武汉鹦鹉洲长江大桥1#墩群桩承载特性分析

根据武汉鹦鹉洲长江大桥1#墩44根超长哑铃型群桩基础工程,利用弹塑性有限元,对群桩沉降、桩身应力分布进行了数值计算,并分析了土体弹性模量、粘聚力以及内摩擦角等参数对群桩承载特性的影响.研究结果表明:该群桩基础的沉降量中间较两侧大,竖向应力沿桩身由上向下递减;桩基承载力随土体弹性模量、粘聚力和内摩擦角的增加而变大.     

悬臂式挡土墙地震主动土压力拟动力分析

地震作用下悬臂式挡土墙主动土压力的计算十分重要。为了分析悬臂式挡土墙在地震荷载作用下主动土压力分布情况,基于滑楔体平衡理论,考虑水平、竖向地震力随时间变化对地震主动土压力的影响,运用拟动力学方法,推导出地震主动土压力、第二临界破裂角的计算公式,并研究挡土墙后填土的内摩擦角和粘聚力、挡土墙与后填土之间的摩擦角和粘聚力、墙体倾角等参数对地震主动土压力系数和临界破裂角的影响。研究结果表明:第二临界破裂角随竖向地震力系数、挡土墙后方填土内摩擦角的增大而增大,随水平地震力系数、挡土墙与后方填土摩擦角的增大而减小;地震主动土压力随水平、竖向地震力系数的增大而增大,随挡土墙后方填土内摩擦角的增大而减小。     

锚固边坡稳定性因素敏感度分析

采用正交数值试验法,基于极限平衡法进行了不同因素组合条件的稳定性研究。通过K98+560路堑边坡实例分析,认为该锚固坡体稳定计算参数的敏感性由大到小为:内摩擦角、粘聚力、重度、锚索间排距、桩间排距、预应力大小、锚固段长度依次递减。岩土体的抗剪强度指标是影响边坡稳定的最重要参数,其参数变化对边坡的稳定性影响最大。同时强调工程设计中应充分重视支挡结构参数的选取,但是单纯依靠增加锚索锚固段长度来提高稳定性意义不大。     

土遗址用变径木锚杆锚固机理数值模拟研究

基于室内拉拔试验的物理模型,利用FLAC^3D建立变径木锚杆拉拔数值计算模型,分析了变径木锚杆锚固系统的荷载传递规律、界面剪应力分布和传递规律、浆体土体应力场和位移场,并通过数值试验研究锚孔直径、锚杆直径和锚固长度对锚固效果的影响。研究结果表明：数值试验结果与室内拉拔试验结果较为吻合,证明数值模拟木锚杆拉拔过程的可行性和科学性;木锚杆浆体界面剪应力沿锚固段分布不均,主要集中在锚固段顶端和末端的0.1 m范围内,末端界面剪应力呈增大的趋势与其变径的结构特征有关,其变径的特点在一定程度上提高了木锚杆的抗拔力;变径木锚杆同时具有拉力型和压力型锚杆的特征,径向具有剪胀作用;锚固影响因素中锚孔直径、锚固长度对木锚杆抗拔力影响显著,而锚杆直径对其影响相对较小;提出了木锚杆极限抗拔力计算公式。     

松软煤体中锚杆支护锚固体形成机理分析

通过对松软煤体锚杆支护稳定性影响因素分析,利用数值模拟方法研究了松软煤体中锚杆作用机理,进而分析了松软煤体中锚固体形成条件.结果表明,高预紧力锚杆支护作用下,树脂端锚体与松软煤体间的错动、滑移及在应力重新分布过程的锚杆滑脱与护表构件失效是松软煤体中锚杆支护失效的主要原因;松软煤体进行单根预紧力锚杆锚固后,锚杆轴向应力、附加应力场及位移场随预紧力提高而增大,但附加应力场(锚固体)成型范围受预紧力限制,即随着预紧力(40 kN→60 kN→80 kN)增加,自由段两端附加应力场(锚固体)会出现"一定程度叠加→较大叠加范围→不能相互叠加"的过程,整体锚杆自由段轴向应力分布均匀;多根预紧力锚杆支护产生的附加应力场相互叠加形成锚固体,松软煤体强度特征是形成锚固体的首要条件,可控条件为松软煤体强度与锚杆(较小)预紧力的匹配、增加锚杆长度与支护密度.     

基于FLAC~(3D)强度折减法计算结果的影响因素分析

FLAC~(3D)强度折减法是分析边坡稳定性的有效手段。应用均匀设计的试验方法分析黏聚力、内摩擦角、弹性模量、泊松比、剪胀角、抗拉强度等因素对强度折减法计算结果的影响。试验结果表明:弹性模量、泊松比、剪胀角、抗拉强度对计算结果影响不明显,特别是弹性模量、泊松比、抗拉强度对计算结果的影响几乎为零;黏聚力、内摩擦角对计算结果有着显著的影响,并且内摩擦角对计算结果的影响程度大于黏聚力的影响程度。这一结论可以作为修正强度折减系数的依据,从而完善强度折减法。     

风化岩体中压力型锚索抗震性能的数值模拟分析

为了更加精确地研究风化岩体中压力型锚索的抗震性能,通过FLAC3D软件对风化岩体中压力型锚索的动力响应进行了数值模拟。在地震荷载作用下,数值模拟研究了风化岩体的弹性模量、泊松比、凝聚力及内摩擦角对注浆体受到的压应力和接触面上的剪应力的影响,得到了注浆体受到的压应力时程曲线和接触面上的剪应力时程曲线及其规律。结果表明:在地震荷载和预应力荷载共同作用下,风化岩体的弹性模量、凝聚力及内摩擦角的变化对注浆体受到的压应力峰值和接触面上的剪应力峰值的影响较大,而泊松比的变化对注浆体受到的压应力峰值和接触面上的剪应力峰值的影响很小。研究成果丰富了压力型锚索锚固机理内容,对压力型锚索的抗震性能分析具有参考价值,可供工程界参考。     

压力型可回收式锚杆锚固段应力分布

利用弹性力学理论计算了锚固体因轴向压缩导致径向膨胀而产生的径向应变,并与土力学理论相结合计算出砂浆体挤压周围岩土体产生的径向应变。根据锚固体与周围岩土体边界面上的变形协调假定,推导出了压力型可回收式锚杆锚固段应力分布的理论解,并与现有理论结果进行对比。结果表明：理论解比现有理论结果更加贴近实际。基于理论解讨论了锚固体与岩土体弹性模量之比E₁/E₂、岩土体泊松比μ、锚固体外半径R对锚固段上的峰值剪应力及其应力分布范围的影响。结果表明：E₁/E₂、R越小,μ越大,峰值剪应力越大,剪应力分布范围越小。     

围压对锚杆砂浆锚固力影响的试验研究

锚杆作为边坡支护的一种常用手段,其抗拔力受周围岩土体围压影响,进而影响边坡稳定.针对围压对砂浆试件锚固力的影响及其破坏形态进行试验研究,得出以下结论:单向围压力在0～100kN范围内,随着围压力值的增大,抗拔力逐渐增大;当单向围压力达到70～90kN时,抗拔力增长趋势较围压力0～70kN时逐渐放缓;随着围压力的增大,试件破碎程度逐渐减弱,从砂浆碎裂、锚杆拔出到砂浆只有裂隙、锚杆脱粘,而不碎裂.     

基于ANSYS对比分析压力型与拉力型锚杆承载特性

基于Coulomb摩擦模型与DruGker-Prager屈服准则,建立了拉力型锚杆及压力型锚杆的非线性有限元模型,对比分析了不同荷载作用下2种锚杆的承载特性．研究结果表明,在不同的荷载作用下,压力型锚杆的轴力及其杆体剪应力随锚固深度的变化曲线与拉力型锚杆的轴力及其杆体剪应力随锚固深度的变化曲线存在着明显的差异,且2种锚杆的锚固体外侧剪应力的变化曲线同样有明显差异．拉力型锚杆的锚固体外侧剪应力峰值出现在锚固体外端,压力型锚杆的锚固体外侧剪应力峰值出现在锚固体内端;压力型锚杆的荷载．顶端位移曲线近似呈线性关系,而荷载．承载板位移曲线则呈现明显的非线性;压力型锚杆的张拉性能大大优于拉力型锚杆．两者的破坏模式一致,均为土层的剪切破坏．     

基于ABAQUS和正交试验的隧道围岩稳定性分析

在城市地铁施工过程中,为了保证围岩的稳定性,以某市地铁10号线某车站区间作为研究对象,采用CRD法进行施工,利用有限元软件ABAQUS建立隧道三维模型,经过数值模拟计算得到在不同施工时步下围岩应力场、位移场和衬砌的受力情况.在数值模拟的基础上运用正交设计法分析影响围岩稳定性的因素.结果表明,随着隧道在不同施工时步下进行开挖,围岩的应力呈现逐渐降低的趋势,围岩的位移呈现逐渐增大的趋势.通过极差和方差分析,得到影响围岩稳定性因素的重要性排序依次为弹性模量、粘聚力、泊松比、内摩擦角和膨胀角.     

均匀设计在物理模型试验相似材料配比试验中的应用

在物理模型试验中,相似材料的配制及试验对模型试验的成功与否具有重要的作用.基于均匀设计方法,以松香含量、砂∶重晶石粉、铁粉含量、石膏含量作为正交设计的4个因素,每个因素设置6个水平,设计了6组材料配比方案,进行了室内单轴压缩、劈裂和直剪试验,获得了不同配比相似材料的容重、抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比、内摩擦角和黏聚力等物理力学指标.结果表明,配制的相似材料的物理力学参数覆盖的范围较大,能够满足不同岩体性质物理模型试验对相似材料的要求;结合工程实例,基于相似材料试验结果,进行了物理模型试验的设计和相似材料配比方案的选择.     

饱和度对砾质土性质影响三轴试验研究

对糯扎渡土石坝心墙砾质土料进行了不同饱和度条件下三轴不固结不排水剪切试验,对非饱和砾质土的应力应变及强度特性进行了研究。结果表明,相同围压下,试样的变形模量随着含水率增大而逐渐减小;试样的强度随着含水率的增加而减小;试样的粘聚力和内摩擦角均随含水率增加而线性减小,且粘聚力比内摩擦角减小幅度较明显。     

Erosion characteristic of slope sandstone soaking in acid mine drainage

Acid mine drainage（AMD） is one of the main reasons of slope instability in chemical mines with high sulfide. The pH values of the solution inside the mining pit decrease with the increasing of distance from ore body and vary from 1.2 to 4.6, according to the results of the water environmental investigation and the composition test of the slope sandstone in Xinqiao Pyrite Mine. Comparative experiments between original sandstone and AMD eroded sandstone samples show that after AMD erosion the uniaxial compressive strength and elastic modulus decrease by 30%-50% and 25%-45%, respectively, the cohesion and internal friction angle decrease obviously, and the Poisson ratio fluctuates between 0.20-0.29. The greater joints development, the higher residual stress after peak value, and the longer time to damage. Besides above, the reaction mechanism analysis of AMD eroded sandstone shows that the fillings in joints and fissures of sandstone are frequently decomposed and polyreacted, resulting in changes of interior molecule structure and fi＇amework composition, and decreases of cohesion and angle of internal friction between rock structure interfaces.     

不同围压下灰岩力学特性及破坏力学模型研究

为了研究围压对灰岩力学特性及破坏力学模型的影响,采用MTS815对完整灰岩岩样进行三轴压缩试验。基于岩样宏观破坏形式,建立张拉剪切破坏模型,构建峰值强度与围压关系表达式;讨论张拉剪切模型与纯剪切模型对岩石剪切强度参数值（粘聚力与内摩擦角）的影响。研究结果表明：岩样弹性模量、抗压强度及残余强度均随围压升高而增大,且残余强度与围压呈非线性相关;当岩样最终破坏时,环向应变与轴向应变比值随围压升高呈负指数降低;一定围压范围内,岩石抗压强度受剪切强度参数和抗拉强度影响;张拉剪切模型确定岩石剪切强度参数值随破裂角增大而增大,与纯剪切模型相比,数值均较小。因此,低围压时,考虑岩石破坏模型具有一定的实际意义。     

卵石几何特性对其地层变形性能的影响

成都地铁1#线穿越区域为典型卵石地层,通过现场筛分实验及数字图像技术对卵石几何特性进行统计分析.地铁沿线卵石直径和扁平度平均值分别为38.23 mm和1.54,都近似服从截尾正态分布,卵石长轴与水平面的夹角平均为32.72°.通过数值实验研究了卵石几何特性对卵石地层等效弹性模量的影响,结果表明:随着卵石面积百分含量的增加,等效弹性模量增加;随着卵石主轴与水平面夹角的增加,等效弹性模量增加;随着卵石扁平度的增加,等效弹性模量减小.在应变均匀性假设的基础上,推导出等效弹性模量理论预测公式,理论分析与数值计算比较接近,可以用来初步判断卵石地层等效弹性模量.     

Dynamic response law about gravity retaining wall to seismic characteristics and earth fill properties

In order to find the dynamic response laws of retaining walls affected by certain earthquake loads, the influence of the seismic wave characteristics and sub-grade fill parameters (including the foundation surface slope) were focused on, and a series of tests were performed. The results show that the maximum stress of the retaining wall decreases as internal friction angle, foundation slope, filled soil cohesion and the biggest dynamic elastic modulus increase, while it increases with the seismic frequency and seismic input peak dropping. The addition value of dynamics earth pressure increases when seismic frequency and seismic input peak are reduced, while it decreases when the filled soil cohesion and internal friction angle rise. Meanwhile, dynamic elastic modulus and foundation slope have no obvious influences on addition value of dynamics earth pressure. The slope will be instable if the seismic input peak exceeds 0.5g and be disruptive if seismic frequency is larger than 2.5 Hz. The mid-lower parts of retaining walls are in most heavy and obvious response to these factors, which reveals the mechanism of “belly burst” in retaining wall that appears commonly in practical projects.     

Mechanical mechanism analysis of tension type anchor based on shear displacement method

Based on the fact that the shear stress along anchorage segment is neither linearly nor uniformly distributed, the load transfer mechanism of the tension type anchor was studied and the mechanical characteristic of anchorage segment was analyzed. Shear stress-strain relationship of soil surrounding anchorage body was simplified into three-folding-lines model consisting of elastic phase, elasto-plastic phase and residual phase considering its softening characteristic. Meanwhile, shear displacement method that has been extensively used in the analysis of pile foundation was introduced. Based on elasto-plastic theory, the distributions of displacement, shear stress and axial force along the anchorage segment of tension type anchor were obtained, and the formula for calculating the elastic limit load was also developed accordingly. Finally, an example was given to discuss the variation of stress and displacement in the anchorage segment with the loads exerted on the anchor, and a program was worked out to calculate the anchor maximum bearing capacity. The influence of some parameters on the anchor bearing capacity was discussed, and effective anchorage length was obtained simultaneously. The results show that the shear stress first increases and then decreases and finally trends to the residual strength with increase of distance from bottom of the anchorage body, the displacement increases all the time with the increase of distance from bottom of the anchorage body, and the increase of velocity gradually becomes greater.     

离散裂隙网络对岩体力学特性影响数值模拟研究

为了研究结构面对破碎岩体力学参数的影响,以溧阳抽水蓄能电站地下厂房工程建设为例,在现场围岩地质条件、岩体结构特征及岩体质量分级等研究的基础上,分别选取主厂房顶拱、上游边墙和下游边墙三处裂隙的密度、迹长和倾角等参数进行统计,基于Monte-Carlo法构建离散裂隙网络,最后通过三轴压缩试验离散元模拟研究离散裂隙网络对岩体...     

基于弹塑性分析的浅埋盾构隧道地表沉降控制

目的为更准确地预测浅埋盾构隧道引起的地表沉降,探求相应的沉降控制措施．方法基于均质半无限空间假定,将浅埋单孔盾构隧道二向非等压初始地应力场分解为均匀应力场和单向应力场。利用弹塑性力学的Lame公式和Kiersch公式及摩尔一库仑屈服准则,定义了弹塑性解的位移边界条件．将控制地表沉降两大措施成功地应用于北京地铁十号线浅埋盾构隧道地表沉降预测及控制．结果得出适合浅埋隧道地表沉降预测的弹塑性计算式,对弹塑性计算式的分析显示,隧道围岩的弹性模量E和黏聚力c越大,地表沉降越小;泊松比纵内摩擦角φ和膨胀角沙越大,地表沉降也越大．提出通过减少围岩扰动和提高围岩性质两种控制盾构隧道地表沉降的方法．结论研究成果能较好地应用于浅埋盾构隧道的地表沉降预测及控制．