基于二阶功准则的NPR锚索支护效果研究

NPR锚索因其具有恒定工作阻力和较大变形量的特性,已广泛应用于巷道的加固和监测预警中。为了研究NPR锚索在露天矿山边坡中的支护效果,首先基于有限差分软件FLAC3D中的锚索单元开发出NPR锚索单元,并通过数值拉伸试验验证了NPR锚索比普通锚索具有更优异的吸能特性;之后引入二阶功作为边坡稳定性评价准则,并将其植入显式动力学算法中,详细讨论了其合理性和可靠性;最后,以浩尧尔忽洞金矿西采场北帮开挖诱发的滑坡为研究对象,对现有普通矿用锚索和NPR锚索支护体系下的边坡稳定性进行对比分析。根据数值模拟结果可知,NPR锚索支护体系下的边坡稳定性明显优于普通矿用锚索。     

小湾水电站进水口高边坡监测及信息反馈研究

针对小湾水电站垂直开挖高度81m进水口直立边坡大量监测资料,结合变形、地质、开挖和加固处理影响因素,分析了边坡变形特征;评价了以f3为控制性底滑面不稳定楔形体的加固效果以及对抑制卸荷松弛变形作用;通过监测信息反馈,设计有针对性地及时进行边坡动态支护优化,使预应力锚索达到了较佳工作状态,充分发挥了锚固作用。     

顺层岩质边坡预支护开挖及锚索优化设计研究

针对顺层岩质边坡开挖可能失稳或者不确定其稳定性时,提出预留开挖区内先进行预支护,再进行逐层开挖的方法,在此基础上,进一步研究岩层走向与坡面走向不同夹角下锚索预支护的最佳水平角,建立考虑走向夹角的支护计算模型,推导得到相应的关系式。利用数值计算对比边坡开挖方法对边坡的整体稳定性以及锚索的加固效果,结果表明:此开挖方法结合考虑锚索最佳方向角的支护能够更有效地限制边坡的应力与变形,对提高边坡的稳定性有一定的贡献。方法是可行的,在实际边坡加固设计及工程施工能提供相应的参考。     

深基坑开挖对邻近边坡影响及对策研究

就某深基坑开挖对邻近边坡支挡结构影响及对策进行研究。采用MIDAS GTS对既有边坡加固前的基坑开挖过程进行有限元模拟,通过对既有边坡破坏特征的深入分析,得到基坑开挖时边坡的破坏形态整体上接近悬臂支护的边坡,针对这一特征对既有边坡采取坡脚加微型桩固脚、支护桩桩间加锚索强腰以及坡顶加微型桩隔断基础的加固措施。对既有边坡加固后的基坑开挖过程进行数值模拟,分析表明加固措施对边坡坡顶变形控制效果较好;对基坑工程开挖的现场监测数据进行分析,表明既有边坡及坡顶建筑物的变形在安全范围内,加固方案科学可靠。     

某山区公路岩质边坡开挖效果数值模拟分析

通过数值模拟计算软件模拟某山区公路岩质边坡开挖后边坡应力、应变及变形破坏的情况,体现了开挖卸荷、断层、覆盖层对开挖边坡稳定的影响以及易发生变形破坏的部位;数值计算结果也为边坡开挖施工预加固提供参考。     

边坡加固机理探讨

根据十几个岩土边坡加固工程的设计、审查和施工经验，对边坡加固中预应力锚索的传力深度、自由段概念、削坡开挖边坡安全系数、群锚形成“岩壳”、补赏张拉等问题进行了讨论。介绍了边坡治理中开挖控制变形工法，总结出施工的6项工法要素为：安全监测、超前支护、分层分段开挖、及时进行坡面支护、加强边坡底部支护和施工工艺管理。着重讨论了预应力锚索钻孔中水泥砂浆芯柱的受力分析，把问题归结为压杆稳定。并介绍了一种新型预应力锚梁结构，该结构大大提高了预应力锚索的承载力，从而使边坡达到更好的加固效果。最后，对边坡加固中的几个重要问题进行分析和探讨。     

新型让压锚杆力学特性试验及承载变形机理研究

针对现有锚杆结构在市政丁程、隧道及边坡支护结构中的不足,提出了一种新型让压锚杆,分析了其力学特征及承载变形机理,并对比了普通锚杆、普通让压锚杆、新型让压锚杆在岩土体中的能量变化原理。首先,对新型让压锚杆进行了室内拉拔试验,得到了其力学特征曲线;然后,基于锚固力增长曲线,对新型让压锚杆与普通锚杆、普通让压锚杆的承载形变机理进行了比对分析,得到新型让压锚杆3方面的优势:即适用性更广、性能更优、变形可控更具灵活性;最后,基于能量原理,构建了3种不同类型锚杆的能量积分表达式,并依据能量本构关系,对3种锚杆的极限能量值进行了对比分析。试验研究及理论分析均验证了新型让压锚杆更适合具有膨胀性的隧道及边坡岩土体支护加固,可为新型锚杆的支护使用提供重要指导,为类似工程的设计、施工提供重要参考。     

拉西瓦水电工程高应力坝基边坡开挖扰动 及锚固效应研究

基于对开挖与锚固等施工过程的详细数值模拟,围绕拉西瓦水电工程高应力坝基边坡开挖扰动及锚固效应问题开展深入研究,获得该高应力坝基边坡岩体应力、变形与塑性屈服区的开挖扰动特征及其断层影响效应,分析锚固支护对边坡应力、变形及屈服区的作用效果.研究表明,高应力坝基边坡存在较明显的开挖扰动带和锚固影响带;与常规地应力条件下的边坡相比,高地应力区岩体边坡因开挖导致的卸荷量值会显著增大,其强卸荷效应将使岩体的损伤程度更大;采用分步开挖并逐级锚固的方案进行高应力坝基边坡的加固支护是有效的,锚固支护不仅具有变形约束作用,而且能有效控制一定方向上的应力卸荷强度,从而可降低高应力岩体因开挖卸荷引起的损伤或破裂程度.根据上述结果,提出关于高应力坝基边坡开挖扰动与锚固问题的若干讨论和支护优化建议.作为重大工程典型实例研究,所得结果对类似高应力条件下的岩体高边坡工程具有参考意义.     

基于FLAC3D的多台阶岩质边坡的稳定性分析

为掌握多台阶岩质边坡在开挖过程中的动态变形特性及预应力锚索加固对其稳定性的影响,以具体岩质边坡工程为例,利用FLAC3D模拟分析其在开挖过程中及形成后的变形特征;对比分析两种加固方案时的加固效应。研究结果表明,开挖易使局部岩体发生破坏;预应力锚索的使用使岩体边坡的安全系数提高了21.3%;采用边开挖边支护方案能很好地约束岩体水平位移,并可有效改善边坡的应力分布。     

边坡加固机理探讨

笔根据参与的十几个岩土边坡加固设计,审查和施工体验对边坡加固中预应力锚索传力深度,自由段概念,削坡开挖边坡安全系数,群锚形成“岩壳”,补赏张拉等问题进行了讨论。中介绍了边坡治理中开挖控制变形工法。工法的主要素为：安全监测,超前支护,分层分段开挖,及时进行坡面支护,加强边坡底部支护和施工工艺管理。中着重讨论了预应力锚索钻孔中水泥砂浆芯柱受力分析,把问题归结为压杆稳定提出了预应力锚梁结构。该结构大大提高了预应力锚索的承载力。     

FEM application to loess slope excavation and support: case study of Dong Loutian coal bunker,Shuozhou, China

The largest coal bunker in China will be built in the Dong Loutian loess region to store coal, and the long V-shaped loess slope of the bunker, more than 60 m in depth, will be excavated. The finite element method of numerical simulation is applied (using linear elastic and hardening soil models) to simulate stability of the excavation slope and deformation with and without reinforcement, with a view to predict the deformation trend, design the reinforcement scheme, decrease the unrealistically large heave at the base of excavation and horizontal displacement of the excavation slope, and ensure the safety of the project. The simulation results show that the stress field redistributes after excavation and reinforcement, and the horizontal displacement of the slope is inhibited effectively, while the soil at the base of the bunker should be emphatically compacted and supported by piles. The field-measured data are in better agreement with the results calculated from the hardening-soil model and the combined support mode of anchor and soil nail. Thus, the results can be used to determine the key deformation range and reinforcing areas for engineering design.     

深基坑边塔吊地基加固设计及变形控制分析

随着城市建设地下空间开发需要,深基坑支护工程日益增多。深基坑开挖卸荷作用会引起岩土体应力应变效应,进而诱发周围建(构)筑物地基产生变形。某建筑工程由于施工场地限制,不得不将塔吊基础布置于深基坑围护结构边缘,而塔吊结构的运转荷载会对基坑安全造成隐患,故在基坑开挖前需要对塔吊地基进行加固设计,并对施工过程中塔吊地基变形进行预测。基于工程地质和施工环境等条件,设计锚拉桩支护方案对塔吊地基及基坑围护结构进行加固;并使用Midas GTX NX建立基坑开挖全过程施工工况的有限元模型,对塔吊地基加固前后的变形特征进行数值模拟;后与开挖过程中现场监测数据进行对比分析,评估塔吊地基加固设计方案的可靠性及效果。研究表明,本设计方案采用的支护桩间增设预应力锚索以及增设锚桩、拉梁的整体加固措施对基坑边设置的塔吊地基变形起到良好控制效果。研究成果可为类似深基坑工程支护设计、施工提供借鉴。     

超高路堑边坡治理工程案例研究I：边坡失稳机制模拟分析

 概要介绍龙岩双永高速公路K227超高路堑边坡的地形地貌、地质条件、变形破坏过程及特征,结合边坡稳定度反分析思路、强度折减法和开挖有限元仿真技术对该边坡变形孕育过程进行模拟分析和定量评估。采用一种基于应力张量差值的增减变化及其变化量的正负分区来确定边坡开挖松弛区的数值方法,解释路堑高边坡开挖卸荷松弛的力学机理;模拟重现了挖方边坡经历稳定性缓慢上升的卸荷回弹阶段、稳定性线性下降的剪切破裂阶段和稳定性急剧下降的失稳破坏阶段的全过程中应力调整、塑性屈服、滑面孕育和变形破坏的演化规律和发展趋势,揭示了边坡由于快速工程开挖扰动,使潜在软弱带充分暴露,并切断坡脚力学支撑,伴随岩土卸荷松弛及强度弱化,产生坡顶岩土张裂变形、深层软弱带剪切蠕动和坡脚沿结构面临空剪出的失稳机制;间歇性降雨入渗的岩土增重及附加水压使滑坡表现出时滑时停的特征;边坡整体处于临界状态,在继续开挖或持续暴雨冲击条件下,可能导致稳定性骤降,从滑动阶段转化为剧滑阶段。最后,对应急抢险对策、治理方案规划及线路调整设想等问题进行讨论与反思,为边坡病害治理提供了理论依据。     

水电站进水口岩石高边坡及坝坡与洞室相互作用的三维数值分析

对一典型的反倾向层状结构岩质高边坡进行了非线性三维数值模拟。数值模型中同时模拟了依存于高边坡的一个进水口大坝和坝下的4个引水隧洞，并且考虑了高边坡的复杂地质条件、支护措施和开挖工况。运用此数值模型研究了开挖卸荷、大坝生成以及水库蓄水对高边坡的应力、变形状况和稳定性的影响。研究结果为工程建设提供了有意义的参考。     

路堑边坡施工顺序对边坡稳定性影响数值模拟分析

边坡的开挖、支挡施工顺序对边坡的稳定性有较大影响 ,本文采用有限元强度折减法对深挖路堑边坡的不同施工方案进行了有限元数值模拟分析。结果表明 ,开挖一级 ,锚固一级 ,可控制边坡的变形 ,有利于边坡的稳定 ,但是另一方面锚索的受力会随着往下逐级开挖而逐渐增大 ,有时甚至会超过其设计强度。边坡的稳定最好是依靠其自身就能基本自稳 ,加固处理仅作为安全储备 ,最好的办法是一方面既要确保边坡工程的稳定 ,同时也要允许边坡开挖后有一定的变形 ,释放一部分应力 ,充分发挥边坡的自稳定能力 ,以减少支护受力 ,即将所谓的“新澳法”原理应用于边坡工程     

乌东德水电站左岸尾水出口陡倾顺向坡变形影响因素分析

 乌东德水电站左岸尾水出口正面边坡为典型陡倾顺向坡,在施工期出现了2次变形。以工程地质条件分析为基础,以变形监测资料和声波检测资料分析为主要手段,辅以三维数值模拟计算,对其变形与边坡结构、坡脚隧洞、开挖爆破、坡内小断层、卸荷松弛的关系进行研究,进而对边坡变形的影响因素进行分析。研究认为,该边坡变形主因为顺向坡切脚,此外,脚部紧凑大断面隧洞挖空和超标准爆破扰动,在较大程度上加剧了边坡的变形,坡面出露的小断层对断层附近坡体变形加剧有一定影响。提出在脚部有大断面隧洞开挖的顺向坡施工中,洞坡交叉部位的隧洞开挖应以支护后边坡稳定为前提,再进行隧洞的分层开挖,另外,施工爆破与边坡支护在顺向坡施工过程中亦应予以高度重视与特殊控制。研究成果丰富了顺向坡稳定性研究的工程实例,为工程本身的支护设计及开挖施工提供了重要的技术支持,亦为类似工程提供可以借鉴的经验与指导。     

长河坝水电站右岸导流隧洞进口高边坡稳定性有限元计算分析

 由于受地形条件限制,长河坝水电站导流洞进水口边坡几乎整个边坡设计为直立坡,最大高度为148 m。这种边坡布置方式在国内、外很少见,其变形、稳定问题关系到该工程导流方案的成败,非常重要。为了解边坡的稳定性,以及了解边坡加固方式的有效性及合理性,采用有限元方法对边坡开挖、加固过程进行模拟,给出边坡的变形、屈服区以及锚杆等应力情况,特别分析裂缝和裂隙对于边坡变形、屈服以及锚杆应力的影响,利用降强度计算方法得到边坡的抗滑稳定安全系数。研究成果对边坡的开挖及加固具有指导意义。     

软质破碎岩体高边坡复合喷锚支护设计及施工

预应力锚索、锚杆挂网喷射混凝土复合喷锚网支护技术是有效的岩石边坡防护措施。结合工程地质条件,对压力分散型锚索方案、构造及施工流程、注意事项进行分析,并介绍加固坡体中部、控制坡面变形,开挖后及时封闭岩体及边坡防排水等关键技术。