外部连接全长黏结式锚杆和弹力式锚杆 抗爆加固效果模型试验研究

 利用实验室抗爆模型试验装置,研究在平面装药爆炸应力波的作用下,外部连接全长黏结式锚杆和弹力式锚杆对洞室围岩的不同加固效果。通过分析自由场爆压时程曲线,发现该试验仪器测试效果较好,并分析和比较2种锚杆加固所造成的洞室围岩拱顶位移、洞壁应变和拱顶、底板及侧墙加速度的差别。试验结果表明：经过外部连接全长黏结式锚杆加固的洞室比弹力式锚杆加固的洞室拱顶位移峰值减少明显;在平面波的作用下,3个洞室洞壁各个位置都是产生压应变,最大应变出现在拱脚处;拱顶加速度是振动最激烈的地方,底板加速度在变形不大时加固洞室增加较大,必要时应该采取减震措施;对比2个加固洞室的最大应变峰值和加速度,发现外部连接全长黏结式锚杆相对较小,说明对洞室围岩的加固宜采用外部连接全长黏结式锚杆。     

锚固洞室在顶爆作用下破坏形式及破坏过程研究

利用抗爆模型试验和数值分析方法,研究锚固洞室在顶爆作用下的破坏形式及破坏过程。根据锚固洞室破坏模型试验,发现锚固洞室主要有:受拉破坏、剪切破坏、受压破坏和压剪破坏4种破坏形态。通过分析试验解剖图和应力波传播规律发现:爆炸应力波作用下,锚固洞室首先在拱顶锚固区发生"层裂"现象,在自由面附近有类似半椭圆拱岩石介质脱落;同时两侧容易形成"八"字型剪切裂纹,随着爆炸荷载强度增加,如果锚杆加固较弱会在洞顶产生局部坍塌,一旦锚杆加固较强就会发生从爆心至洞室整体坍塌。最后利用数值分析方法分析了洞室受力情况和塑性区发展过程,进一步探讨了锚固洞室在顶爆作用下破坏形式和破坏过程。     

围岩外加固抗爆炸成坑试验研究

为进一步提升洞库围岩的抗爆炸性能,采用相似模型试验方法对采用交叉锚索进行加固的均质、层状和块状围岩进行2组爆炸成坑试验,并对比分析加固前后围岩模型的宏观破坏形态、隆起形态、裂缝形态及爆坑尺寸。研究结果表明:(1)交叉锚索对岩体提供了较大的抗拉、抗剪能力,从而对岩体抗爆炸成坑具有较强的加固作用;(2)岩体特征对成坑试件破坏程度有较大影响;(3)从有加固的试件表面隆起高度上看,均质和层状岩体试件的都较小,块状岩体试件的较大;(4)岩体特征不同,试件表面的裂缝形态不同;(5)有加固试件的爆坑平面尺寸均质岩体试件的最小,块状的较大,层状的最大。研究结果可为地下防护工程设计和坑道围岩加固提供参考。     

地下洞库围岩外加固抗炸弹爆炸性能研究

 为进一步提高已建地下洞库的抗爆炸性能,本文提出了对洞库围岩采用交叉锚固进行加固的方法,并通过相似模型试验对加固前后的洞库模型进行了爆炸对比试验;在采用数值模型计算验证后,利用数值模拟的方法分析了锚索参数以及围岩强度对洞库抗炸弹爆炸性能的影响。研究结果表明：在相同的爆炸荷载作用下,加固围岩洞室衬砌结构的压力峰值、加速度峰值、拱顶位移峰值及整体破坏程度均小于未加固围岩洞室,加固围岩的爆腔体积、塑性区半径均较小,岩体内裂缝较少,爆点附近岩体耗散的爆炸能量较多;加固锚索面积越大、倾角越大、间距越小、长度越大、加固围岩材料强度越高时,洞室衬砌拱顶的位移响应峰值越小,且锚索角度的影响最大,围岩强度和锚索间距的影响其次,锚索面积和锚索长度的影响较小。论文研究可为地下防护工程设计和坑道围岩加固提供参考。     

软岩隧道锚杆支护作用的模型试验研究

 随着公路隧道的发展,隧道稳定性日益成为设计和施工的首要问题。根据重庆—长沙公路共和隧道围岩实际情况,在真三轴试验机上进行隧道在毛洞和不同支护条件下的模型试验,试验反映了隧道失稳的全过程并记录了各个部位的应变值,对不同工况下围岩的应力变化规律进行分析,结果表明：围岩的径向和切向应力均是随荷载的增加而增加的;在同级荷载下,支护后的围岩径向和切向应力要高于支护前;径向应力随着离洞壁距离增大而增大,而切向应力在洞壁上应力集中,随后随着离洞壁距离的增大而减小,最后趋于稳定。锚杆使得围岩的稳定性大大提高,且长锚杆的支护效果要优于短锚杆。     

大跨度地下洞库爆炸荷载下破坏形态试验研究

为分析不同药量的钻地武器爆炸对大跨度地下洞库产生的破坏效应,采用模型试验的方法对大跨度地下洞库的抗爆性能进行了分析研究,获得了不同爆炸荷载作用下洞库周边及衬砌的压力、加速度和位移的分布规律,并对比分析了围岩及洞室的整体破坏情况。试验结果表明:随着爆炸药量的增加,测点压力、加速度和位移的峰值基本均呈增大趋势,且相同测点位移峰值增大最明显;当爆炸药量增大时,先在洞室拱顶出现影响结构安全的纵向裂缝,且随着爆炸药量的继续增加,地下洞室裂缝的部位和数量逐渐增多、宽度逐渐加大,洞室衬砌甚至出现掉落现象;洞室拱顶围岩自两侧拱脚至爆心均出现了“八”字形的裂缝,且随着爆炸药量的增加,裂缝的宽度逐渐加大,甚至出现了拱顶围岩整体塌落的现象。其论文研究成果可为大跨度地下防护工程的抗力评估提供参考。     

Zum Einsatz von Geokunststoffen bei der Flachgründung von Windenergieanlagen

The use of geosynthetics for construction of windmills on spread foundation. The spread foundation is most favourable for the construction of that larger and higher performance windmills regarding the economic criteria. The ground improvement is most proper for such spread foundations on soft soils with high settlement potential by using the base course installation (reinforced and unreinforced). Additional reinforcement elements like geosynthetic can be installed for the further increase of the bearing capacity, from which a more favourable distribution of load impact on the underground, stress peaks will be diminished and the resulting settlement will be more uniformly. For the analysis of the bearing capacity and stability‐increasing characteristics of geosynthetic reinforced base course under spread foundation of windmill in low load‐carrying soil, a numerical investigation with the program system PLAXIS 2d, version 8.2, was performed, whereby both the separate contribution of the filling soil as well as the reinforcing element was determined. It could be proven that the use of geosynthetics in reinforced base course entails a significant increase of safety as well as a tilting reduction.     

Analytical approach for the design of active grouted rockbolts in tunnel stability based on convergence-confinement method

Assuming that grouted rockbolts increase internal pressure within a broken rock mass, a new procedure for computation of ground response curves for a tunnel reinforced with active grouted rockbolts is presented, while the effect of distance of bolted section to tunnel face has been also considered. This analytical solution for a circular underground excavation under hydrostatic stress field, and with consideration of a non-linear strength criterion for rock mass and on the basis of two material behavior models has been developed. In this work, the equation of the ground response curve for a tunnel which has been reinforced with passive grouted rockbolts is also derived. The proposed model allows one to take, the effect of the distance of the bolted section to the tunnel face, the effect of increasing rockbolts spacing, the influence of increasing pretension load in calculating of the ground response curve, and the effect of increasing the cross-section area of rockbolts, into account. The results show that decreasing rockbolts spacing increase the support system stiffness rather than preloading of them.     

既有运营地铁下方暗挖站台隧道施工技术

介绍了暗挖隧道施工处地铁一号线的工程概况、工程难点,重点阐述了在未对地铁一号线进行加固保护的情况下,暗挖站台隧道施工采取的主要措施：包括洞门处理、隧道施工以及端头加固和适时的监控量测等,从而有力的保证了地铁一号线的安全。     

紧邻施工对地铁隧道结构服役性态的自动连续监测与分析

随着地下轨道交通覆盖面积的扩大,许多建设项目地下结构施工距离地铁隧道较近,紧邻施工会扰动地铁隧道周围的土体,造成隧道结构发生变形和位移,影响地铁隧道结构服役性能。本文结合武汉市三镇中心项目,针对了TRD施工、地下连续墙施工和MJS土体加固三种紧邻地铁施工,描述了项目针对地铁隧道结构服役性态进行的自动连续监测方案,对地铁隧道拱顶沉降、道床沉降、水平位移和径向收敛四个自动连续监测项目进行分析,总结紧邻施工对地铁隧道结构服役性态的影响,为类似工程提供参考。     

洞室围岩交叉锚固结构抗爆性能模型试验研究

为进一步提高已建成地下洞室的抗动载能力,本文提出围岩外交叉锚固的方法对洞室进行加固;随后利用相似理论建立了洞室外交叉锚固的试验模型,并对加固后的洞室模型进行了爆炸试验;通过采集分析影响洞室稳定性的拱顶位移、拱顶和底板部位的加速度参数,对比研究了外交叉锚固洞室的抗爆能力。通过模型爆炸试验得到:在相同爆炸荷载作用下,经过外交叉锚固加固后洞室的位移峰值和残余变形值均降低,处于爆点正下方的测点降低幅度范围约为20%~50%,洞室拱顶附近的加速度峰值降低幅度为20%左右,由此可见本文提出的外交叉锚固洞室的加固方法能够有效地提高洞室的抗爆性能。     

软弱地层中联络通道加固及施工案例

联络通道作为地铁隧道重要的附属设施,联通左右两条隧道,在地铁正常运营过程中发挥其不可或缺的重要作用。在地铁隧道工程中,联络通道施工的顺利与否直接影响到整个工程的进度。文章介绍了某软弱地层中联络通道施工的工艺、流程及关键技术要点,提出了"地下连续墙+搅拌桩"的土体加固方式。工程实践表明,采用"地下连续墙+搅拌桩"的土体加固方式,结合盾构机通过土体加固区的合理操作,有效地控制了沉降和变形,保证了施工安全。     

刚性基础下复合地基褥垫层加筋影响研究

为了提高桩土荷载分担比,一些建筑工程桩筏基础下的复合地基采用了加筋垫层,然而加筋垫层复合地基的变形协调与荷载传递的影响还缺乏深入研究。采用自制的二维多活动门试验装置与椭圆钢棒相似土填料,开展了无筋褥垫层随桩间土下沉过程的模型试验,获得了不同垫层厚度下无筋垫层的变形与应力协调特性。在模型试验基础上,采用颗粒离散元DEM数值模拟建立了无筋与加筋垫层数值模型,揭示了有、无加筋条件下的褥垫层工作特性区别,并探讨了褥垫层厚度、桩间净距以及加筋位置等对褥垫层工作特性的影响。结果表明:当加筋高度距桩顶超过100 mm时,桩土应力比曲线和褥垫层变形均接近未加筋的情况; 加筋体设置高度小于100 mm时,下方颗粒垫层的变形协调会受到影响,格栅与下部垫层之间产生脱空现象,从而导致桩土应力比随着桩间土下沉量的增加而出现陡升; 陡升段起点对应的桩间土下沉量随着加筋位置的提高而增加,工程中可能会导致复合地基桩体超过承载力而引起复合地基发生破坏。     

一种新型复合锚固结构抗爆性能的试验研究

对一种新型复合锚固结构的抗爆性能进行了试验研究。这种新型复合锚固结构是“注浆锚杆-构造措施”型,用于地下空间的加固支护。“构造措施”是指在锚杆里端规律设置一段表面经过处理的空孔。试验研究表明:①复合锚固结构洞室的临界破坏荷载显著高于单一锚固结构洞室,其安全性和稳定性更高,其构造措施段具有一定的抗爆吸能作用;②复合锚固结构用于岩石洞室的抗爆加固是完全可行的;③就本次试验条件而言,在累次爆炸加载作用下,单一锚固结构洞室的破坏程度是复合锚固结构洞室的2.5倍;④加固区具有足够的深度、强度、刚度和稳定性是复合锚固结构优化设计实现的前提。     

顶爆作用下地下大跨度硐室抗爆性能研究

钻地武器爆炸荷载下地下工事的稳定是保障军事和物资储备安全的前提。通过物理模型试验和数值模拟相结合的方法,研究了顶爆作用下大跨度地下硐室的抗爆性能。研究结果表明:随着爆心距的增加,压应力峰值和位移峰值均逐渐降低,加速度响应主要发生在前20 ms;8 g TNT当量顶爆荷载作用下,爆点附近围岩破坏严重,硐室拱顶内壁出现轻微纵向裂缝,总体保持稳定;随着爆压峰值的增大,硐室变形逐渐增大,塑性区逐渐由爆腔向硐室扩展,衬砌结构的塑性区破坏范围也同步增大。根据硐室动态响应规律,可以针对硐室上方围岩和拱脚进行锚杆锚索加固,从而提高硐室的抗爆性能。研究结果可以为大跨度地下硐室抗爆设计提供有益借鉴。     

喷锚支护与隧道自承拱的机理

为了使岩石隧洞拱部稳定,喷锚支护被广泛用于地下隧洞的支撑设计中。正确的喷锚支护设计应该基于对喷锚支护加固的特性和洞顶岩石拱结构的机理两方面都有一个清楚的认识。为此,以三峡工程地下厂房拱顶设计为例,研究洞顶岩石拱结构形成及加固机理。     

基于数字图像与数值计算的节理岩体锚固效应研究

为了研究锚杆对裂隙岩体的加固作用,通过自主研发的数字图像相关(DIC)试验技术和离散元(DEM)数值计算方法,对预置裂隙岩体试样锚固前后进行测试。从细观层次量化分析了加载过程中两类岩体(未锚固和锚固岩体)裂隙的起裂、扩展等特征,对比了数字图像测量的位移场,应变场和裂隙张开度(COD)以及数值计算得到的裂隙发育数量,区域分布和扩展方向。结果表明:基于DIC测量软件,可精确进行岩体非接触的无损测量,并且能够监测出岩体锚固这种内部隐蔽的过程;加固岩体的锚杆与裂隙交叉位置出现应变集中成核现象,定量地说明了岩体加固对裂隙的抑制作用;同时还得出岩体加固可以改变裂隙扩展类型和主裂隙发育方向。     

地下爆炸的地表运动研究

将整个地下爆炸破坏区看成爆炸地震波的震动源,根据爆炸等效荷载理论和爆炸近区破坏理论,得到用速度表达的空腔边界荷载。提出地下爆炸震源的简化计算模型,将地下爆炸的地表响应转化为弹性半空间内球面膨胀波的传播和反射问题。运用不完全分离变量法的理论计算爆炸地震波在半空间内传播,得到地表质点响应的运动场。以数值计算为基础,定量分析地下爆炸的地表运动,得到地表最大质点速度的指数衰减规律。与国内外试验得到的经验公式进行对比,验证该计算方法的正确性。     

爆炸荷载作用下地下锚喷支护结构动力响应数值分析

为了研究常规钻地炸弹在岩石中爆炸时对地下支护结构的影响,应用LS-DYNA有限元程序分析了地下防护工程锚喷支护结构在爆炸荷载作用下的动力响应.模型中考虑了锚杆对岩石的锚固作用,其中混凝土采用H-J-C模型,并考虑了应变率效应.与国内外经验公式的计算结果比较表明,该分析模型与方法是合理的,能据此进行爆炸荷载作用下地下结构的动力可靠性分析.     

地下隧道在临近隧道爆破作用下的安全评估

A numerical simulation method is proposed to evaluate the underground tunnel safety against explosion in adjacent tunnels. The dynamic constitutive relation used for rock material in the present study consists of a continuum damage model with the damage scalar depending on an equivalent tensile strain, a modified piecewise linear Drucker-Prager strength model allowing for the material strength degradation with damage, and a modified linear equation of state. The numerical model is calibrated by simulation of independent field explosion tests. Parametric study regarding the effect of the adjacent tunnel distance on the dynamic responses of underground tunnel is carried out. Failure zone around the explosion tunnel, and stress, strain and velocity on the adjacent tunnel wall are calculated. Safe separation distance between the adjacent tunnels is predicted and compared with empirical result.