深部硐室围岩分区破裂化现象数值模拟研究

围绕深部岩体工程的分区破裂化现象,通过数值模拟方法研究了深部硐室围岩分区破裂化现象产生的力学机理及其应力的变化规律。针对深部圆形硐室围岩,分别对应力状态PyPx、Py=Px、PyPx进行数值模拟,发现了深部围岩产生的应力集中现象。当应力集中的应力值超过岩石的强度时,就会产生分区破裂化现象。     

基质吸力对抗滑桩间土拱承载力影响研究

为了分析基质吸力对抗滑桩间土拱承载力的影响,利用非饱和土理论分析土拱在极限平衡时的应力,经过推导得到了桩间土拱的抗剪强度公式,经过与实测结果对比确定了公式的适用范围。发现随着基质吸力的增加,土拱承载力先增加后减小：当基质吸力增加到26.33 kPa时,土拱承载力达到最大,随后下降;当基质吸力增加到44.58 kPa时,土拱承载力降到最低,但仍大于基质吸力“零”时的土拱承载力。表明基质吸力对土拱承载力的影响有一上限值,且非饱和土土拱承载力大于相同条件下饱和土土拱承载力。     

基坑开挖对邻近建筑物影响的数值模拟

基坑开挖引起的近邻建筑物沉降变形是多种因素耦合作用的结果,现有的计算理论很难考虑这种多因素的耦合作用。针对这一问题,采用大型工程软件ADINA对锚杆支护形式下基坑开挖引起的近邻建筑物沉降问题进行了数值模拟分析,得出了一些基本结论:建筑物的沉降在宽度方向变化显著,在长度和高度方向变化不明显;建筑物的水平位移在高度方向变化显著,在长度和宽度方向变化不明显,基础埋得越深对沉降的影响越小,在开挖到基础标高之前,建筑物沉降不大,当开挖到标高以后,沉降发展很快,因此在实际施工时,基础标高以上可以加快开挖速度,标高以下需要放慢开挖速度。对于结构设计而言,应该在基础以下进行加固处理,以减小由基底附加应力产生的较大沉降。     

地铁盾构隧道小净距穿越高架桥桩基数值模拟分析

针对南京地铁3号线部分路段小净距穿越高架桥桩基问题,适当简化后建立了隧道、管片及桩基的三维数值模型。模拟结果表明,地铁盾构小净距穿越高架桥对地表和桩基的受力和变形将会带来影响,地表最大变形量大于桩基顶部变形量,隧道右帮下侧管片出现应力集中。通过与现场监测结果对比,现场监测值与数值模拟结果吻合,建议今后施工时控制好施工参数,加强跟踪监测,必要时进行跟踪注浆加固。研究结果为本工程的顺利实施提供了参考。     

横向简谐荷载作用下端锚黏结式锚杆黏结性试验研究

由于采动荷载和爆破荷载对已有支护锚杆产生影响，因此迫切需要研究锚杆在动荷载作用下的微观力学特性及黏结性变化。从工程实际出发，现场监测锚杆工作状态下轴力变化和爆破荷载作用下锚杆周边围岩振动信息，并开展探索性室内试验。通过室内试验获得锚杆在轴向荷载作用下横向固有频率振动后的振动强度与工作龄期耦合作用下锚杆黏结性衰减规律的拟合计算式。研制了横向简谐荷载作用下端锚黏结式锚杆模型试验装置，采用均匀设计方法，考虑锚杆长度和锚杆直径两个影响因素，通过动态监测系统获得了横向简谐荷载作用下锚杆应力沿锚杆长度的分布规律、锚杆应力分布与拉拔力的关系，以及剪切应力与位移的关系。最终采用大型有限差分软件FLAC3D，建立了锚杆与围岩相互作用的力学模型。     

玄武岩FRP筋混凝土梁抗弯性能试验研究

通过6根玄武岩FRP筋混凝土梁与6根钢筋混凝土梁静力加载对比试验,研究不同纵筋配筋率的玄武岩FRP筋混凝土梁与钢筋混凝土梁的受力性能,分析其承载力变化过程、破坏形态、挠度变形与裂缝发展情况。试验结果表明,玄武岩FRP筋混凝土梁载荷–挠度曲线近似为直线,但仍然具有较好的延性;开裂载荷与极限载荷相比钢筋混凝土梁略低;裂缝宽度在2.5 mm以内,且分布对称均匀,裂缝间距略大于钢筋混凝土梁;玄武岩FRP筋混凝土梁产生的挠度较大,应提高玄武岩FRP筋与混凝土之间的粘结性能,最大限度发挥玄武岩FRP筋抗拉强度高的特点。     

局部弱场控制下煤柱顶板结构破坏模拟研究

基于弱场控制原理,以煤柱顶板整体系统为例,分析包括强度弱场、刚度弱场和稳定性弱场控制下的煤柱顶板应力及位移演化规律,证实了煤柱顶板系统整体稳定性受弱场控制。研究结果表明:煤柱顶板整体系统可以同时存在多个弱场,而各个局部弱场的主导作用随着外部环境的改变而可以相互转化,并对应着不同的破坏模式。对于煤柱顶板整体系统而言,局部弱场具有层次性,煤柱、顶板子系统的强度弱场或刚度弱场构成了局部稳定性弱场,局部稳定性弱场对煤柱顶板整体系统的稳定性起到控制作用。     

橡胶颗粒掺量、粒径影响橡胶混凝土性能的试验分析

为了分析橡胶颗粒特性对橡胶混凝土坍落度、强度、抗渗性和抗冻性能等的影响,采用试验分析的方法,通过对比分析橡胶颗粒的掺量、粒径对橡胶混凝土的坍落度、强度、抗渗性和抗冻性能的影响,以此作为以橡胶作为集料的混凝土工作性能的评价指标.根据试验数据:橡胶集料混凝土的抗压试验测试最适宜的加载速度为0.015 ～0.1 MPa/s;相同的橡胶粉含量,随着粒径的增加,其抗压强度呈现降低的趋势;在相同粒径条件下,抗渗性能随粒径增大而增强,抗渗性能随橡胶总体含量增多而增强;当掺加橡胶集料的混凝土试件的质量损失率低于5％、强度损失率低于20％的前提下,经过100次的冻融循环后,在一定的范围内增加橡胶颗粒的掺量,可以提高橡胶集料混凝土试件的抗冻性能,其最佳掺量为30 kg/m3.     

煤矸石混凝土空心砌块性能实验研究

以辽宁阜新矿区所产废渣自燃煤矸石为骨料,添加适当粉煤灰,配制混凝土空心砌块.依据均匀设计理论设计实验方案,研究不同配合比情况下煤矸石混凝土空心砌块的表观密度、吸水率、相对含水率、软化系数、碳化系数、抗冻性和抗压强度等性能指标.通过回归分析,得到抗压强度方程.利用BP神经网络预测出煤矸石混凝土砌块抗压强度,预测结果与实验结果吻合较好.实验与计算结果表明,采用煤矸石配制混凝土砌块,强度达到建材使用标准,能降低工程造价,且可以有效治理环境污染,工艺先进,值得大力推广使用.     

深部软弱岩体峰后等效力学模型及数值计算研究

软弱岩体给深部开采工程中的巷道支护等带来一系列棘手的问题,深入研究深部软弱岩体峰后非线性破坏行为,对于保证深部巷道围岩的安全稳定性具有十分重要的意义。基于连续介质理论及量化GSI围岩评级系统,依据Hoek-Brown强度准则,通过理论分析并结合前人的研究成果详细论证了等效节理岩体应变软化模型在深部岩体力学理论上的科学性与可行性。采用程序语言在FLAC^3D中编写等效节理岩体应变软化模型,分别采用常规弹塑性模型与应变软化模型对比分析深部围岩开挖面空间效应曲线;结合深部竖井支护工程设计及现场应用等进行了算例验证。得出结论如下：等效节理岩体应变软化模型所体现软弱岩体峰后强度参数衰减规律表明：岩体峰后行为受岩体质量等级和围压的影响较大,围岩在峰后卸载过程中软化参数并不是恒定值,而是随着围压的大小而变化;通过对深部软弱围岩开挖面空间约束效应曲线的计算可知,基于Mohr-Coulomb和Hoek-Brown强度准则的理想弹塑性模型计算结果基本一致,弹塑性模型与应变软化模型的计算结果相差较大,主要体现在中等地质指标范围;现场实际应用表明,等效节理岩体应变软化模型能够较为真实的反映深部软弱岩体的峰后力学行为,并在围岩地质强度指标与岩体连续介质理论之间建立联系,便于工程应用,并可为类似工程提供借鉴。