基于FLAC3D的深基坑桩锚支护参数优化分析

以沈阳恒隆广场桩锚支护深基坑工程为研究对象,借助FLAC3D数值分析软件对影响基坑开挖的桩锚支护参数进行了数值模拟分析研究。得出桩锚支护参数对基坑变形的影响规律和优化值,并对重要参数进行了讨论。分析结果表明,锚杆预应力和锚固长度参数对基坑变形影响显著。     

隧道围岩力学特性的敏感性分析

在深埋软岩引水隧洞工程中,为掌握隧洞施工期围岩变形特征,开展对隧洞支护时机的研究,需要确定准确的岩石力学参数以反映真实的围岩力学特性。文章依托实际隧道工程,借助有限差分软件FLAC3D建立反映隧洞开挖支护工序以及蠕变过程的三维数值仿真计算模型,采用极差法研究隧洞围岩基本力学参数对围岩变形的影响,并确定待反演参数;基于正交试验设计构建25组待反演参数组合,代入到数值模型中进行计算,得到监测断面各测点位移值。研究结果表明,隧洞围岩参数敏感性大小排序为：弹性模量、粘聚力、内摩擦角、泊松比。在隧洞施工过程中,掌子面附近围岩变形受开挖扰动影响明显,随着时间的延后,位移不断增大但位移速率逐渐减小至一稳定值。     

岩体力学参数对隧洞围岩稳定影响分析

从影响隧洞围岩稳定因素出发应用数值计算方法探讨岩体力学参数弹性模量和泊松比变化对围岩稳定的影响程度及规律为工程支护设计、围岩稳定分析提供参考。研究结果表明:弹性模量变化对围岩变形有较大影响对围岩应力几乎没有影响而泊松比变化对围岩应力和变形均有较大影响。应谨慎地选取岩体力学参数。     

加筋水泥土桩锚支护机理的数值分析

加筋水泥土桩锚支护是岩土工程中一种新型的带筋搅拌形成水泥土桩锚的支护结构,笔者通过有限元数值模拟软件对加筋水泥土桩锚支护结构进行建模并计算,着重分析加筋水泥土地锚受拉后最大位移与最大主应力的分布规律,研究该结构中加筋水泥土地锚与周围土体共同作用,并对受力影响因素进行了探讨。     

桩锚支护体系在基坑工程中数值模拟

通过对一个基坑支护设计实例进行数值模拟,基于对基坑桩锚支护设计土压力计算理论详细介绍,并利用ABAQUS有限元软件对基坑和桩的变形进行了详细的分析。结果表明,桩锚支护体系在基坑支护中,排桩和桩后土体变形呈"中间大,两头小"的变形趋势。     

玛河隧洞围岩与衬砌结构的应力位移分析

对玛河隧洞围岩及支护系统进行了三维非线性数值模拟,对工程典型断面在不同工况下的围岩变形和应力分布进行了模拟分析。结果表明:隧洞开挖后,围岩出现了不同程度的应力重分布,洞室四周出现明显的塑性区;而最大变形一般出现在左、右侧墙的上部附近。衬砌支护后,围岩位移减小,塑性区范围也明显减小,隧洞围岩整体处于稳定状态。     

端锚式锚杆-围岩耦合流变模型研究

针对端锚式锚杆-围岩结构体在长时条件下支护作用的演化机制,建立了端锚式锚杆-隧洞围岩耦合作用的结构模型。进行了结构模型的基本假设：①圆形隧洞;②深埋;③各向等压原岩应力;④均质且各向同性黏弹性围岩模型;⑤一维黏弹性锚杆模型;⑥锚杆对围岩作用力整体为面力。基于基本假设建立了端锚式锚杆-围岩耦合流变理论模型。假设围岩和锚杆均为Maxwell模型时,求解了圆形隧洞围岩应力和位移的径向分布随时间变化的解析解,获得了锚杆轴力随时间演变的理论公式。基于锚杆（索）流变模型,进行了FLAC^3D数值模拟软件的二次开发;并通过数值模拟与理论计算的对比分析验证了理论模型的合理性,分析了端锚式锚杆-围岩耦合流变规律及其影响因素。该模型对于研究地下隧洞的流变力学行为,分析锚固支护结构的长期稳定性,指导工程支护设计具有重要的基础理论价值。     

深基坑桩锚支护结构变形的坑角效应分析

采用FLAC~(3D)对桩锚支护结构变形的坑角效应及其影响因素进行模拟,对桩锚支护结构变形的空间分布进行了分析,得到桩锚支护结构变形坑角效应的影响范围,计算出桩锚支护结构变形坑角效应的影响系数,提出了一种考虑坑角效应的桩锚支护结构变形计算方法,并通过工程实例对此系数和计算方法进行了验证。     

桩锚支护基坑开挖对邻近浅基础建筑影响分析

为了研究桩锚支护深基坑开挖对邻近浅基础框架建筑结构变形和内力的影响,本文针对某基坑工程进行了现场地表沉降和支护结构位移的实测分析,并采用有限差分程序FLAC3D建立了考虑上部结构—基础—地基相互作用的三维数值模型。采用数值模拟对桩锚支护深基坑开挖影响下地层应力、围护结构变形以及邻近浅基础框架结构的附加内力演化进行了较为详细的分析,通过实测数据验证了数值模型的合理性。分析结果表明:本文采用的桩锚支护方案及施工参数能较好地控制地层变形并保障邻近既有浅基础建筑结构的安全。桩锚支护基坑开挖不仅导致浅基础结构产生差异沉降,还会引起基础水平位移。桩锚支护基坑开挖后结构柱附加弯矩趋向于集中在框架底层,建议类似工程中结构安全监测重点布置在紧临开挖侧的低楼层板柱连接处。     

母线洞开挖时序对围岩位移的影响效应

以瀑布沟水电站地下厂房和溪洛渡水电站地下厂房为背景,以主厂房为研究对象,基于施工期围岩位移监测资料,借助数值模拟,分析母线洞采取不同开挖时序对围岩位移的影响。首先,借助监测成果,分工程部位(顶拱、岩锚梁、上游边墙、下游边墙)对比分析母线洞开挖采取先墙后洞和先洞后墙2种施工时序下围岩位移情况;然后借助数值计算,对II,III类围岩在高、中、低3种不同地应力条件下母线洞开挖分别采用先洞后墙和先墙后洞2种开挖过程进行模拟。综合分析现场监测成果及数值模拟结果,得出的结论为：母线洞施工时序对围岩位移的影响,主要体现在岩锚梁层及以上部位,其中以下游岩锚梁部位影响最大;从控制围岩位移的角度讲,当低地应力时,施工时序不同造成的影响差异不大,在中、高等地应力状态下适合采用先洞后墙的施工时序。作为与地下厂房相贯的洞群,施工时机的合理性具有工期控制及围岩稳定双重意义,不同地质条件下母线洞开挖时序的影响效应值得深入探讨。     

岩质高边坡稳定性分析与评价中的四个准则

对于岩质高边坡而言,其潜在滑动面上力学参数的合理性、边坡开挖后需要的整体加固力以及计算的边坡安全系数与实际边坡安全储备的接近程度将直接影响岩质高边坡工程的安全性与经济性。从现有的确定边坡潜在滑动面力学参数的反演分析方法入手,指出其存在的局限性,提出边坡潜在滑动面力学参数最小取值准则;在此基础上,根据开挖岩体的总压力充其量是诱发边坡失稳的全部不利荷载的思路,提出边坡最大主动加固力准则。将潘家铮的上、下限原理应用于边坡的数值分析与稳定性评价,提出数值法进行稳定性分析评价的安全系数上、下限准则,并将其在工程评价中进行验证与推论。该研究可为工程设计人员进行有效经济地选择岩质高边坡加固方案提供宏观判据与基本原则。     

西龙池抽水蓄能电站地下厂房随机块体稳定性分析

基于三维裂隙网络模拟技术和块体理论，对山西省西龙池抽水蓄能电站地下厂房进行了随机块体的稳定分析与预测。验算了系统锚喷支护对不稳定块体的支护效果，论证了不稳定块体的加固措施和支护参数的合理性，为工程设计和施工提供了可靠的依据。     

土工格栅加筋挡土墙支护性能敏感参数分析

对某工程土工格栅加筋挡土墙支护结构采用分离式有限元法建立模型,对加筋挡土墙进行计算,对影响加筋挡土墙工作性能的填土性质、加筋间距、加筋长度和筋材弹性模量等敏感参数进行分析,通过计算并和实际监测数据进行对比分析,得出其侧向变形敏感参数对其侧向变形的影响规律,为相关工程土工格栅加筋挡土墙的设计和施工提供参考依据。     

滑石板顺层岩质高边坡稳定性及加固措施研究

 针对两家人水电站滑石板顺层岩质高边坡工程地质条件的特殊性,研究该边坡在1996年地震过后降雨条件下的滑塌成因,滑石板边坡在侧滑面、底滑面已经非常明显以及后缘拉裂面基本可以确定的条件下,有2个基本问题需要明确：(1) 侧滑面和后缘拉裂带的贯通率;(2) 底滑面岩体力学参数的取值。2个基本问题的确定通过滑石板边坡历史上已滑塌区域的边坡失稳破坏过程来反演分析,并且与中国水电工程顾问集团公司贵阳勘测设计院现场勘测、岩石室内试验结果以及国内类似边坡工程的经验取值进行对比分析,寻找出最为合理的计算参数。在此基础上对边坡进行稳定性分析,由于边坡在非正常工况下存在滑塌的可能性,因此对边坡进行加固处理是必要的,通过对边坡加固位置的计算分析可知,对边坡底部进行加固处理不仅能够提升局部的稳定性,同时也能保证边坡整体稳定性。在此基础上设计了3种加固方案,对这3种加固方案进行计算分析,可寻找出最为经济合理的一种加固方案。     

变电构架受损伤圆钢管杆件轴压极限承载力分析

以电力构架中常用的圆钢管杆件为研究对象,采用有限元计算和试验数据建立的回归模型方法,研究一般受损条件下杆件轴压极限承载力的变化情况。分析了凹陷深度、初弯曲、长细比和截面径厚比等参数对杆件极限承载力的影响,讨论了上述参数对荷载-轴向缩短关系的单独影响和综合影响。了解了多杆件极限承载力的特点,引入了受损杆件的折算刚度系数。所得结论为变电构架的可靠性分析和维修加固提供了依据。     

不同设计配筋下大偏压RC柱承载力抗震可靠度

为研究偏心距随机特性对不同设计配筋下RC柱承载力抗震可靠度的影响规律,采用解析方法,推导了以多个无量纲化设计参数表达的大偏压RC柱失效方程和配筋影响系数计算式。考虑规范中的柱配筋率要求,分析了荷载效应比值等设计参数在常用取值范围内时配筋影响系数的变化规律。结合已有的水平地震作用、竖向重力荷载、混凝土强度和钢筋强度等参数的概率模型,并考虑偏心距的随机特性,采用Monte Carlo方法进行了大偏压RC柱可靠度分析。结果表明:不同设计参数组合下大偏压RC柱配筋影响系数的变化离散性较大;当配筋影响系数较小时,增加配筋对大偏压RC柱可靠指标的改善作用不大;当该系数较大时,增加配筋对可靠指标的提升效果较明显。     

锦屏二级水电站地下厂房围岩局部不稳定问题的实时动态反馈分析与工程调控研究

 针对大型地下洞室开挖中频繁出现的局部失稳问题,提出围岩局部不稳定问题的实时动态反馈分析方法,满足了洞室不稳定区域防治的快速化和科学性要求。以具有代表性的锦屏二级水电站地下厂房第二层开挖过程中厂右0+263安装间部位上游边墙围岩单层变形增量达20 mm、变形速率达3.4 mm/d这一潜在不稳定问题为例,通过该部位围岩稳定性的实时动态反馈分析与工程调控的全过程分析,阐述如何走一条理论跟踪分析与工程调控相结合的新途径,以消除围岩的安全隐患。实践表明：将现场多元信息、反演分析和工程调控有机结合的实时动态反馈分析是解决地下工程局部稳定性问题的有效途径。另外,基于加固后的围岩等效力学参数的对比,通过现场工程实例方式证实锚杆提高围岩力学强度这一物理效应。     

纵筋率对钢筋混凝土梁剪切强度的影响

无腹筋梁剪切强度试验数据虽然不少,但影响梁的剪切强度因素众多,单独研究纵筋率对钢筋混凝土梁剪切强度影响的试验数据不但不足且存在偏差。所以使用数据过滤的方法对最新文献全面收集的无腹筋矩形梁在集中荷载下的剪切试验数据进行过滤,从而减小数据缺失或偏差和其他因素对分析结果的影响,进而得到纵向配筋率对梁的剪切强度影响规律,提出考虑纵筋率影响的钢筋混凝土无腹筋梁剪切强度计算公式。     

土体介质强度尺度效应的理论与试验研究

为考虑土体微细观结构特征对其宏观强度特性的影响,根据土颗粒的大小及其连结性状,以一定的尺寸界限将土体分成基体和加强颗粒2种介质,基于应变梯度理论,引入适应基体与加强颗粒变形相容性要求的几何协调微裂纹概念,建立可描述土体强度尺度效应并具有多尺度理论框架的基体–加强颗粒模型。该模型揭示土体的强度与内禀尺度、应变梯度、基体性质以及加强颗粒的粒径和级配有关。设计一系列非饱和重塑土的三轴固结不排水剪切试验以研究土体的强度尺度效应并定量计算反映土体强度尺度效应的内禀尺度参量。试验结果表明：土体的屈服应力随加强颗粒粒径的减小而增加且与加强颗粒含量之间呈线性关系,与内禀尺度之间呈抛物线关系;内禀尺度随加强颗粒的粒径和含量以及基体液性指数的增加而增加且与加强颗粒含量之间呈抛物线关系;土体屈服应力的试验结果与基体–加强颗粒模型的预测结果一致。研究成果对土体的强度理论发展有一定的参考价值。     

回采工作面多巷布置留巷围岩变形特征与支护技术

 以晋城矿区回采工作面多巷布置留巷为工程背景,基于大量实测数据,分析留巷围岩变形与破坏的特征及机制。采用数值模拟软件FLAC3D研究巷道布置方式、煤柱尺寸、回采工作面宽度等参数对留巷围岩变形与破坏的影响,分析留巷及采煤工作面周围的应力分布。在此基础上,提出适合留巷特点的巷道支护形式与参数。在井下进行支护试验,监测留巷从掘进到报废全过程的围岩位移与支护体受力,评价支护效果。研究结果表明：留巷在受到本工作面超前支承压力作用后,围岩位移虽有增加,但变化不大;在本工作面后方一定距离围岩位移急剧增加,并在50～200 m范围内位移速度达到最大值,之后逐步趋于稳定;当留巷受到下一个工作面超前支承压力作用后,围岩位移再次显著增加。留巷围岩变形与巷道布置方式、煤柱尺寸及回采工作面参数密切相关。高预应力强力锚杆与锚索支护、全锚索支护是比较适合留巷的支护方式,能够大幅度减少围岩位移,保持巷道长期稳定。最后分析存在的问题,并提出改进意见。