利用锚杆桩对桩基加固失效地基的补强

众所周知锚杆补强是地基加固处理中的一种方法［１～５］,但对已经夯扩桩加固处理,且处理后的地基由于诸多原因引起夯扩桩断裂偏位,桩体强度严重偏低的工程进行大面积补强,并对其补强效果进行监测分析的工作还未见报导。在某小区,我们进行了这方面的地基土的加固试验研究,取得了一些经验和数据,特提出来与同行们切磋。１　工程概况某小区拟建前后排列１０栋住宅楼,楼高７层,砖混结构。该小区在建场区原始地形为低洼湖塘,因建设需要填土整平,地貌属长江隐覆三级阶地。据地质勘察报告知,该场区土岩层特征自上而下为：（１）杂填土…     

基于复合岩体法的锚杆支护隧道收敛修正分析

基于复合岩体方法考虑锚杆与围岩的相互作用,在引入加锚效应不均匀性基础上,根据对围岩变形约束程度修正复合岩体等效计算刚度,获得了锚杆支护作用下圆形隧道收敛变形的修正解。对比既有解及数值结果验证了本文解的正确性,修正解合理地降低了既有计算方法对锚杆约束效果的过高估计。结果表明:锚杆通过提高复合围岩等效刚度降低隧道收敛变形;增加锚杆密度比增加锚杆长度对降低隧道收敛更为有效;在常规锚杆布置参数条件下,锚杆支护对隧道最终收敛的降低幅度不会超过20%,难以完全依靠系统锚杆来限制软岩隧道的收敛大变形。本文提出的修正解能合理反映锚杆对围岩收敛变形的约束作用,可为锚杆支护下隧道收敛变形的量化分析提供简洁准确的计算方法。     

X52管线钢的本构关系及失效判据研究

X52管线钢广泛应用于石油天然气长输管道工程,具有良好的力学特性:强度高、塑性好。其本构关系的研究确定、矩阵表达及失效判据的建立是研究的主要内容。通过对比该材料的静力拉伸实验结果和Ramberg–Osgood本构模型,发现εεP0.2时,Ramberg–Osgood本构方程能够比较准确地反映X52管线钢的拉伸应力–应变关系,但当ε>εP0.2时,基于Ramberg–Osgood模型所得理论本构曲线与实验结果有较大的误差。基于此,对Ramberg–Osgood本构模型做出了修正,提出了X52管线钢在单向拉伸状态下的全局二段式应力应变关系式,并建立了X52管线钢本构关系的矩阵表达式。根据X52管线钢塑性极好的特点,分别研究了塑性材料基于应力的失效判据和基于应变的失效判据,给出了X52管线钢的应变控制失效准则。     

边坡锚索(锚杆)失效模式及运行状况影响因素分析

通过对86个锚固边坡工程的调研,分析锚索(锚杆)的工作情况,并按照粘结失效、筋材断裂失效、预应力松弛失效、锚具失效等失效方式,对其失效原因进行分析。     

FLAC3D中锚杆剪切破断失效的实现及应用

 为解决FLAC3D中无法实现锚杆剪切破断失效的问题,基于PILE结构单元提出锚杆剪切破断判据Fs(i)≥Fsmax(i),采用Fish编程语言二次开发,建立PILE结构单元杆体修正力学模型,并嵌入到FLAC3D主程序中。分别采用PILE单元杆体原模型和修正力学模型,进行杆体剪切实验和煤岩交界面滑移情况下的锚杆支护实验对比分析,结果表明：(1) 修正模型杆体剪切荷载–位移曲线呈现出剪切破断失效的特性,达到了以剪力为判据的定量破断,且破断部位结构单元剪力和轴力在发生剪切破断后均突变为零,实现了FLAC3D主程序中锚杆剪切破坏。(2) 采用修正模型的锚杆支护方案中,煤岩交界面附近杆体发生剪切破断,且煤–底板交界面附近杆体破断先于煤-顶板交界面附近杆体;煤岩交界面最大滑移量比原模型大17.5 mm,结果更接近实际。(3) PILE修正单元剪切破断失效的实现扩展了FLAC3D的应用范围。     

基于能量法的锚杆失效模糊判别方法研究

从能量角度出发,在理想弹塑性土体模型下建立了拉力型锚杆的势能方程,在最小势能约束条件下推导出了锚杆拉拔荷载与锚固体长度的关系解析解,证明了锚杆极限锚固长度的存在,获得了不同土质环境下锚固长度的取值规律及其影响因素。引入模糊理论原理构建了锚杆失效的能量法模糊判别模型,并对模型中的失效隶属函数和临界模糊区间作了具体分析。通过算例,将本文方法与工程实际进行对比,结果表明：本文的计算模型可行有效,能量法模糊判别不仅能对锚杆可靠度做较合理分析,并能对大多数锚杆破坏失效的案例作出解释。     

砂浆锚杆的锚固及失效机理研究

岩土锚固能调用和提高岩土的自身强度和自稳能力。本文在对工程实际情况作了一些简化的基础上,在实验室内模拟了砂浆锚杆的锚固及失效过程,推导出了轴对称条件下弹性围岩内锚杆杆体受力的解析表达式,并应用声波透射法初步探讨了锚固应力与声学参数的相关性。     

锚杆试验研究

介绍我国锚杆试验的基本操作,同时对比了欧洲国家锚杆试验方法和我国锚杆试验要求的差别。     

室内火灾轰燃判据的研究

１．引言所有封闭结构中的消防系统都应有火灾发生初期阶段（轰燃前）的早期报警和火灾控制措施。因此,了解轰燃的判据在消防工程中是非常重要的。此问题是利用热平衡方程式进行研究的。在方程式中,发生室内火灾时产生的热量与损失的热量之差决定了室内温度上升的速率。...     

某基坑锚杆失效事故的原因分析与经验教训

针对沿海软土地区某一大型基坑中深达8.10 m的冷冻机房工程,在基坑开挖过程中发生锚杆失效、基坑坍塌事故的实例,从挖土深度考虑不足、不良地质作用、锚杆施工间距超过设计要求、卸土放坡范围不足、锚杆抗拔承载力取值过高等五个方面进行了事故原因分析,并对增加了锚杆的轴向拉力导致锚杆失效的不同工况进行了单元内力计算。在综合分析各方面原因对事故影响的权重后,总结出了事故的经验教训。     

Rock failure and its jointed surrounding rocks: A multi-scale grid meshing method for DDARF

DDARF (Discontinuous Deformation Analysis for Rock Failure) is an improved method of DDA (Discontinuous Deformation Analysis method), while there are only uniform grids in the original DDARF, and multi-scale grid meshing method cannot be realized. A multi-scale grid meshing method for DDARF is proposed to rock failure analysis, which balances off between the calculation accuracy and computation time. Simulations with multi-scale grid model and uniform grid model are established respectively, and compared with the laboratory tests; this multi-scale grid meshing method is applied to progressive failure process for jointed surrounding rock, and influence on crack propagation by the different lateral pressure coefficients K₀ of in situ stress is analyzed. It is concluded that this multi-scale grid meshing method for DDARF is feasible and the calculation accuracy can be improved with the same grid number. The proposed method is able to increase the computation efficiency by reducing the computation time when simulating underground cavern excavations, at the same time maintain the calculation accuracy. With increase of the lateral pressure coefficient K₀ of in situ stress, the main cracks propagating zones are moved gradually from both sidewalls of the cavern to the arch crown and floor. This method improves the DDARF to large projects, and it can analyze the progressive failure process of rock more effectively.     

冻土断裂力学破坏准则及其在工程中的应用

考虑冻土自身存在的各种缺陷及冻胀力的作用和影响,应用断裂力学理论与方法,研究冻土破坏的机理,建立了冻土断裂力学破坏准则。该准则适用于脆性破坏并在小范围屈服条件下的冻土。对于冻土地基临塑荷载的确定以及在较低负温下的地基基础的破坏问题,该准则也是适用的。通过实际冻土工程问题的应用表明,冻土断裂破坏准则符合冻土的实际和特点,是有效的。     

岩体破坏准则及其参数研究

首先对Coulumb-Mohr准则,Hoek-Brown准则,Drucker-Prager准则,以及π平面准则的物理含义及表达式进行了分析,继而依托岩体三轴试验结果,通过回归分析确定了上述破坏准则中的材料常数;而后结合各破坏准则同岩体参数之间的关系,分析了试件岩体的物理力学参数;最后分析了所得参数及上述破坏准则的有效性.     

列车荷载下考虑频率影响的软黏土破坏标准研究

列车荷载在地基土体中引发一种心形线主应力轴旋转动力路径,考虑频率作用时,会对地基土产生更为复杂的影响。以南京河西典型重塑软黏土为对象开展数组不同频率f和动应力比η的不排水空心扭剪试验。试验发现,不同动应力比下,土体变形随振动频率的变化趋势主要分为两种情况。另外,随着频率f的提高,试样发生破坏的临界动应力比η'先减小后增大。频率f在1.0~2.0 Hz范围内,孔压发展曲线受频率影响较小,当f=0.5 Hz时,孔压发展显著增大。提出一种适用于列车荷载下考虑频率影响的重塑软黏土破坏评价方法。该标准以孔压–应变耦合曲线为主要辨识曲线,可以判别试样所属的稳定、临界或破坏型状态,为后续开展列车荷载引起的软黏土地基承载力研究提供理论支持。     

基于SPH的边坡稳定性计算中失稳判据研究

在用强度折减法进行边坡稳定性分析时,失稳判据的选择对安全系数有着直接的关系。光滑粒子流体动力学法(SPH)是一种新型的无网格法,由于其在大变形等领域的优势而逐渐发展起来,并扩展至边坡稳定性分析领域。然而,目前对于该方法在边坡稳定性分析中失稳判据的研究尚未见报道。首先通过Fortan语言编写了基于SPH强度折减法的边坡稳定性分析程序,然后通过一个经典边坡案例,讨论了不同失稳判据对安全系数的影响,并提出了一种新的位移变化失稳判定方法。结果表明,在基于SPH的边坡稳定性分析中,以塑性区贯通或以位移变化为判定准则时各有优劣,但得到的安全系数均与极限平衡法及有限元法得到的安全系数十分接近,均可作为失稳判据。而当采用位移变化准则进行分析时,采用"两步走"的方法即可以减小计算量,又可以得到较准确的安全系数,是一种值得推荐的方法。     

Performance of fully encapsulated rebar bolts and D-Bolts under combined pull-and-shear loading

The performance of two types of rock bolts, fully encapsulated rebar and D-Bolt, under combined pull and shear loading were studied in the laboratory. A new test approach was developed to apply the pull and shear loads to the rock bolt at the same time so that the bolt is displaced in a direction different from the bolt axis. Five displacing angles between 0° (pure pull) and 90° (pure shear) were employed in the tests. The test results show that the linear elastic stiffness of both the D-Bolt and the rebar bolt is mobilised quickly after a small displacement. When the displacing angle is larger than 40°, grout crushing may occur underneath the bolt shank, resulting in reduction in the stiffness of the bolt. The ultimate load of the bolts remains approximately constant no matter what the displacing angle is for both the D-Bolt and the rebar bolt. The displacement capacity of the D-Bolt, however, is dependent on the displacing angle. The ultimate displacement of a 1-m long D-Bolt section varies from 140 mm under pure pull (0°) to approximately 70 mm when the displacing angle is larger than 40°. The ultimate displacement of the rebar slightly increases from 29 mm under pure pull to 53 mm under pure shear. In general, the displacement capacity of the D-Bolt is larger than that of the rebar bolt. It is approximately 3.5 times the rebar under pure pull and 50% higher than rebar under pure shear. The test results show that the displacing angle of the bolt is larger than its loading angle, which is also confirmed by the analytical solutions.     

铸钢件连接螺栓受拉性能试验及计算方法研究

对采用铸钢件连接钢框架梁柱节点中的螺栓受拉性能及相关计算方法进行研究。变换铸钢件水平肢、竖肢和肋板厚度对铸钢件螺栓连接进行受拉试验,研究铸钢件变形对螺栓内力的影响,获得螺栓内力与外荷载关系。试验结果表明：随铸钢件竖肢和肋板厚度的增加,螺栓内力减小,竖肢影响更显著。撬力的存在显著增大螺栓的内力,并且由于拉力的偏心,产生不可忽略的弯矩。采用ANSYS有限元分析软件进行扩大参数分析,对影响螺栓截面内力的因素进行研究,获得螺栓截面拉应力和弯曲应力变化规律,随着外荷载的增大,螺栓截面弯曲应力占总应力的比重不断增大。采用拟合方法提出适用于文中铸钢件形式的螺栓内力计算式。该式计算螺栓内力及应力与有限元分析结果吻合较好,应力相对误差小于10%,可用于此类连接受拉螺栓截面应力验算。     

节理岩体中锚杆剪切力学模型研究及试验验证

依据最小余能原理,在考虑节理岩体中锚杆剪切变形的基础上,分析了节理面水平剪切位移与锚杆轴向及切向变形之间的关系。结合锚杆受力特点拟定了锚杆屈服模式的判定流程。建立了考虑"等效剪切面积"的加锚节理面抗剪强度理论计算模型,并通过室内物理试验验证了理论计算模型的准确性。讨论了锚杆倾角、围岩抗压强度、锚杆直径、法向应力等因素对加锚节理面抗剪强度的影响规律。结果表明:所建立的锚杆剪切力学模型能够较好的反映锚杆轴向力及剪切力对节理面抗剪强度的贡献;考虑"等效剪切面积"的加锚节理面抗剪强度计算结果与试验结果较为吻合;锚杆倾角及围岩抗压强度越大,锚杆轴向力越小,剪切力越大;锚杆直径增大,锚杆轴向力及剪切力都会增大;节理面法向应力会显著影响剪胀效应,法向应力越大,节理面抗剪强度越高。     

Two Failure Mechanisms and a Unified Strength Condition for Geomaterials

A unified failure criterion for geomaterials is examined in the development of Davydenkov-Fridman ideas. Experimental data are presented for a broad range of geomaterials (from water and ice to concrete and natural stone materials; these data confirm theoretical positions on failure by separation or shear as a function of physical parameters, load path, and form of stress state.     

基于BOTDR的锚杆拉拔试验研究

对锚杆应力分布状态的监测一直是岩土锚固工程中的难题之一。针对基于布里渊光时域反射计分布式光纤传感技术的特点设计了传感光纤的布设方案及安装工艺;结合锚杆拉拔试验,分析了这一技术用于锚杆应力状态监测的可行性。结果表明:基于BOTDR的分布式光纤传感技术具有结构简单、易于布设安装和测量范围大的优点,可以直观地得到锚杆在各级荷载下锚杆的通体应力、应变分布特征,试验中获得的多项测试数据的规律性都较好,该技术在锚杆应力应变分布状态的长期监测中具有广阔的应用前景。