耦合效应下压力型锚索锚固机理的近似理论分析

为了更加精确地研究压力型锚索的锚固机理,基于锚索预应力与岩土体蠕变的耦合效应推导了锚索预应力方程。在此基础上根据Mindlin问题解,推导了耦合效应作用下锚索砂浆体的压应力和剪应力近似解,并考虑锚索预应力与岩土体蠕变之间的耦合效应进行了案例分析。研究结果表明:锚索预应力和砂浆体受到的应力峰值均按反幂函数随时间逐渐衰减并稳定;承压板的长宽比与压应力峰值之间存在正相关关系,与剪应力峰值之间存在负相关关系;岩土体的泊松比与应力峰值之间存在正相关关系。该成果丰富了压力型锚索锚固机理的理论研究,可为边坡锚固设计提供一定的理论依据。     

耦合效应下压力型锚索锚固机理的拟静力分析

为了更加精确地对地震作用下软弱岩土体中压力型锚索抗震性能进行理论研究,基于长期荷载作用下钢绞线的材料松弛现象,推导了锚索预应力与岩土体蠕变的耦合效应下锚索预应力表达式和预应力损失量表达式;结合地震作用效应的拟静力等效法、Mindlin问题解和积分简化方法,推导了砂浆体在圆形均布荷载作用下压力型锚索锚固段的等效压应力表达式和等效剪应力表达式。通过案例分析可知:锚索预应力初期损失较大,中期损失稳定,至后期基本保持不变,预应力损失速率是递减的;压力型锚索锚固段砂浆体的等效应力主要集中在承压板0.5 m的范围内,等效应力最大值不在承压板与砂浆体的接触面上,而在承压板0.1 m的范围内。该研究成果丰富了压力型锚索抗震设计理论研究内容,可为深化压力型锚索抗震机理研究提供一定的理论依据,也可为合理考虑压力型锚索加固边坡的抗震设计提供有益的参考。     

岩土预应力锚固作用三维数值模拟的等效力法

预应力锚索(杆)加固岩土是一典型的岩土与结构的空间相互作用问题。为可靠模拟这种结构与岩土的相互作用,提出了与工程中预应力施加和锁定工况相符的三维数值模拟分析等效力法。在ABAQUS有限元软件平台上,首先将该方法运用在单根预应力锚索的数值模拟试验,并与等效降温法和等效应变法进行对比分析,结果表明了该方法的优越性,此外,也分析了锚固段锚索轴力衰减速率与锚固体刚度有关,且与理论认识一致。然后,将等效力法应用在一实际预应力锚索加固边坡工程三维数值模拟中,分析了预应力锚索对加固边坡内部应力分布、边坡稳定性及锚索轴力分布的影响,表明该方法能可靠地应用于分析预应力锚索加固岩土的效果及锚索自身内力。     

考虑预应力损失的锚索加固条件下边坡长期稳定性分析

实际工程中,岩土体存在的蠕变性质使得加固于边坡上的锚索其预应力随时间而发生损失,从而引发边坡长期稳定性问题。为了正确评估预应力锚索加固边坡的长期稳定性,基于滑动面底面应力假设,并融入锚索预应力损失模型,建立一种新的预应力锚索加固条件下边坡长期稳定性极限平衡计算方法,以此来求出预应力锚索加固条件下不同时期边坡安全系数大小,进而反映边坡稳定状况的动态变化。通过工程实例分析,验证了该方法的可行性,并证实了锚索预应力损失可使得边坡长期稳定性变差。同时,经锚索预应力损失对边坡长期稳定性影响的多参数研究,表明提高锚索的初始预应力值是改善边坡长期稳定性的一种可靠有效途径。     

预应力锚索预应力损失特征及模型研究

总结了预应力锚索的预应力变化规律以及影响预应力变化的各种因素,基于岩体流变和锚索松弛的耦合作用,推导了锚索预应力变化的数学模型。该模型反映了锚索预应力变化的实质,可较精确计算锚索预应力的变化情况,并能预测锚索的最终有效预应力。该模型工程应用证明锚索预应力的计算值与实测值相当接近且变化规律基本相同。     

平面蠕变仪的改造及黄土平面蠕变试验

在岩土工程界,对于一些平面应变状态下的黄土蠕变沉降问题,采用三轴蠕变或单向压缩试验不能准确反映其应力应变与时间的关系。为此,先将真三轴仪改造为平面应变仪,然后改进成为平面蠕变仪,保证试样在整个试验过程中处于平面应变状态,且能准确反映其蠕变过程。利用该仪器开展了黄土固结平面蠕变试验,试验结果表明,在偏应力较小时平面蠕变轴向形变量及稳定时间均小于在偏应力较大情况下的值,试样侧面形变规律类似轴向形变规律。同时,试验结果也验证改造后的仪器能较好地应用于平面蠕变相关试验。     

黄土层中锚索预应力的影响因素分析

黄土层中影响锚索预应力的影响因素研究中,通过现场的具体试验且较全面地分析计算各因素影响效果的研究资料较少。选取西安某黄土基坑为试验场地,通过现场试验并结合分析计算,探讨了注浆体材料、注浆压力、锚索孔径大小、岩土体特性、补偿张拉、大气降水、钢绞线松弛、锚具及夹片回弹这八个因素,对锚索预应力荷载大小的影响。试验表明:注浆体材料、锚索孔径大小与岩土体特性的内部因素及注浆压力大小、补偿张拉的外部因素是影响黄土层中锚索预应力荷载的主要因素;黄土层中锚索张拉锁定后,预应力荷载损失较大,并且在张拉锁定后一周内是预应力急剧减小阶段。更多还原     

冻结黄土三轴蠕变特性

通过不同温度作用下冻结黄土的蠕变试验,得到了轴向应变、体应变随时间的变化关系。结果表明:当应力水平较低时,冻结黄土发生衰减型蠕变,轴向应变速率随时间延长逐渐降低,体积表现为体缩,体应变与时间大致呈线性关系,径向应变速率在零附近波动,最终趋于零;当应力水平较高时,冻结黄土发生非衰减型蠕变,轴向应变速率随时间延长呈U形曲线变化。各个蠕变阶段轴向应变速率的大小和所占时间的长短与应力水平相关,体积表现为体胀,在蠕变非稳定和稳定阶段,体积随时间延长呈线性膨胀,进入加速阶段后,体积随时间延长加速膨胀,体应变随轴向应变线性增大;径向应变速率在蠕变前两个阶段数值较小,数值在负值处动态波动,进入加速蠕变阶段后,径向应变速率加速增大,试样鼓曲破坏。最后,从蠕变速率的角度提出用蠕变速率法确定长期强度。     

分级加卸载下砂岩蠕变试验及模型研究

采用分级加卸载方式,利用五联流变实验系统对陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司砂岩进行单轴蠕变试验。针对岩石蠕变的衰减、稳定和加速三阶段特征,将Burgers模型中串联的牛顿体的黏滞系数修正为与应力、时间相关的函数,考虑损伤在蠕变过程中的影响,基于损伤理论和Lemaitre应变等价性假说,建立损伤体模型。将Hooke体、Kelvin模型、修正牛顿体和损伤体四者串联组成一个新的非线性损伤蠕变模型,推导新模型的本构方程和蠕变方程,该模型以一个统一的函数描述岩石在不同应力水平下的蠕变曲线。基于单轴蠕变试验结果,对模型参数进行辨识和敏感性分析,将新模型与试验蠕变曲线对比。结果表明:模型能很好地拟合岩石蠕变,模型无须采用分段函数即可描述砂岩蠕变的全过程,弥补了Burgers模型无法描述加速蠕变的不足,从而验证新模型的合理性。     

可拆卸锚索的现场试验研究

摘要：随着国家基础工程建设的发展,预应力锚索在岩土工程中的应用越来越多,预应力锚索支护技术已经成为了土木工程中一项重要的加固措施。尤其是在岩土工程中,预应力锚索常常作为临时性支护措施进行岩土体的加固处理。但是,作为临时性岩土支护措施的锚索,在工程完工后,大量地存在岩土中,不仅能够污染土壤或地下水,也会造成极大的资源浪费。因此,开发可拆卸的预应力锚索具有非常重要的工程意义。本文所提出的可拆卸锚索,拆卸原理科学,结构合理,工艺简单,通过室内与工程现场的试验,验证了开发的可拆卸锚索的工程适用性。     

HDPE土工格栅在有约束条件下的蠕变特性试验

土工格栅的蠕变特性是影响其在永久性加筋土结构中应用的重要因素之一。目前,大多数蠕变试验是在无约束条件下进行的,与格栅在加筋土结构中应用的状态和条件有明显差别。采用HDPE土工格栅进行了一系列在砂土中不同荷载水平下的侧限约束蠕变试验,获得了格栅在砂土中的蠕变发展规律;并与无约束(在空气中)的蠕变试验成果相对比,结果表明,侧限约束可以显著减小格栅的蠕变量。     

小浪底工程消力塘上游边坡3000 kN锚索张拉试验及成果分析

小浪底水利枢纽消力塘上游边坡锚索施工是在复杂地质条件下的进行的，为确保锚索施工达到要求，先进了现场张拉试验。通过试验，掌握了索自由端，锚墩和基础变形以及锚索徐变度与荷载的关系，验证了锚索设计吨位的合理性。     

隧道式锚碇在碎裂岩体中成洞及承载特性数值模拟

与重力式锚碇相比,隧道式锚碇更为经济、环保,在峡谷地区悬索桥建设中具有广阔的应用前景。我国西南地区某在建铁路大跨度悬索桥隧道式锚碇在IV—V级工程岩体中承担4.3×10⁵ kN的超大主缆荷载,通过三维数值模拟方法对该隧道式锚碇的成洞特性、主缆荷载及超载作用下的围岩响应特征进行研究。结果表明:按设计支护措施,碎裂岩体在锚洞开挖后处于轻微挤压变形状态。主缆荷载作用下,锚碇周边围岩主要表现为弹性变形,锚塞体的位移增量属毫米级,围岩变形受地层岩性影响显著,锚塞体周边围岩位移梯度较大,主缆荷载的扩散范围有限;超载作用下,锚塞体围岩塑性区由后锚面逐步沿着锚塞体周边围岩向中前部发展,其最终破坏模式为锚岩接触周边围岩的剪切破坏。隧道式锚碇在围级基本质量较差的碎裂岩体中同样具有很强的适应性。     

预应力锚索腐蚀耐久性试验方案设计探讨

预应力锚索在岩土工程加固中应用广泛,其腐蚀耐久性对工程运行安全至关重要,而相关的腐蚀变化规律及机理还有待进一步明确。在总结当前预应力锚索腐蚀耐久性研究成果的基础上,对其腐蚀耐久性室内加速试验方案设计进行了探讨。分析了影响腐蚀的主要因素并拟定了各因素的不同影响水平;采用正交设计方法优化试验方案并通过有限元方法对试验模型尺寸和应力分布进行了计算模拟优化和验证;介绍了模型制作等工艺步骤。相关成果可供类似耐久性试验方案设计参考。      

预应力锚索内锚段有限元精细化模拟

预应力锚索加固作为岩土工程的一种主要加固技术已得到日益广泛的应用,但现有的预应力锚索数值模拟方法却不能很好地反映其实际加固效果。针对预应力锚索内锚段模拟存在的难点问题,提出用精细化有限单元法进行模拟。该算法最突出的特点是详细地描述了钢绞线、砂浆和接触面等细部结构。算例表明,这种方法是合理和有效的,内锚段轴向位移和应力沿钢绞线方向由外到里呈指数性衰减。     

卵石土蠕变本构模型及其工程应用

卵石土是岩土工程建设中的常用材料,由于针对其流变力学特性的研究较少,导致无法评价该种材料的长期稳定性。采用试验研究、理论分析和数值模拟相结合的研究方法,针对卵石土开展了室内三轴蠕变试验,对卵石土蠕变的有关力学问题进行了探讨,分析了卵石土蠕变与时间、应力状态的关系,并提出了11参数卵石土蠕变的数学表达式及相应的参数指标。将该本构模型嵌入到ABAQUS软件中,计算了某大桥锚碇下覆地基的长期沉降变形。结果表明,提出的本构模型可以很好地描述卵石土的流变特性。与锚碇沉降变形监测结果相比,蠕变加速变形阶段的沉降计算结果偏大,蠕变稳定阶段的沉降计算结果偏小。研究结果可为卵石土的长期变形计算提供相关参考。