复合多层顺倾岩质边坡最优锚固角研究

锚杆支护是一种加固边坡的有效方式,但目前针对复杂多层岩质边坡的锚杆最优锚固角研究较少,且未考虑中间主应力对锚固效果的影响。采用统一强度理论,以全长粘结型锚杆为对象,根据锚杆失效模式及锚固段与围岩的作用方式,推导出复合多层岩体中锚杆的极限抗拔力公式。通过计算不同岩层锚固段微元体的单位长度抗力比,提出了复合多层顺倾岩质边坡的锚杆最优锚固角模型与最优锚固角的确定方法。将该方法应用到三峡库区巴东县一公路边坡工程,结果表明模型计算所得最优锚固角与均匀试验方案确定的最优锚固角一致。新方法计算所得的边坡单位宽度锚杆总长与规范法计算结果相比减少约11.2%,与传统莫尔-库伦理论计算结果相比减少约8.9%。研究结果可为复合多层顺倾岩质边坡的锚固支护设计提供一定的参考和借鉴。     

岩质边坡坡率与滑动面倾角对锚固效果的影响

以含结构面的岩质边坡为例,首先采用ANSYS进行建模与网格划分;之后使用FLAC^3D软件内置接触面语句,建立固定的滑动面倾角;最后采用强度折减法求解边坡的安全系数。通过对理论公式的推导与数值模拟结果的拟合,得出如下结论:①在岩质边坡中,通过理论推导,将最优锚固角定义为锚杆自由段承受最大抗滑力时所对应的锚固角。②当坡率固定时,锚固角与安全系数呈负相关关系,随着锚固角增大,安全系数逐渐减小;当滑动面倾角固定时,在最优锚固角状态下,边坡的安全系数随着边坡坡率的增大而减小。③当滑动面倾角固定时,锚固角与安全系数呈负相关关系,随着锚固角的增大,安全系数逐渐减小;当坡率固定时,在最优锚固角状态下,随着边坡滑动面倾角的增大,安全系数先减小后增大。     

基于结构面组合分析的系统锚杆参数优化设计

为了使系统锚杆对高陡岩质边坡的加固支护作用最有效,以系统锚杆加固的岩体边坡为研究对象,提出基于结构面组合分析的高陡岩质边坡系统锚杆参数优化设计的方法。采用结构面组合分析—确定最优不利结构面—确定最优锚固角—确定最优锚杆长度的设计流程,对黄藏寺水利枢纽左坝肩高陡岩质边坡的系统锚杆参数进行优化设计,通过刚体极限平衡法计算,经参数优化后的系统锚杆,其支护的岩质边坡的稳定系数最大。该方法充分考虑了岩体不同产状的结构面,通过其设计的系统锚杆对开挖边坡的支护作用效果最优,使系统锚杆支护设计更科学、更安全、更经济。     

锚杆设计参数对堤防边坡稳定影响研究

锚杆是边坡工程常用的支护构件,而锚杆的设计参数对其锚固作用起到较大影响。通过对锚杆加固的边坡稳定性进行数值模拟分析,研究了锚杆长度、间距、倾角、锚固面积和锚固段长度等因素对边坡抗滑稳定安全系数的影响。结果表明:一定的锚杆倾角下,随着锚杆长度的增加,安全系数先增加后基本趋于稳定,存在有效锚固长度,且锚杆间距越大,锚杆最优锚固长度越小;一定的锚杆间距下,随着锚杆倾角的增大,安全系数先增加后减小,存在最优锚固角,且锚杆长度越大,锚杆最优锚固角越小;不同的锚固面积下,随着锚杆长间比的增大,安全系数呈现先基本不变后逐渐增大的规律,且锚固面积越大,临界最优锚杆长间比越大;随着锚固段长度的增加,边坡抗滑稳定安全系数先增大后基本保持不变,存在最优锚固段长度。     

基于双剪统一强度理论的岩质边坡最优锚固长度

目前对锚杆锚固长度的研究多基于传统摩尔库伦抗剪强度理论，忽略了中间主应力的影响。鉴于此，采用双剪统一强度理论，基于顺层岩质边坡模型建立不同岩层倾角条件下锚杆的最优锚固长度与锚固角模型。提出了最优锚固长度和锚固角的确定方法，并分析了锚固角和岩层倾角对最优锚固长度的影响。提出锚固界限角确定方法，当锚固角小于该界限角时，最优锚固长度随岩层倾角的增加而减小；当锚固角大于该界限角时，最优锚固长度随岩层倾角的增加而增大；最优锚固长度随锚固角的增加先下降后上升。将所提出的方法应用到某边坡，计算结果表明，利用提出的模型计算得到的锚固长度相比规范法减少约17.9%。     

极限平衡法下非贯通结构面岩坡稳定性分析

对于非贯通性结构面的边坡稳定性分析是历来岩质边坡研究的重点和热点.本文利用极限平衡法,对库区的岩质边坡进行分析,分析了岩质边坡中非贯通性结构面出露段位置、结构面的强度参数和结构面贯通率对其稳定性的影响.计算结果表明:当结构面的贯入度和结构面的强度相同时,结构面出露段出现在上部时边坡的安全系数大于结构面出露段在下部,上下部都有出露段时,边坡的安全系数最小.当结构面的出露段位置相同时,结构面的强度参数越大,边坡安全系数的变化就越小.     

岩质边坡稳定性的有限元分析和数值模拟

基于岩质边坡滑动面和稳定性主要由岩体结构面强度决定的实际,作者首先采用有限元应力分析方法估算了岩体结构面的稳定安全系数,进而利用有限元强度折减法对岩质边坡稳定性进行了数值模拟研究。研究结果表明,采用有限元应力分析方法和强度折减法相结合的方式能快速有效地求解岩质边坡的稳定安全系数,并可为岩质边坡稳定性评价提供一定的指导依据。     

锚杆框架梁支护膨胀土路堑高边坡稳定性分析

以江西万载至宜春高速公路某膨胀土路堑3级高边坡为研究对象,利用有限差分方法对锚杆框架梁支护结构与坡体共同作用下的边坡稳定性进行了三维数值计算,分析了不同坡级锚杆参数对路堑高边坡变形和安全系数的影响规律。结果表明,边坡安全系数并不是随锚杆长度的增加而持续增加,而是存在一峰值,锚杆布设角度对边坡安全系数影响较小,而对边坡变形有显著影响,不同坡率的各级边坡存在最优锚固角。     

根据土体位移分析锚固边坡的稳定性

根据土-锚杆相互作用的分析,结合传统的计算边坡稳定的条分法,建立了以土体位移为基本参数的分析锚固边坡的新方法-位移法.用位移法可以算出锚杆在每个阶段位移下的工作力和相应的锚杆工作力极限,在此基础上再用传统的极限平衡法求出锚固边坡的稳定安全系数.根据这些计算和分析给出了对锚固边坡稳定性具有普遍意义的结论.     

边坡稳定性计算中锚固力计入方式的讨论

分别采用Morgenstem-Price法和不平衡推力法计算在锚固力作用下边坡的稳定性，分3种方式计入锚固力的作用，即锚固力施加在锚杆的内端，位于条块的底部；锚固力施加在锚杆的外端，位于条块的顶部；锚固力均匀施加在锚杆穿越的条块内。研究表明，3种锚固力作用计入方式计算出的加固边坡安全系数相差在11％左右；而第3种锚固力计入方式的边坡安全系数介于第1和第2种方式的安全系数之间，且加固后的边坡条间力与滑面正应力分布最为合理。因此，建议在工程中采用第3种锚固力计入方式。     

改进传递系数法在边坡稳定性分析中的应用

传递系数法是我国常用的边坡稳定性分析方法,具有适用范围广、计算方法简便的特点,但此法计算结果偏于保守.为了充分发挥传递系数法的特点与优势,使计算结果更加符合实际工程情况,在传统算法基础上,将锚索锚固力均匀分布在锚索所穿过的坡体单元上,即锚固力不视为集中力,而是锚墩处沿锚固方向以一定角度向滑动裂缝面扩散,进而得出基于改进...     

高陡边坡卸荷岩体群锚效应试验研究

锦屏一级水电站左岸高陡边坡卸荷岩体采用压力分散型无黏结预应力锚索作为主要支护方式,由于锚索吨位大、间距小,卸荷岩体在锚固力作用下出现较大压缩变形,相邻锚索相互影响导致锚固预应力损失,群锚效应显著。为研究卸荷岩体中的群锚效应,根据相似理论制作了卸荷岩体相似材料模型,进行了群锚加固物理模型试验,结合试验数据和Mindlin解分析了岩体的位移、变形、锚固力叠加效应及锚索预应力损失。研究结果表明卸荷岩体中的群锚效应主要包括:①锚索引起的应力叠加对卸荷岩体具有显著的压缩效应;②锚索张拉造成邻近锚索的预应力损失。最后通过试验分析和理论推导得出了群锚作用下岩体的位移及锚索预应力损失率的计算方法。研究认为,合理设置锚索间距和适当增加锚索长度能有效地减小群锚效应造成的锚索预应力损失,并在实际工程中得到了验证。     

基于敏感分析的反倾岩质边坡锚固参数优化设计

以湖北鹤峰红莲池反倾边坡为例,在分析边坡地质条件的基础上,通过离散元软件UDEC模拟试验,分析反倾岩质边坡的位移云图,得出了反倾边坡倾倒变形的破坏基准面,并以此初步确定锚索长度。基于敏感性分析方法,研究在不同锚固角、锚固力及锚索长度条件下,坡顶最大水平位移以及倾倒变形区面积变化特征,以此得到参数优化结果:锚固角为8°、锚固力为1 000 k N、锚索锚固段长度为5 m。锚固参数敏感性大小排序依次为:锚固角度,锚固力,锚索长度。     

溪洛渡拱肩槽边坡开挖与锚固有限元分析

基于加锚节理岩体等效力学模型,应用三维弹粘塑性有限元法模拟了溪洛渡拱肩槽岩石高边坡的开挖过程和锚固措施,分析比较开挖不锚固与开挖锚固两种方案下边坡岩体的位移、应力和点安全系数等分布规律。结果表明两种方案下边坡稳定性均较好。     

岩质边坡稳定坡角影响因素及其确定方法

目前研究岩质高边坡稳定性的方法很多,但研究边坡开挖后稳定性及边坡坡角与结构面倾角的关系却较少,且多运用数值分析方法确定岩质高边坡的稳定性,很少用解析解的方法。基于块体的极限平衡理论,岩质高边坡发生整体破坏,其滑移面为顺层直面,推导出岩质高边坡受结构面控制的最小安全系数解析解。分析解析表达式中各个参数对确定影响边坡稳定性的敏感性因素,表明受结构面影响的岩质高边坡安全系数与岩体的黏聚力、内摩擦角成线性正比关系,与岩体重度、边坡高度和边坡坡角成反比,随着结构面倾角的增加而呈先减后增的趋势,据此得出在既定的安全系数下岩质高边坡稳定坡角的解析解,分析得出受结构面控制的岩质边坡稳定坡角与黏聚力、内摩擦角、边坡坡高和安全系数等的关系曲线。通过对已有工程实例的计算分析,比较理论公式和数值模拟计算结果的差异,证明理论公式可以应用于实际工程之中。     

二折线数值模型在岩质边坡稳定性分析中的应用

影响边坡稳定性的因素错综复杂,正确认识影响边坡稳定性的不利因素,一直是边坡稳定性分析的重点。基于边坡临界破坏状态判别方法及强度折减法和排中律思想,自编快速搜索边坡安全系数的计算程序,建立二折线边坡数值模型,分析了边坡几何形态及结构面物理力学参数对边坡稳定性的敏感性,并应用于某边坡稳定性分析中。研究结果表明:岩体内结构面的内摩擦角、凝聚力、边坡高度、坡角均对二折线边坡稳定性有着不同程度的影响,且即使同一边坡工程,在不同的施工阶段,影响因素也会不同。     

预应力群锚高边坡增稳机理研究

“高边坡预应力群锚加固机理研究”项目为国家“八五”重点科技攻关项目。其中加锚岩体的变形体传力特征，通过现场群锚试验、室内模型试验和数值计算验证研究，发现了群锚增稳不同于刚体法加锚的岩体的受力、传力动态机理效应，提出了依安全度布锚增效的新参数理论，探讨了判别加锚效果的岩体表层新生压应力层的“岩壳效应”场的机理依据。     

三峡船闸端头锚索二次进浆管堵塞处理研究

三峡永久船闸锚索工程的质量是直接关系到船闸的边坡稳定和运行安全的关键.预应力锚索是针对可能不稳定的岩体或建筑物基础施加预应张力,以提高不稳定体的抗滑能力和结构力.三峡永久船闸端头锚索前期施工过程中常出现二次进浆管堵塞现象,经过施工工艺和结构型式的改进,解决了大部分进浆管堵塞的问题,且灌浆的效果良好;但要从根本上解决进浆管堵塞还需增大一级锚孔孔径或改用无粘结钢绞线材料等.