充气锚杆扩大头的位移特性及 其抗拔承载力试验研究

通过充气锚杆与普通锚杆室内对比模型试验,研究了充气锚杆扩大头对位移特性与极限抗拔承载力的影响,并获得不同埋深下和不同气压下充气锚杆与普通锚杆的荷载-位移曲线。试验结果表明:相同埋深下,充气锚杆比普通锚杆极限承载力大大提高,其相应的位移也随之提高;不同埋深下,充气锚杆扩大头部分所承担的极限抗拔承载力占总极限承载力的比例均大于80%,且随着埋置深度的增加,其所占比例呈减小趋势;在不同气压下,充气锚杆扩大头部分所承担的极限抗拔承载力占总极限承载力的比例为72.6%~84.6%,且随着气压的增大,其所占比例随之增大;回归分析结果表明,充气锚杆在抗拔过程中位移与荷载呈指数函数关系。     

楔形桩极限承载力提高机理研究

为研究楔形桩相对等截面桩极限承载力提高机理及楔形桩承载力特性,根据楔形桩承载机理,将楔形桩承载过程分为弹性变形及挤土塑性破坏两个阶段.假定桩侧土体发生破坏时应力状态服从Mohr-Coulomb强度准则,建立了楔形桩承载力分析模型并提出了楔形桩极限承载力增大系数.通过与已有模型试验分析对比验证了本文解答的合理性.在此基础上,分析了承载力增大系数随桩-土界面摩擦系数、楔形角、静止土压力系数等的变化规律.结果表明:本文理论方法能够较为合理地预测楔形桩的极限承载力;楔形桩承载力增大系数随着土体内摩擦角增大而增大,但随着静止土压力系数和桩-土界面摩擦系数增大而减小,同时存在特定的楔形角使得承载力增大系数最大.     

考虑隧底隆起斜坡段浅埋隧道稳定性上限分析

采用极限分析上限法,基于内外能耗守恒原理,通过构建考虑隧底隆起的斜坡地段浅埋隧道破坏模式,推导出围岩压力的计算式,并通过典型算例重点分析了典型因素对隧道围岩稳定性的影响。研究结果表明:基于泰沙基极限平衡法进行隧道围岩支护设计较为保守,不考虑隧底隆起的极限分析方法次之考虑隧底隆起极限分析方法的风险最大;斜坡地表倾角增大对浅埋隧道稳定性有着不可忽视的不利影响;围岩压力随岩土侧压力系数减小、埋深增大、断面尺寸加大而增大;岩土黏聚力增大、内摩擦角增大对提高浅埋隧道围岩稳定性有积极作用。     

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.     

柔性桩黏性土的非极限主动土压力

以柔性桩支护的黏性土基坑边坡为研究对象,考虑桩后土拱效应、非极限状态下桩土内摩擦角和黏聚力发挥值、桩后土体内摩擦角和黏聚力发挥值的影响,从黏性土应力莫尔圆出发,采用微层分析法建立静力平衡,搜索桩后土体潜在滑动面,推导柔性桩黏性土的非极限主动土压力计算式。通过实例计算对比分析了本文计算理论与经典Rankine计算理论,本文计算方法计算得到的主动土压力大于Rankine计算值,合力作用位置高于Rankine计算值,潜在滑动面范围小于Rankine极限状态滑动面。     

基于非线性Mohr-Coulomb破坏准则的浅埋倾斜条形锚板抗拔承载力预测

针对浅埋倾斜布置条形锚板抗拔承载力计算问题,采用非线性Mohr-Coulomb破坏准则,构造了极限上拔荷载作用下锚板上方土体的非对称曲线型破坏机制,并利用极限分析上限法与变分原理,导出了浅埋倾斜条形锚板极限抗拔力和土体破裂曲线的理论解析解。在此基础上,分析得到了埋深比、布设倾角、非线性系数、初始粘聚力、土体重度和地面超载等参数对锚板极限抗拔力和土体破裂范围的影响规律,并将结果和现有研究成果进行了对比分析,进一步验证了理论方法的有效性。研究表明,锚板倾角和土体非线性系数对倾斜条形锚板极限抗拔力和土体破裂范围影响较为显著,在工程设计及施工中应予以足够重视。     

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。     

锚杆-土体界面剪切特性影响因素试验研究

采用自行设计的室内锚杆-土体界面剪切试验装置模拟锚杆抗拔过程,共开展了72组剪切试验,深入研究了有无预压、土体含水率和压实度3个因素对锚杆-土体界面剪切特性影响。试验结果表明:锚杆-土体界面剪应力随剪切位移的提高而提高,但是当剪切位移达到一定值后,锚杆-土体界面剪应力逐渐弱化或被破坏,并出现锚杆-土体界面剪切位移增加而剪应力降低的现象;土样含水率和压实度对极限剪应力的发挥有十分重要的影响,含水率等于或略大于最佳含水率的土体有利于界面极限剪应力的提高,土体压实度越大,极限剪应力也越高;对于有预压情况,剪切试验中当竖向压力低于预压力时,预压力对于锚杆-土体界面极限剪应力有明显的增强效应,但随着土体上覆压力增大,预压力的增幅效果逐渐减弱,甚至可能出现不利于极限剪应力发挥的现象。     

重塑非饱和粉质黏土抗剪强度特性试验研究

含水率对非饱和土的抗剪强度有很大影响,因此研究含水率与非饱和土抗剪强度之间的关系,具有重要的工程意义.以粉质黏土为研究对象,通过直剪和基质吸力试验,研究含水率对抗剪强度及内摩擦角和黏聚力的影响.结果表明:随着基质吸力的增大,非饱和土的抗剪强度不断增大,说明基质吸力对抗剪强度有较大贡献;随着含水率增大,土的内摩擦角减小;在含水率较小时,黏聚力增大,当含水率增加到一定值时,土的黏聚力急剧下降.     

含水率对残坡积土强度特性的影响

水对边坡土体的变形和强度有着重要的影响。通过对三峡库区某边坡残坡积土进行不同含水率下的直剪试验,研究含水率对其剪应力-位移以及强度的影响规律。结果表明:残坡积土在低含水率下的剪应力-剪切位移关系呈应变软化,在高含水率下呈应变硬化,且含水率较低时竖向压力对残坡积土的应力-应变曲线亦有影响,随着竖向压力增加,剪切软化现象逐渐减小;土体抗剪强度随着含水率的增大而呈非线性减小,减小的速率表现出先大后小的特征,土体塑限为其抗剪强度减小快慢的分界点;土体黏聚力随着含水率的增大呈二次多项式形式减小,土体内摩擦角整体上随含水率的增大而变小,但变化规律不明显。     

挡土墙土压力非线性分布的计算方法研究

基于数学方法对斜单元体进行力和力矩的平衡分析,得到了墙背粗糙且填土坡面倾斜情况下的土压力解析解,并进一步分析了填土坡面倾角对土压力的影响。对比分析表明:经典朗肯土压力理论可看作是解析解在墙背光滑、填土坡面水平情况下的特例;在填土内摩擦角一定时,挡土墙墙后滑动楔体的极限破裂角随着填土坡面倾角或墙土之间摩擦角的增大而减小。基于解析解得到的土压力分布呈现明显的非线性特征,且在填土面水平情况下挡土墙墙脚处的土压力为0,这与实测数据取得了很好的一致。分析还表明,随着填土坡面倾角的增大,墙脚处的土压力不再接近0反而越来越大。文中的求解方法还可进一步拓展至探求填土为粘性土情况下挡土墙上土压力的解析解。     

串联式竖向双锚板抗拔性能数值分析

锚定板支挡结构是一种适用于填方边坡支挡的轻型支挡结构。为提高锚定板锚固系统的抗拔承载力，提出了串联式锚定板锚固系统。基于FLAC3D有限差分软件，建立了串联式竖向矩形双锚板与土相互作用的有限差分模型。探讨了前后锚板间距、锚板埋深、土体黏聚力及内摩擦角对锚固系统抗拔性能的影响。研究结果表明：为避免前后锚定板相互影响而降低锚固系统的承载能力，前后锚板的间距不得小于3倍锚板边长；当锚板埋深小于5倍锚板边长时，锚固系统的破坏模式为非对称破坏模式，呈现出浅埋锚板破坏特征；锚板埋设深度大于5倍锚板边长时，锚固系统的破坏模式为对称破坏模式，表现为深埋锚板破坏特性。提高锚定板周围土体的内摩擦角是提高锚固系统抗拔能力的有效途径。     

砂土中浅埋圆或螺旋形锚板上拔承载机理数值分析

针对圆形锚板及螺旋锚基础承载力问题,基于欧拉-拉格朗日单元耦合分析方法,采用可考虑应变软化的改进Mohr-Coulomb弹塑性本构模型,对砂土中圆锚拉拔过程进行数值模拟.在与单盘螺旋锚离心机试验结果对比验证数值模型有效性的基础上,探讨不同密实度砂土中锚板的拉拔破坏机理,并分析浅埋圆锚的破坏滑裂面形式,以及滑裂面上土体强...     

基于改进拟动力法的主动土压力分析研究

地震条件下土压力的获取在目前的研究中通常采用拟动力方法,此方法往往忽略了后填土介质的粘弹特性及自由表面零应力这个边界条件。为了弥补现有拟动力方法的不足,考虑地震波传播介质的粘弹特性,改进原有的拟动力法;进而推求含有超载角的倾斜挡墙的主动土压力及其临界破坏时的破裂角计算公式,分析了超载角、地震力系数等参数对临界破裂角及主动土压力系数的影响。结果表明:临界破裂角随竖直地震力系数的增大而增大;水平地震力系数、超载角、内摩擦角以及挡土墙倾角对挡土墙设计影响大。     

预留土支护基坑旋转破坏模式下的极限抗力上限解

对于支撑式或锚拉式支挡结构，进行预留土辅助支护时需验算绕支点的抗倾覆稳定性，然而目前还未找到合理的计算方法。基于极限分析上限定理，提出预留土支护基坑的3种可能破坏模式，运用斜条分法对被动区土体进行离散，并构建相容速度场，分别推导3种破坏模式下基坑抗倾覆力矩的计算表达式，采用遗传算法编程，分析支挡结构与土体间摩擦系数、土体黏聚力及预留土几何参数等对破裂角及抗倾覆力矩的影响规律。结果表明：当墙背光滑且土体黏聚力为零时，利用朗肯被动土压力理论计算得到的抗倾覆力矩为一上限解；存在黏聚力时，朗肯被动土压力理论计算值偏于保守，存在摩擦系数时，库伦土压力理论计算的抗倾覆力矩偏大；与预留土宽度和坡度相比，预留土高度对抗倾覆力矩的影响更加显著。     

夯筑土遗址中基于PS-(F+C)浆液的木锚杆锚固性能

基于室内物理模型试验和原位锚固试验,对基于PS-(F+C)（高模数硅酸钾溶液-（粉煤灰+粉土））浆液的木锚杆锚固系统在夯土介质中进行了拉拔测试与杆体-浆体界面应变监测,研究了该锚固系统的锚固性能与破坏模式、杆体-浆体界面剪应力分布与传递特征。试验结果表明该锚固系统室内试验极限锚固力（24KN~33.49KN）远大于现场试验值（2.54KN~8KN）;锚固系统具有低弹性强塑性的特征,表现出极强的延性;在荷载进程中杆体-浆体界面的应力分布与传递特征具有多峰值分布、高值往往出现在锚固末端、压应力出现等特征,表明本锚固系统兼有拉力型和压力型全长黏结性锚固系统的特点。该系统适合于夯筑土遗址锚固,与遗址具有良好的物理力学兼容性。     

大锚片螺旋锚在粉质黏土中的下压承载性能

为了研究大锚片螺旋锚在粉质黏土中竖向受压荷载下的受力性能,基于螺旋锚现场静载试验,讨论了确定其极限承载力方法的差异;考虑螺旋锚对周边土的挤压效应,建立了精细化有限元模型,并将数值分析结果与试验结果进行对比,验证了有限元模型的合理性;基于验证的有限元模型,分析不同荷载等级下沿基础深度范围内的锚杆内力和侧摩阻力的变化规律,以及侧阻和锚片端阻承担荷载的比例关系。研究结果表明：用lgP-s方法确定大锚片螺旋锚基础极限受压承载力较合适;螺旋锚与土之间的摩阻力随下压位移的增加而增大,锚片附近区域的摩阻力由于锚片变形而发生较大的波动;螺旋锚锚片分担荷载的比例占据螺旋锚基础受荷的75%以上,各锚片间分担荷载比例最大差异约为6%,锚杆端阻可忽略不计。