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。     

软质岩中压力型锚索锚固段应力分布特征

为了研究软质岩中压力型锚索锚固段应力分布和传递规律,进行了足尺现场试验。制作了与实际工程条件相似的试验锚索,在试验锚索的锚固段砂浆体中按一定间距设置了应变砖,记录了在不同张拉荷载下各测点的应变情况,测得压力型锚索锚固段的轴向应变和径向应变分布曲线。通过对试验结果进行分析处理,得到了锚固段与围岩界面剪应力分布曲线。测试结果与已有理论计算结果比较吻合。分析结果表明,在软质岩条件下,承载板附近的锚固体出现了明显的三向应力状态;锚固体中应力传递长度较短;注岩界面剪应力峰值可以达到较高的水平;随着荷载增大,剪应力有向前转移扩张的趋势。     

不同参数大尺度注浆体试件力学特性与失稳机制

通过对3组18个大尺度注浆体试件进行单轴压缩力学试验与X射线衍射分析,研究了破碎岩块粒径、注浆液水灰质量比与注浆压力对注浆体试件抗压强度、轴向变形与横向变形的影响机制,分析了岩浆界面过渡区矿物成分,探讨了不同注浆体试件基本失稳模式.结果表明:随着粒径范围增大,注浆体强度、轴向应变呈"凸"形状态,横向应变相反,粒径从1～2 cm增加到3～4 cm,注浆体强度提高了48.32%;随着水灰质量比增加,注浆体强度、轴向应变呈指数衰减形态,横向应变呈"凸"形趋势,水灰质量比从0.67增加到1.00,注浆体强度衰减了30.09%;随着注浆压力增大,注浆体强度、轴向应变与横向应变均呈微小增加趋势,轴向应变增幅小于1%;注浆压力从0.5 MPa增加到1.5 MPa,强度提高了10.78%;不同注浆压力与水灰质量比促进了岩浆界面矿物成分发生化学变化,增强了界面胶结强度与整体承载强度;3组注浆体试件呈5种基本破坏形态分布,表现为3种失稳模式.     

混凝土粗糙度对CFRP与混凝土粘结性的影响

采用单剪拉拔试验分析碳纤维布复合材料(Carbon fiber reinforced polymers,CFRP)加固混凝土结构因不同的混凝土表面处理而出现不同的粘结界面破坏形式,以及对粘结强度的影响．着重根据粘结-滑移关系曲线分析在不同应力作用下碳纤维布复合材料的应变和应力分布,以及剪应力在界面的传力机理．试验结果显示,混凝土表面的处理对CFRP加固混凝土结构的粘结性能影响较大,单剪试验中粘结剥离破坏过程具有明显的规律性．最后,根据试验结果提出建议以供FRP加固混凝土结构工程应用参考．     

应变速率对注浆体力学特性影响规律

为研究微震荷载作用下注浆加固体力学特性,以裂隙倾角30°、宽度4 mm的红砂岩裂隙注浆体为研究对象,借助岩石三轴伺服压力机进行变应变速率(10^-5 ~5×10^-3 s^-1)单轴压缩试验;然后从能量耗散、裂纹扩展及破坏形态等3个方面,分析变应变速率对注浆体力学特性的影响规律及机理. 研究表明:随着应变速率的增加,注浆体的峰值强度、弹性模量均随之而增大;且峰值强度与应变速率呈指数函数关系变化;注浆体受应变速率影响的响应分为敏感应变速率阶段和滞缓应变速率阶段,主要差异在于峰值强度变化率和弹性模量变化率;随着应变速率的增大,注浆体的总能量在增大;压密阶段是影响不同应变速率下注浆体力学特性的主要阶段;敏感应变速率阶段和滞缓应变率阶段中的压密阶段主要区别在于积散比大小,积散比进一步决定产生裂纹的多少和分布区域与规律;耗散能密度对注浆体破坏脱落面积以及粒径分布影响较大,耗散能密度越大,碎块越以大块为主(粒径大的比率逐渐增加),滞缓应变率阶段耗散能密度较敏感应变率阶段大,其破碎块体较敏感应变率阶段大. 研究在裂隙注浆加固体的变应变速率影响下力学特性,从能理原理、分形理论角度得到了其影响机理.     

不同地质条件下压力分散型锚索的试验分析

以泉三高速公路高边坡锚固工程为例,从压力分散型锚索的结构特点和试验目的入手,着重分析锚索现场基本试验的具体过程。通过试验分析,确定锚索的安全系数及粘结强度,获取在不同地质条件下锚索锚固过程中的动态试验信息。     

资兴高速K21段顺层岩质边坡支护过程数值模拟研究

以资兴高速K21段顺层岩质边坡为研究对象,借助现场调查、数值模拟研究段边坡的开挖和支护过程,对各阶段的稳定性、位移、应力等的变化规律进行分析,验证了开挖、支护设计的合理性以及边坡加固的安全性,研究了边坡在开挖支护过程中应力应变规律。结果表明,顺层岩质边坡开挖扰动开挖破坏了边坡原有的应力分布,导致岩体产生裂隙损伤和变形,并逐渐扩张,弱化岩体和层面自身的强度。同时,边坡开挖,直接破坏了边坡原有的连续受力体系,由于软弱层面的抗剪强度较低,从而导致岩层沿开挖揭露的软弱层面整体下滑。锚索框架一方面通过对坡体的位移的控制作用,增加坡体的稳定性,另一方面通过预应力锚索把层状岩体锚固在一起,使得各层之间摩阻力增大,内应力和挠度大为减少,大大提高了层面的抗剪强度。     

预应力锚索对均质岩体的加固效应模拟试验研究

本文采用相似材料模型试验方法研究了单根预应力锚索对均质岩体的加固效应，给出了在三种不同长度的锚索作用下，岩体中受力变形规律，分析了锚索长度、预应力数值等对加固效应的影响，并与有限元计算结果作了对比。     

土层锚杆模型试验研究

针对土层锚杆应力分布的复杂性,进行室内模型试验,利用所得数据,绘制了拉力型锚杆和压力型锚杆杆体全长上的应变分布曲线、同列锚杆锚固段末端点以及坡面处的应变分布曲线。在所得曲线的基础上,对坡体中锚杆的应力分布特征以及变化规律进行了分析及讨论,从而对其工作性能和加固机理进行初步研究。介绍了锚杆上剪应力分布的理论解,并将试验结果与理论分析结果进行了对比,两者基本吻合,验证了本试验结果的合理性和可靠性。     

预应力锚索锚固效应数值模拟分析

采用FLAC3D对预应力锚索在岩体中形成的附加应力场分布特征进行了数值模拟.研究结果表明：在一定预应力条件下,单根锚索在岩体中形成了类似＂8＂字型的附加应力场,锚固段剪应力分布曲线大致呈负指数形式递减,而随着预紧力量级的增加,剪应力向纵深方向转移;群锚形成的压应力区相互叠加,连成一体,形成＂碗型＂压缩加固带,锚索预应力及主动支护作用几乎扩散到整个自由段.     

风化岩体中压力型锚索锚固长度设计方法

针对压力型锚索设计的理论方法是建立在均质岩体的这一假设,考虑到实际工程中风化岩体是非均质且连续的这一特性,结合横观各向同性体在点荷载作用时的应力特征,推导了压力型锚索在风化岩体内的剪应力表达式,并在此基础上建立了压力型锚索锚固长度的设计方法,使修正后的设计方法更加符合实际工程。通过数学回归方法获得了实际工程的物理参数,采用修正后的设计方法进行了算例分析,结果表明修正后的设计方法非常符合实际工程情况。     

基于现场抗拔试验的锚索动态反馈设计法

为建立一种比常用均匀设计法和基于积分原理的非均匀设计法更易获得可靠设计参数的新锚索设计方法,基于锚索的荷载传递原理和锚固段注浆体与围岩接触面的本构模型,推导了比较符合工程实际的锚索P-S理论曲线关系,并在此基础上提出了锚索的动态反馈设计法,给出了详实的实施路径和算法示例.该法的设计参数,如锚固段接触刚度、接触面弹性剪切位移等,通过在施工中不断进行、且能综合反映复杂工程条件的现场抗拔试验所获P-S曲线求得,并能进行基于允许塑性变形的定量设计.算例结果表明,传统均匀设计法获得的设计结果往往比较保守,而该法所获设计参数和设计结果更为合理,值得在更多工程实践中检验甚至推广应用.     

预应力锚索在滑坡治理中的应用研究

在分析预应力锚索加固边坡机理的基础上。分析确定预应力锚索的设计计算参数。如锚固力及锚固角等，着重研究了粘结剪应力非均匀分布情况时锚固长度及锚索间距的确定问题，并以公路边坡加固工程为例，说明预应力锚索加固边坡的合理性及可靠性。探讨预应力锚索在滑坡治理中的应用问题。为预应力锚索在加固工程中的应用提供有益的借鉴．     

FLAC3D的锚杆拉拔数值模拟试验

为研究锚杆锚固力主要影响因素、锚杆拉拔过程中的整体失稳的规律等,采用三维显式有限差分法,建立锚杆拉拔数值仿真模型,进行一系列计算机模拟.结果表明:数值模拟计算的结果和现场试验得到的结果基本吻合,表明数值模拟锚杆拉拔过程是可行的;锚杆拔出的过程是慢慢滑移到突然整体失稳过程;锚杆锚固效应随着锚固剂的摩擦角、粘结力和有效围压的增加而增强;锚固剂所受的剪切应力分布规律随锚杆拉拔过程而改变,在拉拔初始时,自由端至锚固端,自由端锚固剂处的剪切应力为最大,锚固端处的剪切应力为最小接近为零,随着锚杆拉拔的进行,自由端处锚固剂与锚杆的界面屈服点首先达到,造成自由端处锚固剂与锚杆出现滑移现象,而随着锚杆拉拔的进一步进行,锚固剂所受的剪切应力慢慢呈现均匀分布,均都达到了最大值,均达到了锚固剂与锚杆界面的屈服点,锚杆出现整体失稳;在锚杆的拉拔过程中,锚杆的变形规律是自由端处的变形量最大,自由端至锚固端锚杆的变形量逐渐变小,同时锚固剂变形的规律与锚杆的变形规律相同.     

压力型锚杆锚固段长度确定方法研究

通过对压力型锚杆锚固段的受力分析,推导出了压力型锚杆锚固段的轴力分布和剪应力分布,以及锚固段长度的计算公式.并在此基础上进一步分析了压力型锚杆锚固段长度与岩土体弹性模量、泊松比、粘聚力以及内摩擦角等参数的关系.结果表明:锚固段长度随岩土体弹性模量、粘聚力和内摩擦角的增大而减小;随岩土体泊松比的增大几乎呈线性增加,但增幅极为有限;随拉拔荷载的增加而增加.     

自锚式悬索桥主缆锚固区空间应力分析

目的对典型的锚固区局部节段进行分析,以解决自锚式悬索桥主缆锚固区结构复杂,平面杆系程序无法把握锚固区复杂受力状态的问题,为桥梁设计和施工提供参考依据．方法运用MIDAS／FEA建立浑河景观桥锚固区局部有限元模型,分析最不利索力设计值下的局部应力状态及不同荷载下的极限承载力．结果锚固区在主缆索力T=50000kN作用下,产生的最大位移为4．91mm;锚垫板的索孔周围的von Mises应力在110MPa左右．随着荷载的增加,锚固区von Mises应力不断增大．当索力为设计荷载的3．5倍时,锚固区各板件的应力均达到了468MPa以上,位移最大值为24mm．结论主缆锚固区各构件的刚度和强度均满足要求,锚固区的极限承载力为设计荷载的3．5倍,结构的安全系数较高．     

数值模拟法确定锚固段长度

为了准确地确定锚固段长度,满足锚索工程的设计与施工。运用数值模拟方法来计算锚固段剪应力和轴力的分布规律,从而进一步确定锚固段长度。模拟结果显示：锚固段剪应力分布曲线基本呈指数函数形式分布;而锚固段轴力在始端较大,并向末端迅速衰减。对于小湾电站片麻岩质边坡预应力锚索（1 000~2 000 kN）来说,其锚固段长度初步确定为：2.5~4.5m。     

松软岩层内大断面硐室利用锚网喷、锚索、壁后注浆联合支护技术探讨

介绍了根据硐室布置的岩层和地质条件及机电硐室设备布置的具体要求，神火煤电股份有限公司葛店煤矿双庙扩大区井底车场机电硐室（泵房、变电所）成功采用锚网、锚索、壁后注浆联合支护技术；实现了多次支护的抗压作用，保证了大断面机电硐室的有效施工，确保了机电设备的安全运行。     

噪声对相干衍射成像重构物体图像的影响

为探究噪声对物体图像重构的影响,在模拟的衍射图中加入泊松噪声和高斯噪声。改变信噪比,分析了扩展叠层扫描迭代算法迭代50次的图像重构结果。发现信噪比低于6时无法重构物体图像,信噪比为18时,可以恢复透射率为50%的物体图像。信噪比为22时,可以恢复透射率为10%的物体图像。结果表明噪声对透射率低的物体图像影响更大。信噪比大于22时噪声对不同透射率物体图像的重构均不再有影响。此研究为相干衍射成像算法的实际应用提供了理论指导。