开挖过程中的变形和破坏情况,对比分析空区是否贯通2种方案下采场的应力-应变响应.研究结果表明:两者应力分布形式基本相同,且数值也大体相同.在空区以内2种方案得到的位移等值线云图的分布形式基本相同,但其位移有较大差别,大约为25 cm.在主采区和2采区贯通处,2种方案的位移形态有较大差别,方案1的位移趋势指向空区的拐角处,而方案2的位移趋势指向空区内部.各监测点位移曲线的分布形式基本相同,即先增大再减小的趋势.方案1的位移大于方案2的位移,是否开挖中部2采区520分段空区和中部2采区500分段空区对顶板沉降的影响较大.2种方案的塑性区分布基本相同,即沿着空区中央以弧状形式不断向外发展,但方案1空区顶板的破坏区域大于方案2空区顶板的破坏区域.     

岩石临界应变能释放率测试及其相关规律

利用Instron1342型电液伺服材料试验机,采用双扭常位移松弛试验对矿石、大理岩、二辉橄榄岩、花岗岩4组岩石的试件进行断裂力学参数测试,获得相应的临界应变能释放率.以试验数据为依据,分析这4组岩石的临界应变能释放率与弹性模量及抗压强度的关系.研究结果表明:随着弹性模量或抗压强度的增加,临界应变能释放率也相应增大,且呈很好的线性关系;所建立的关系可为由抗压强度估算临界应变能释放率提供依据与帮助.     

考虑流变固结效应和强度折减法的土质边坡安全系数

针对边坡的变形特点,探讨流变固结效应下土质边坡的稳定性,提出能完全反映土体流变3个典型阶段和非线性特点的流变模型—改进的西原流变模型。根据Terzaghi一维固结理论得出能反映流变固结耦合关系的流变固结控制方程和差分格式。利用强度折减技术分别建立流变作用和流变固结效应下强度折减法的计算式。并结合工程算例,得出Bishop法、常规弹塑性有限差分法、流变效应有效差分法和流变固结效应有限差分法的安全系数比较值。计算结果表明:流变固结效应下边坡的安全系数最大,Bishop法得到的安全系数最小,后者在工程设计中是保守的,研究结果对边坡的理论研究和工程实践具有一定的参考价值,建议在边坡工程的建设中应考虑流变和固结影响因素。     

桩顶竖向荷载作用下桩土响应的数值分析

为了研究桩土之间的相互作用机理,利用数值方法建立桩土计算模型,分析桩顶荷载作用下桩侧摩阻力分布、桩体轴力分布、中性点位置的变化规律以及桩周土体的位移.研究结果表明:桩侧负摩阻力沿桩身先增大后减小,并逐渐过渡到正摩阻力;随着桩顶荷载的增大,桩侧负摩阻力逐渐减小,中性点位置上移;桩体轴力沿桩身呈现先增大后减小的趋势;受到桩侧摩阻力的作用,位于地表的桩周土体沉降受到一定影响,其影响范围随桩顶荷载的增大而减小.     

采用边坡稳定性强度折减法分析弹性应变能突变判据

为分析采用强度折减法确定边坡安全系数过程中边坡弹性应变能随折减系数变化与边坡失稳破坏的内在联系,建立数值模型,记录边坡弹性应变能与折减系数关系曲线;通过对某边坡的分析,绘制弹性应变能与折减系数关系曲线.研究结果表明:采用强度折减法,当边坡处于稳定状态时,折减系数增大引起边坡变形增大,导致边坡体弹性应变能随之增大;但是,边坡岩土体能够承受的弹性应变能是有极限的,当折减系数增大到某一值时,边坡体的弹性应变能达到极限,再增大折减系数将导致边坡失稳破坏;边坡体弹性应变能与折减系数服从指数关系;利用弹性应变能与折减系数关系曲线得到的边坡安全系数与采用其他经典的方法所得边坡安全系数基本一致,弹性应变能随折减系数变化而变化的规律可以作为边坡稳定性强度折减法分析的失稳判据.     

考虑坡顶超载情况下的边坡剪胀效应分析

为了研究剪胀角ψ对边坡稳定性的影响,利用FLAC3D软件建立均质边坡模型,分析不同工况下ψ与安全系数F和滑动面之间的关系.研究结果表明:无坡顶超载p时,随着ψ的增大,F表现出先增大后减小的二次抛物线样式,滑动面上缘与坡顶的距离越来越小;随着内摩擦角的增大,由关联与非关联流动法则得到的安全系数的差值同样符合二次抛物线规律;有坡顶超载p时,随着p的增大,由非关联流动法则得到的F逐渐减小;内摩擦角增大引起ψ对F的影响不断滞后;p越大,滑动面越陡,上缘越靠近坡顶.     

岩体弱面注浆对边坡稳定性影响的模型及数值分析

针对实际工程中岩体边坡加固技术的不足,从边坡稳定内因出发,基于提高边坡岩体自身抗剪强度的思想,提出了压力注浆加固的方法.从力学机理出发,研究了注浆胶结体对加锚弱面力学性能的影响,在力学基础上为注浆工艺提供了论证.通过ANSYS建立数值模型,利用本文自编ANSYS-FLAC3D转换程序导入FLAC3D进行数值分析,在分别改变弱面抗剪强度参数c、φ值的条件下,得到c、φ与安全系数K之间的关系.分析结果表明,通过注浆提高弱面的c、φ值,能够从本质上提高边坡的稳定性.研究结果为岩体边坡压力注浆加固方法提供了可靠依据.图9,表1,参10.     

采空区对边坡稳定性的影响

采空区对地下开采与露天开采转换过程中的边坡稳定性存在一定的影响。为了研究空区对边坡稳定性的影响规律,利用强度折减法分析多种情况下边坡的稳定性。研究结果表明:空区在坡脚附近,边坡的安全系数降低达20%左右;边坡中部的空区对边坡的稳定性影响取决于空区几何中心相对于滑动面水平位置,空区几何中心在滑动带内将引起边坡稳定性增加,空区几何中心在滑动带外将引起边坡稳定性减小;空区在边坡脚下部时,在距边坡脚水平距离一定范围内,空区会引起滑坡体体积增大,边坡安全系数降低;在距边坡脚水平距离某一范围内的空区,由于自身顶板松动区的出现导致边坡体的下滑力降低,使边坡的安全系数增加;同一高度的空区,距坡面水平距离的不同会引起边坡滑动面位置发生改变;空区几何中心距离滑动面超过一定距离后,边坡的稳定性不再受空区的影响。该规律对地下开采与露天开采转换过程中的边坡工程施工具有一定的实践指导意义。