隧道锚抗拔作用机理的室内模型试验

通过室内模型试验对隧道锚的抗拔作用机理和承载能力进行了研究,设计加工了隧道锚室内模型装置,通过多种配比材料的强度和变形试验确定了用于模拟隧道锚区现场围岩的相似材料,采用多种监测手段进行了隧道锚拉拔荷载作用下地表和围岩内部的变形、应变和应力监测.结果表明:在拉拔荷载的作用下,锚塞体顶部靠近地表的岩体先进入拉破坏,随着锚塞体的传力作用,锚塞体与围岩接触部位侧摩阻力逐渐达到极限,然后荷载逐渐传递到围岩内部,锚塞体附近围岩进入剪切破坏,个别部位为拉破坏,围岩破坏形态为从锚塞体底部向上发散的倒锥型破坏面.隧道锚承载能力由两部分组成:1锚塞体和围岩接触面的极限摩阻力;2围岩剪切-拉破坏的极限阻力,即夹持效应.50倍设计缆力下围岩处于弹性阶段,这表明目前的隧道锚设计是偏于保守的,存在进一步优化的空间.     

新型伞状锚的抗拔性能

针对现有抗拔锚杆承载力过小的不足,设计出一种新型伞状抗拔锚,并运用模型试验手段分析其抗拔性能及受力特点.试验结果表明,新型伞状锚的抗拔性能优于同等条件下的传统抗拔桩,且伞状锚锚头灌浆后的效果最佳.结合有限元模拟,明确了伞状锚的抗拔力主要由锚头兜住的土体质量以及兜住与未兜住土体之间的抗剪强度提供.基于试验和数值模拟分析提出伞状锚的极限承载力特征值估算公式,为伞状锚的工程应用奠定了理论基础.     

基于安全系数的地铁区问隧道合理埋深确定

如何综合考虑经济、安全两方面因素,确定地铁隧道的合理埋深,是地铁隧道修建的难点之一．结合青岛地铁某一区间隧道合理埋深设计,将强度折减法应用于地铁隧道合理埋深分析,计算得出不同埋深情况下隧道毛洞安全系数．考虑实际地质条件对不同埋深下地铁隧道毛洞安全系数的影响,由计算得到的不同埋深下隧道毛洞安全系数的变化规律,定量分析得出了适合青岛地铁该区间隧道的合理埋深范围．     

均质黏土中平板锚抗拔承载力研究

采用Abaqus软件中CEL技术对平板锚在均质黏土中的抗拔特性进行大变形有限元分析(LDFE).通过比较大变形有限元分析(LDFE)结果与离心机试验数据、解析解和数值计算结果,发现具有良好的一致性.通过研究不同参数下平板锚附近土体流动机制及其相应的抗拔承载力,分析平板锚埋置深度,长宽比和土体刚度的影响.分析平板锚附近土体流动机制及其相应的抗拔承载力可以发现:1)平板锚的抗拔承载力会随着埋置深度的增加而增加,并在达到临界深度之后保持稳定;2)平板锚的抗拔承载力随土体刚度的增加而增大,随着长宽比的增加而减小;3)当平板锚预埋深度达到一定深度时,可以观察到合理的土体流动破坏机理,相应的拔出承载力趋于稳定.     

螺旋锚垂直抗拔承载力室内试验研究

通过室内螺旋锚上拔模型试验，探讨了单节螺旋锚在砂土和粉土中的埋置深度和锚板直径对其上拔承载力的影响。提出了单节螺旋锚上拔破坏的模式及极限抗拔承载力的计算公式。经过比较，单节螺旋锚的极限抗拔承载力按本文中提出的公式计算，结果与试验实测值比较一致。     

正常固结黏土中圆形锚板抗拔承载力

以往对吸力沉箱锚板的抗拔承载力研究多集中在均质土中,并且很少考虑安装过程对承载力的影响．为此采用弹塑性大变形有限元法研究了该类锚板在正常固结黏土中的承载力,并考虑了安装过程对承载力的影响．在大变形分析中采用了RITSS技术,从而可以模拟锚板在土中的大位移过程．研究结果表明,在土体强度梯度k〉0．5kPa／m时,锚板底部与土体可以分开情况得到的承载力系数要低于不可分开情况下的承载力系数．锚板与土分离的条件与均质土中的分离条件基本相同．考虑安装过程得到的承载力要低于预置锚板的承载力．     

砂土中水平锚板抗拔特性试验研究

运用改装的试验装置和数据采集系统,对锚板在砂土中的抗拔特性进行系统的试验研究。分析不同砂土密实度条件下锚板抗拔力和位移的关系曲线特征,研究不同埋深比下抗拔力、破坏系数和破坏位移的变化规律,并根据破坏力与破坏位移随埋深比的变化趋势得到不同密实状态下的临界埋深比。研究结果表明:砂土密实度对锚板的抗拔性能有非常大的影响,增加砂土的密实度可以大幅度提高锚板的抗拔承载力,并显著减小锚板的位移变形;增加锚板的埋置深度同样可以大幅度提高锚板的抗拔承载力,但抗拔承载力的增加幅度受临界埋深比的限制,临界埋深比随密度增加有增大的趋势。以上试验结果可为建立锚板上拔预测模型提供参考依据。     

长抗拔灌注桩优化设计方法

在保证承载力的前提下,为了合理控制成本,从长抗拔灌注桩的工作机理出发,基于优化设计的数学模型,结合某工程抗拔桩的静载荷实验参数,提出了一个优化长抗拔桩几何参数的迭代算法,并且基于该算法优化了单桩几何参数。将优化结果与原设计参数进行对比分析,结果表明：优化设计的抗拔桩在满足承载力要求下,减少了桩身灌注体积,达到了工程经济化目标。该优化设计方法可行,可以应用于工程实际。     

等截面单桩的抗拔承载力的确定

本文介绍了抗拔桩的破坏模式，分析研究了等截面抗拔单桩极限载力的计算方法。其应用前景也很广阔。     

非线性破坏准则下法向受力条形浅锚抗拔力上限计算方法

在上限定理、相关联流动法则基础上,根据非线性破坏准则对法向受力条形浅锚极限抗拔力上限进行计算,其方法是:通过"切线法"引进变量,把锚板上填土的非线性抗剪强度指标ct和φt作为变量参数,对锚板上部填土建立含有变量的速度场,根据外力功率与内部耗能相等原理获得极限抗拔力的目标函数与约束条件;基于MATLAB软件平台,利用"序列二次规划算法"对该问题进行优化求解.计算结果表明:当非线性破坏准则变为线性破坏准则时,计算结果与实际结果相符;非线性参数对锚板的极限抗拔力有重要影响,对非线性岩土体进行线性简化不利于正确评价抗拔基础的承载性能,恰当引入岩土体破坏准则的非线性更加符合工程实际;提高岩土抗剪强度,加大锚板埋深,提高锚板板面粗糙度和锚板倾斜埋置均有利于提高法向受力浅埋条锚基础抗拔承载力.     

抗浮土锚设计工程方法

随着地下空间开发,高地下水位条件下的地下工程抗浮问题,已经成为现代化城市建设引人注目的课题。作为抗浮措施之一的土锚,国外已经普遍采用,国内才刚刚起步。目前尚未有一个土锚抗浮的具体设计计算方法。本文根据国内外土锚抗浮工程的实例以及土锚抗拔试验资料的分析研究,从理论上加以归纳,总结出土锚抗浮设计的实用工程方法。并以实例闸明土锚抗浮设计的方法与步骤。本文的设计方法可用于土锚抗浮工程的初步设计和工程设计,也可以作为土锚抗浮设计方法进一步研究的参考。     

基于有序聚类的强度折减法安全系数确定方法

 为准确获取强度折减法中位移-折减系数关系曲线中的突变点,引入有序聚类分析方法,以确定安全系数。首先介绍了强度折减法,指出了目前确定安全系数的各种失稳判据存在的问题。鉴于系统模式在突变破坏点前后发生了变化,特别是位移和塑性应变急剧增大,尝试用有序聚类分析法找出该突变点。针对常规Fisher最优分割法不适用于渐进趋势,结合“回归类”聚类思想,将拟合的一次多项式作为聚类中心,残差平方和作为回归类直径,建立起新的有序样品回归类聚类方法。利用该法将位移-折减系数序列分为稳定段和失稳段,从而确定突变点,采用对应的折减系数作为系统的安全系数。用该方法对澳大利亚计算机应用协会(ACDAS)的经典边坡考题EX1(a)进行了研究,计算出的安全系数和Flac3D内置强度折减模块(Solen fos)的计算结果一致,证明了方法的可行性。最后,在基础上建立了更方便实用的系统稳定状态的判别式。     

多盘土锚抗拔特性FLAC3 D数值模拟分析

多盘土锚是通过气囊膨胀带动凸块在钻孔壁表面形成凹窝,灌注水泥浆形成多盘土锚,该土锚与现有土锚的区别在于:沿着现有土锚柱体表面每隔一定间距设有盘体,与现有土锚相比不仅受到摩擦力作用,而且锚盘迎土面受到被动土压力作用。为研究该土锚的抗拔特性,对其水平方向的承载力、位移、侧摩阻力及荷载传递规律等问题进行了数值模拟分析,研究表明,多盘土锚的轴力在锚盘处变化突出,锚盘分担荷载最大可达到总荷载的70%,与等长等截面现有土锚相比,当多盘土锚与等截面土锚发生破坏时,多盘土锚相较于等截面土锚承载力提高了85%,与等截面土锚相比,多盘土锚的极限承载力大幅提高,锚头位移明显降低。     

板式地锚的抗拔稳定校核方法比较

板式地锚主要有土重法和土压法两种抗拔稳定校核方法,在同样的输入参数下,土重法计算结果偏大,土压法计算结果偏小,该文分析了两种校核方法的使用条件和异同,通过安全系数取值,将两种技核方法结合起来,以便于工程施工及应用.     

隧道岩体稳定性的非线性单元安全系数分析

为了采用非线性准则(巴顿准则)定量描述隧道岩体的稳定性,首先通过理论分析,推导巴顿非线性准则和摩尔库仑线性准则之间的关系,得到采用巴顿准则参数节理粗糙系数JRC和岩体压缩强度JCS表征的岩体剪切强度参数黏结力c、内摩擦角φ和巴顿准则参数表征的单元安全系数Ke;然后,利用有限差分软件FLAC3D建立隧道开挖计算模型,基于其内置的FISH语言,编制巴顿准则下非线性单元安全系数Ke计算程序,并对比Ke≤1的区域和FLAC3D塑性区分布。研究结果表明:Ke≤1对应的区域和由FLAC3D计算得到的塑性区域大致相同,从而验证了所推导的基于巴顿准则参数的单元安全系数公式的正确性以及所编制程序的可行性;单元安全系数Ke能够表征各个单元的破坏程度,优于塑性区判定标准。     

利用应力、强度模型确定安全系数

提出一种通过可靠性分析计算安全系数的方法,它不仅适用于应力、强度正态分布,也适应于应力、强度非正态分布,但必须利用应力、强度的分布干涉理论,将分布曲线干涉部分转化为等值的正态分布,通过举例,进一步说明该方法适合于压力容器的设计。     

法向承力锚极限抗拔力影响因素的二维有限元分析

法向承力锚(VLA)是一种新型深海工程系泊基础,锚板的极限抗拔力是反映其工作性能的主要指标.基于假设海底软黏土为符合Mises屈服准则的理想弹塑性材料以及锚板为一刚性体,采用大型有限元软件ABAQUS建立二维有限元模型,利用接触对模拟锚板与周围土体间的相互作用.从锚板粗糙程度、埋置深度、埋置角度、宽厚比以及荷载作用位置等多角度研究影响VLA极限抗拔力的因素及其影响规律.结果表明:当锚板埋深较小时,法向承载力系数随着锚板埋深和埋置角度增加而逐渐增大;当法向荷载作用在锚板形心处时其法向承载力系数大于法向荷载作用在非形心处时的法向承载力系数.     

扩体抗拔构件承载力计算方法研究

目的分析扩体抗拔构件破坏模式,并以此建立承载力计算方法,为扩体抗拔构件工程实践提供参考.方法通过大比例尺室内模型试验,研究扩体抗拔构件的破坏模式,将扩体抗拔构件分为浅埋和深埋两种形式,分析其拉拔破坏特征.基于局部指数函数滑裂面假设,利用土体的极限平衡,建立浅埋扩体抗拔构件抗拔承载力的计算方法;根据Vesic圆孔扩张理论,建立考虑扩体段顶阻对其侧阻影响的深埋扩体抗拔构件抗拔承载力的计算方法.结果用建立的计算方法对室内试验模型及现场试验实例进行抗拔承载力计算,计算结果与实测结果较为一致.结论建立的扩体抗拔构件承载力计算方法分为浅埋和深埋两种形式,符合扩体抗拔构件破坏规律,算例计算承载力与实测承载力的基本一致性表明建立的计算方法合理可行,可为扩体抗拔构件工程实践提供参考.