悬索桥锚碇隧道爆破开挖的围岩累积振动效应研究

 结合矮寨悬索桥锚碇隧道的爆破施工,通过围岩的声波测试得到围岩损伤度和松动圈范围在不同等级的爆破冲击荷载作用下的发育规律,探讨围岩累积损伤程度和振动速度之间的对应关系,以及引起岩体损伤度累计效应的阈值,较为完整地描述了爆破冲击荷载作用下围岩损伤度和松动圈的发展过程。在此基础上得出合理的爆破振动速度的控制指标。结果表明：锚碇隧道的爆破施工不但要控制单次爆破对围岩的扰动,更重要的是,应考虑围岩在频繁的近距离爆破作用下产生的累计振动效应并加以控制。爆破振动速度控制在3～6 cm/s时,最大围岩松动圈厚度约为2.3 m,围岩平均损伤度约为0.15。当测点处围岩的振动速度小于2 cm/s时,围岩的损伤度积累不明显,可视为爆破振动累积损伤阈值。     

隧道式锚碇围岩稳定性研究现状及探讨

介绍了国内对隧道式锚碇及围岩稳定性研究和应用现状,并结合重庆鹅公岩大桥实例对目前隧道式锚碇围岩稳定性的研究方法进行了总结和探讨。提出了今后的研究方向。     

自锚式悬索桥锚碇的设计与研究

结合自锚式悬索桥的锚碇部分受力较为复杂,设计要求较高的特点,依托几个工程实例,阐述了自锚式悬索桥锚碇部分的合理结构,用计算数据加以证明,并提出建议,对今后自锚式悬索桥的设计具有现实意义。     

悬索桥隧道式锚碇系统力学行为研究

根据悬索桥隧道式锚碇系统数值模拟结果，通过现场原位相似模型试验进行验证，研究了锚碇系统的力学行为特征、变形机制及稳定状态。结果表明，在主缆张拉和运营阶段，围岩对锚碇的夹持作用是以锚碇前底板为支点来抵抗锚碇体后部向上转动和向前滑移。岩锚初始预应力、自由段长度、外部荷载量值控制着锚索及锚碇在锚碇系统中参与的荷载贡献值和作用时机。锚碇体倾角、长度、放大角、接触界面粗糙度及结合程度影响锚碇位移和系统的稳定性。     

悬索桥隧道式锚碇研究现状

悬索桥隧道式锚碇相对于重力式锚碇节省了工程造价、有利于环境保护,隧道式锚碇具有很广阔的发展前景。本文简述了隧道式锚碇自应用以来取得的一系列设计成果,如:锚区选址、尺寸拟定和围岩参数等,以及现在对隧道锚受力特性的认知,如:工作性状、破坏机理和研究方法等。对目前各种解决途径进行了评价,提出了工程实际中迫切需要解决的关键问题。     

锚碇及索塔变位对大跨度悬索桥结构影响的敏感性分析

锚碇及索塔是大跨度悬索桥的重要受力构件,地震或者地层潜动引起的锚碇和桥塔变位会对悬索桥结构的内力和变形产生一定的影响。针对西堠门大桥建立空间杆系模型,对锚碇和桥塔在偏位和转动的情况下主缆、吊索、加劲梁和桥塔的内力和位移进行分析。分析结果表明悬索桥结构的内力对锚碇和桥塔变位较为敏感,加劲梁和桥塔的挠度对锚碇的水平位移和沉降较为敏感。     

重庆长江鹅公岩大桥东隧道式锚碇

重庆长江鹅公岩大桥东锚碇采用隧道式锚碇,是我国第一座建造在泥质砂岩和砂质泥岩互层分布的软质岩地质条件下的大跨径悬索桥隧道式锚碇。该文介绍隧道式锚碇的设计与施工。     

四渡河桥隧道式锚碇开挖支护工艺

隧道式锚碇借助两岸天然坚固的岩体开凿隧洞再浇注混凝土形成,利用岩体强度对混凝土锚体形成嵌固作用,达到锚固主缆拉力的目的。如何保护隧道式锚碇周围围岩的完整性是一项很关键的施工控制要点。     

软岩地基悬索桥重力式锚碇齿坎效应的试验研究与数值分析

 基于刚体计算模型,首先从理论上探讨座落在软岩地基上的悬索桥齿坎重力式锚碇的齿坎效应工作机制,得出如下结论：锚碇结构重心位置决定齿坎抗滑效应产生的方式和效果。其次,以赣州赣江大桥作为工程为例,通过现场模型试验分析不同应力水平下,锚碇各级齿坎的应力分布情况,进而研究齿坎的抗滑效应,并检验齿坎效应的上述理论成果。最后,利用FLAC3D对重力式锚碇的受力特性进行三维数值模拟,分别就有、无齿坎锚碇与软岩地基的共同作用情况,包括齿坎各接触面抗滑力分布情况进行计算分析,结果表明：齿坎的存在改变基底应力分布,减少锚碇的水平位移,大幅度地提高极限抗滑力,并最终改变锚碇破坏模式。研究表明,现场模型试验结果与数值计算分析结果是一致的。基于上述研究成果,讨论锚碇结构重心、齿坎高度、接触面以及地层参数等因素对锚碇结构齿坎效应的影响,并提出带齿坎的重力式锚碇结构的设计原则。     

超大跨度悬索桥隧道锚承载特性的岩石力学综合研究

 针对四渡河特大桥宜昌岸隧道锚承载特性问题,采用基于岩石力学的综合研究方法,从围岩地质与力学特性、隧道锚1∶12实体模型试验及隧道锚承载特性数值分析等方面,对隧道锚与围岩岩体变形机制、时效特征及超载安全性等方面开展系统研究。结果表明,通过岩石力学试验及基于实体模型试验获得的隧道锚围岩弹塑性及流变参数符合实际;在设计水平下,隧道锚锭围岩变形在mm级水平;隧道锚极限抗拉拔力≥7.6倍设计载荷,满足锚固安全系数＞4.0的设计要求;实桥隧道锚碇的长期安全系数≥2.6。通过工程实际施工过程中的监测实施,对研究成果和结论的合理性进行验证。研究技术路线及成果可供山区类似桥梁建设借鉴。     

基于BP网络的隧道围岩位移预测方法

介绍人工神经网络模型法的基本原理与步骤,探讨了隧道围岩收敛监测数据与人工神经网络间的联系,并建立了基于人工神经网络的隧道围岩收敛预报模型。以工程实例为背景,对隧道围岩的收敛变形进行预报分析。研究结果表明:BP网络预测值与实测值吻合程度很好,完全满足工程及控制的要求。     

重庆鹅公岩大桥隧道锚碇围岩稳定性

重庆鹅公岩长江大桥设计采用悬索桥方案。东锚碇为隧道锚，布置在粉质砂岩和砂质泥岩互层岩体中，锚碇及围岩体的变形状态直接影响大桥的稳定和安全。为了了解锚碇及围岩体在张拉荷载下的变形状态及围岩极限承载能力，对围岩及锚碇进行了较全面的试验研究，包括岩体参数试验、1：12．5实地结构模型张拉试验、数值分析及灰色GM（1，1）模型预测等。研究表明：锚碇及围岩变形较小，变形处于弹性阶段；灰色GM（1,1）预测出岩体极限承载力为设计荷载的6．09～6．15倍。锚碇处于安全状态。并有足够安全储备。试验研究成果为设计提供了可靠依据。     

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。     

矮寨大桥基础岩体稳定问题研究

由于各构筑物及其与高陡边坡紧邻,准确把握构筑物围岩的稳定性及其相互影响,是设计方案能否成立的关键。总结分析矮寨大桥基岩稳定的4个方面的关键问题,并介绍大桥基础岩体勘察所采用的多种手段、主要的地质缺陷、基岩稳定分析结果及施工期监测结果。开挖揭露的地质条件、稳定分析及监测结果表明,多种技术方法是全面认识岩体工程地质条件的必要手段。矮寨大桥基岩的稳定问题集中在两岸高陡边坡上,设计荷载并未引起岩体产生明显变形,各构筑物之间相互影响不明显。只要通过适当的加固措施保证边坡岩体的稳定,桥基岩体稳定性就可以得到保证。设计采用的塔梁分离式悬索桥结构,以及各构筑物的布置是可行的,研究成果支撑了结构设计上的创新。隧道锚因围岩“夹持效应”而产生强大的抗拔能力。由于国内外大型悬索桥采用隧道式锚碇不多,对隧道锚碇围岩的岩石力学问题研究还不够深入,其承载能力可能被严重低估。     

地下厂房围岩位移混沌动力学特征研究

 以小湾水电站地下厂房围岩不同监测断面的多点监测位移为例,运用功率谱分析方法,改进G-P方法提取关联维数D,综合分析G-P法、C-C法和复自相关法得到合适的m,t 值重构相空间,计算最大Lyapunov指数,研究地下厂房围岩位移的混沌动力学特征。研究表明,主厂房围岩顶拱部位的多点位移和拱座在30 m深度处的位移不具有混沌特性,而拱座在2,7和15 m深度的监测位移和边墙部位的多点位移,各施工支洞和排水洞获得的超前监测多点位移都具有混沌动力学特征,同时得到表征其混沌动力学特征的功率谱图,关联维数D大于0,最大Lyapunov指数大于0。对具有混沌特性的监测位移,可以利用基于混沌时间序列的多种方法对位移进行预报,为地下厂房系统围岩位移预报提供新的实用方法。     

基于细观力学的盐岩蠕变损伤本构模型研究

在对盐岩在蠕变试验中所表现的损伤特征认识基础上,利用对应性原理建立了基于细观力学的盐岩蠕变损伤本构模型。该模型能够体现考虑损伤和不考虑损伤的蠕变力学过程的巨大差别,应变率随着有效蠕变应力的增大而增大的特征,及在一定畸应力作用下随着静水压力的增大蠕变应变率变小的特征。