多结构面控制边坡锚固动力简化分析

锚固是边坡支护中的一种重要方法,目前的理论模型大都不考虑地震过程中边坡的响应状态,在边坡锚杆的锚固抗震机理方面存在一定欠缺。本文基于边坡及锚杆在地震作用下力的传递过程分析,提出了一种边坡锚杆动力简化分析模型;利用锚杆荷载分布解析解,分析了不同响应地震动、围岩属性等参数对锚杆受力的影响,从理论上进一步阐述了锚杆的抗震锚固机理。得到了如下结论：岩体的弹性模量和泊松比不是锚杆锚固能力的关键性因素,软岩对硬岩同样可以起到锚固支护的效果;锚杆能够提高岩体的整体性和自稳能力,对多结构面控制岩石边坡,应混合使用贯穿长锚杆和单结构面锚杆的优化锚固方式。     

基于机器学习的锚固岩质边坡变形预测

锚索锚固是一种广泛使用的边坡加固技术,锚固性能的研究是锚固的核心问题之一。利用有限差分程序建立324组物理力学参数不同的锚固边坡,组成包括锚索参数和岩土体性质参数的9维输入指标和以沉降位移和塑性区面积为输出指标的数据集,分析输入输出指标间的关系。随后用随机森林和神经网络方法学习数据并建立层状边坡变形预测模型。分析显示,边坡沉降位移和塑性区面积预测结果变化对锚索性质参数中锚索总长度变化最敏感,锚固力的变化影响最小;其次岩土体物理力学性质中边坡力学指标黏聚力、内摩擦角起主要影响作用,岩土体密度变化影响最小;对预测结果的误差分析表明随机森林变形预测模型预测准确性比BP神经网络变形预测模型高5%~10%;模型预测沉降的偏差率小于预测塑性区面积的偏差率。研究表明随机森林算法在锚固效果预测问题上更加具有适用性,通过建立预测模型可以快速预测锚固边坡沉降位移和塑性区面积,指导锚固方案优化和变形控制设计。     

岩质边坡岩体动力破坏数值模拟分析

汶川地震触发的大量岩质滑坡表明,坡顶岩体发生拉裂破坏,下部岩体发生剪切破坏。利用FLAC2D6.0的动力学模块对某岩质边坡在动荷载下的破坏进行了数值模拟分析,结果表明,对于岩质边坡、坡顶附近岩体发生的是以结构面的拉张破坏为主的破坏,坡体下部发生剪切破坏。     

顺层岩质边坡锚杆加固机理离散元分析

顺层岩质边坡广泛存在于水利枢纽工程建设活动中,节理等软弱面影响边坡的稳定性,通常需进行锚固,研究锚固机理对边坡锚固方案设计及施工意义重大.首先,将考虑胶结尺寸的微观接触模型植入离散元软件PFC2D,建立顺层岩质边坡模型,在此基础上引入三组不同长度的锚杆形成锚固边坡模型;其次,通过重力增加法模拟顺层岩质边坡锚固前后的破坏过程;最后,对比边坡锚固前后的安全系数、破坏过程中破坏形态和力链分布等,分析顺层岩质边坡的锚固效果和机理.结果表明,锚固后边坡的安全系数明显变大,边坡稳定性提高,锚固效果显著.锚固后边坡破坏形式基本不变,较未锚固边坡破坏所需时间长、滑裂面浅、滑坡量小.锚杆改善了边坡受力状态:锚固前,边坡内的拉力和压力都集中在岩桥;锚固后,锚杆承担了边坡内的大部分拉力,岩桥基本只承受压力.     

二级边坡锚杆锚固机理及稳定性研究

用极限分析上限法研究了锚杆加固二级土质边坡的锚固机理。通过对对数螺旋曲线破坏模式中各项能量耗散功率的计算,获得了锚杆抗力的上限解,并通过优化计算和参数响应的分析,获得了锚杆加固边坡的作用机理及各参数对加固效果的影响规律。研究结果表明:土体孔隙水压力和边坡坡角均对边坡稳定性有较为显著的影响;边坡锚杆所需要的最小锚固强度随着孔隙水压力和边坡坡角的增大而增大;锚杆的使用可显著地提高边坡的稳定性。     

基于正交试验的岩质边坡动力稳定性分析

在通过实地调研5.12大地震后汶川震区附近道路沿线的边坡失稳与地形地貌关系的基础上,总结地震引起的边坡失稳在该区域分布以沿河流水系呈线状分布;地震引发的滑坡多集中在坡度20°～50°范围的边坡上,开始滑动的位置大多发育在边坡的中上部。采用FLAC3D方法建立四川震区理县至小金公路工程中豹子嘴岩质边坡三维数值模型,以永久位移作为评价指标,在对四川5.12汶川MS8.0大地震中理县地震台实测地震波校正的基础上,对该岩质边坡在地震荷载作用下的动力稳定性进行数值模拟。计算结果表明:该岩质边坡在地震荷载作用下并未出现明显的拉应力区,主要以压-剪破坏模式为主。同时,采用正交试验设计方法,对该段边坡动力稳定性进行敏感性分析,敏感性由大到小的顺序为:坡比,水平地震加速度,竖直地震加速度,摩擦角,黏聚力。     

岩质边坡锚杆支护的三维稳定分析及工程应用

结合实际工程提出了一种岩质边坡锚杆支护的三维极限平衡分析方法,分析了锚杆的倾向对边坡稳定性的影响.采用所提方法对一个45 m高边坡的实际工程进行了稳定分析,并使用锚杆支护方法进行施工.锚杆上的测力计监测数据表明支护措施是安全可靠的,从而验证了所提方法的正确性.     

锚杆长度对反倾向岩质边坡稳定性影响

以某高速公路层状反倾岩质边坡为实例,采用双弹簧锚杆单元,通过FLAC^3D建立数值分析模型,探讨锚杆长度对边坡稳定性和滑动面的影响规律、锚杆在加固过程中的边坡位移响应,并对边坡锚固及锚杆轴力传递机理进行分析。结果表明,随着锚杆长度增加,边坡安全系数提高,竖向位移和水平位移均减小;锚杆长度变化不会对加固前边坡破坏模式产生影响,其潜在滑动面形状为直线型和折线型;锚杆越长,其轴力越大,且锚固位置在坡底时达到最大值;沿锚杆长度范围内锚杆轴力的分布表现为前端大于后端,先趋于稳定后逐渐减小。     

支护参数对锚固风化岩质边坡稳定性影响的数值分析

为分析不同支护参数对锚固高速公路风化岩质边坡稳定性的影响,通过FLAC3D软件建立数值计算模型,采用强度折减法计算不同支护参数下的边坡安全系数。研究结果表明,锚杆间距和锚杆长度有一定的相关性,当锚杆长度为6,9,12,15m时,对应锚杆间距分别取1.5,1.5,2,2m,锚杆加固效果较好;锚杆存在一定的有效锚固长度,在锚杆的有效锚固长度范围内,适当增加锚杆长度能够提高边坡安全系数;采用先短后长的长短相间和一级边坡采用短锚杆、二级边坡采用长锚杆这两种布设形式,能够更好地加固风化岩质边坡。     

耦合地震作用对锚固顺层岩质边坡响应分析

利用有限差分软件FLAC3D建立一个锚杆支护的顺层岩质边坡动力数值分析模型,通过分析坡面上的监测点位移响应和加速度响应在不同地震作用下响应,以及不同地震荷载作用下对锚杆轴力大小的影响;证明了竖向地震作用在边坡破坏中的作用。研究结果对锚杆支护边坡的抗震设计起到有益的启示作用。     

地震作用下层状岩质边坡动力响应

层状岩质边坡是川藏铁路沿线区域常见的地质体,边坡的地震稳定性对工程建设具有重要的影响.采用有限差分法软件FLAC3D建立顺层边坡及反倾边坡的数值模型,通过对比分析两种典型层状边坡的动力加速度响应,研究地震作用下层状边坡的动力响应特征及变形机理.研究结果表明:软弱夹层对层状边坡的波传播特征具有影响,使地震波在坡内传播过程中出现局部的放大效应;高程及软弱夹层对层状边坡的动力响应具有放大效应,相同高程条件下坡表的放大效应大于坡内;与反倾边坡相比,顺层边坡的放大效应随高程增加表现出强烈的非线性增加趋势;层状边坡的动力放大效应随地震动幅值的增加而增加,水平地震力作用下层状边坡的动力放大效应大于垂直地震力作用下层状边坡的动力放大效应;软弱夹层对层状边坡的动力变形特征具有控制性作用,最上层软弱夹层为潜在滑移面.     

顺层岩质边坡稳定性及预应力锚杆加固研究

运用FLAC3D软件建立顺倾向层状岩质边坡数值计算模型,采用强度折减法分析边坡稳定性与岩层倾角的关系。对自身稳定性不足的边坡用预应力锚杆加固,探讨边坡稳定性与锚杆倾角、锚固长度的关系。研究结果表明:采用预应力锚杆加固边坡时,存在一界限锚固长度Ldff:当锚固长度小于Ldff时,锚杆倾角对边坡的稳定性影响较小;当锚固长度大于Ldff时,锚杆倾角的影响明显增大;传统由极限平衡原理推导出的最优锚杆倾角公式未考虑锚固长度,但最优锚杆倾角受锚固长度的影响,在界限锚固长度以下,传统方法和数值方法得出的结果一致,但当锚固长度大于Ldff时,数值计算得出的最优锚杆倾角比传统方法得到的结果提高10°左右;布设锚杆时,若锚杆倾角过大,则锚杆将以受剪切为主,因而达不到加固效果,在工程加固中应予以注意。     

剪切滑移型反倾向岩质边坡锚固参数优化研究

以娄湘公路北侧反倾边坡为实例,采用有限差分软件FLAC3D建立数值模型,对不同锚固参数下反倾边坡的变形破坏特征和锚固力加固机理进行分析,揭示了各个参数与反倾边坡滑移变形特征的响应关系。结果表明：锚杆加固在坡底时对剪切滑移型边坡的变形起到主要控制作用,边坡抗滑移能力最高;锚杆越长,边坡变形量越小,锚杆锚固力随锚杆长度的增加而增大,边坡稳定性提高;在保持锚杆长度和锚固位置不变的情况下,锚固角增大可以使边坡锚固力增加,边坡稳定性提高,但影响很小。     

岩质边坡楔形体最优锚固角的计算方法研究

以岩质边坡楔形体为研究对象,研究其最优锚固角的计算方法。将楔形体边坡的安全系数作为目标函数,将锚固力的方向角度作为优化变量;并结合楔形体的平衡方程、结构面的屈服条件、边界条件等约束条件,提出一套使安全系数最大化的楔形体最优锚固角的计算方法。这种计算方法可以准确、简便的计算得到楔形体的最优锚固角,具有概念明确、计算精度高等特点,方便工程技术人员对楔形体的加固进行优化设计,以达到安全、经济之目的。     

软弱夹层参数对岩质边坡稳定性及锚固影响研究

运用FLAC~(3D)有限差分软件建立了含软弱夹层顺倾层状锚固岩体边坡计算模型,并利用改进的cable单元建模获取了锚固界面即砂浆-岩体界面和锚杆-砂浆界面上的剪应力,研究了地震作用下软弱夹层参数(数量、间距、厚度、倾角)对边坡锚固界面剪应力和边坡稳定性的影响.研究表明:随着软弱夹层参数的变化,边坡主破坏面位置不变,主要的破坏模式分为沿着主软弱夹层的整体性倾倒-滑移破坏和层间错动倾倒-滑移破坏.因两锚固界面的极限粘结强度不同,砂浆-岩体界面脱粘程度更大,这与工程实际相符合.锚固界面剪应力峰值和坡面永久位移随软弱夹层数量、厚度的增大而增大,随软弱夹层间距、倾角的增大而减小.该研究对相关工程有重要参考意义.     

岩石边坡中锚杆与地下水耦合的动力分析

基于对岩质边坡内锚杆与水体流固耦合问题的考虑,采用迦辽金法建立具有压缩性流体与固体流固耦合问题的动力有限元分析模型.通过在工程实例中的应用,表明随着地下水位的上升,岩质边坡随地震影响的反应增大,说明岩质边坡与水体的相互耦合对坡体结构地震反应影响显著.     

不同锚固方式边坡地震响应与动力有限元稳定分析

为探究地震作用下,边坡不同锚固方式支护效果的差异,考虑锚杆支护与锚杆+预应力锚杆复合支护两种锚固方式,建立三维边坡模型,分析边坡位移、加速度响应、以及锚杆的受力特征.按照平面应变问题考虑边坡稳定性,得到两种锚固方式下边坡安全系数时程曲线.结果表明:复合支护较锚杆支护可更有效限制边坡的变形和坡面峰值加速度PGA放大系数,两种锚固方式锚杆受力特性有所差异.相同地震动作用下,复合支护边坡安全系数较锚杆支护得到提高.     

全长锚固锚杆的受力分析

建立了全长锚固锚杆的简化模型,分析了锚杆的受力状态,对己有的“中性点”理论提出了一些不尽相同的看法.最后,表述了笔者对锚杆结构的观点.     

影响锚杆锚固效果因素分析

在岩石工程的锚固过程中,影响锚杆加固效果有许多因素：锚杆材料、锚杆结构、锚固方式、岩体性质和锚固参数等。对其影响因素的研究可以为岩石工程围岩的有效防护和具体的施工提供很有价值的参考。研究表明加锚前后围岩稳定性的改变将是锚固效果的直接反映。     

地震作用下含软弱层锚固岩质边坡界面剪切作用

针对地震作用下全长黏结锚杆锚固岩质边坡锚杆-砂浆界面上和砂浆-岩体界面上,即两锚固界面上的剪切作用,利用FLAC3D软件分别采用实体单元和接触面单元建立含软弱层锚固顺层岩质边坡数值模型,探究了水平向简谐波作用下两锚固界面上的剪切作用和锚杆轴力分布以及它们的演化规律。结果表明:采用实体单元和接触面单元相结合的建模方式可行,锚固界面剪切作用和脱黏破坏均可得到很好的体现和反映,两锚固界面上的剪应力和锚杆轴力的分布不均匀,软弱层处剪应力为零而轴力最大;随地震动持续输入,两锚固界面剪应力和锚杆轴力呈递增之势,锚固界面发生脱黏破坏并向锚杆两端发展,远离中性点的锚固界面得以调用,峰值剪应力向锚杆两端转移。揭示了地震作用下含软弱层锚固顺层岩质边坡破坏机理,对岩土锚固的研究和设计施工均具有重要意义。