基于FLAC 3D的输水隧洞锚杆无损检测研究

考虑实际工程中锚杆无损检测的需求,基于FLAC 3D建模仿真模拟和理论计算的方式对某输水隧洞实际工程锚杆进行无损检测,得到结论如下：(1)锚杆最佳激振点在锚杆中心处,采集点位置无影响,综合考虑选用锚杆中心点作为激振点和采集点。(2)在锚杆中心点施加激振力可以很好得到锚杆自由端与锚固端的交界面,检验具有准确性。(3)根据主频值利用理论公式计算可知锚杆的极限锚固力为218.3kN;工作荷载增大到一定值会破坏锚杆,使得锚固质量断崖式下降。(4)数值仿真所得锚杆破坏值要小于理论计算所得值,但锚固质量随工作荷载的规律与理论计算一致。     

水泥基药卷式锚固剂的试验与应用

锚杆锚固后主要作为抗拉构件发挥作用，故其锚固力是锚杆中最基本的内容。过去以采用风压灌浆锚杆为主，其注浆法存在经济费用高、施工速度慢，胶结材料流失损耗严重，工人劳动条件差等缺点。国外自７０年代后期研制了药卷式锚固剂，８０年代在工程中得到广泛应用。我局于１９８８年引进此项新技术，经过试验，试制和多项隧洞工程中的应用，给隧洞掘进创造了良好条件，既保证了工程的质量和安全，又取得了很好的经济效益。     

水泥基药卷式锚固剂的试验与应用

锚杆锚固后主要作为抗拉构件发挥作用，故其锚固力是锚杆中最基本的内容。过去以采用风压注浆锚杆为主。其注浆法存在经济费用高，施工速度慢，胶结材料流失损耗严重，工人劳动条件差等缺点。国外自七十年代后期研制了药卷式锚固剂，八十年代在工程中得到广泛应用。我局于1988年引此项新技术，经过试验、试制和多项隧洞工程中的应用，经隧洞掘进创造了良好条件，既保证了工程的质量和安全，又取得了很好的经济效益。     

深埋软岩隧洞施工过程动态数值模拟研究——以西藏某引水隧洞为例

以西藏某引水隧洞工程施工为例,采用通用软件FLAC3D对深埋软岩隧洞施工开挖过程中的围岩稳定性和锚固支护受力演化过程进行分析,揭示了塑性区、围岩变形和应力分布的总体规律。通过对该引水隧洞施工开挖和锚固支护的模拟计算,论证了隧洞开挖的稳定性以及锚杆、喷混凝土、钢拱架的支护作用,并提出洞室结构锚固支护合理时机宜为滞后掌子面一个施工进尺。对同类深埋软岩隧洞工程具有一定借鉴意义。     

复合多层顺倾岩质边坡最优锚固角研究

锚杆支护是一种加固边坡的有效方式,但目前针对复杂多层岩质边坡的锚杆最优锚固角研究较少,且未考虑中间主应力对锚固效果的影响。采用统一强度理论,以全长粘结型锚杆为对象,根据锚杆失效模式及锚固段与围岩的作用方式,推导出复合多层岩体中锚杆的极限抗拔力公式。通过计算不同岩层锚固段微元体的单位长度抗力比,提出了复合多层顺倾岩质边坡的锚杆最优锚固角模型与最优锚固角的确定方法。将该方法应用到三峡库区巴东县一公路边坡工程,结果表明模型计算所得最优锚固角与均匀试验方案确定的最优锚固角一致。新方法计算所得的边坡单位宽度锚杆总长与规范法计算结果相比减少约11.2%,与传统莫尔-库伦理论计算结果相比减少约8.9%。研究结果可为复合多层顺倾岩质边坡的锚固支护设计提供一定的参考和借鉴。     

基于声波反射法的锚杆无损检测技术在水利工程中的应用

锚杆作为隧洞、边坡支护工程中的重要组成部分,其施工质量对工程安全性至关重要,因此,锚杆无损检测技术得到了快速发展。无损检测是对锚杆实施无损害或不改变其性能的检测方法,利用声波反射原理,通过波形分析锚杆长度及锚固饱满度。结合新疆某引水隧洞工程实例,归纳总结了典型锚杆的波形特点,并对施工质量进行评价,为工程质量监督提供重要手段。     

拉力型锚杆锚固力学性能试验研究

对不同锚固深度、灌浆配合比、孔径的锚固体进行了拉拔试验。对锚固体的承载能力及破坏形态进行了深入分析,并利用实时采集数据分析了锚固体拉拔荷载下的P-S曲线。结果表明,锚固力的大小与锚固长度有关,但并不是成比例关系,当锚固长度达到一定值时,再进一步增加锚固长度对锚杆承载力的增加效果是有限的;锚杆承载力的大小与灌浆体的力学特性有关,具体表现为,在一定范围内通过提高灌浆体的强度有助于增大锚杆承载能力;锚杆锚固效果与锚孔孔径有一定的相关性,增大锚孔孔径在一定程度上有助于增大锚杆承载能力。     

关于修正水工隧洞锚固参数计算方法的探讨

前苏联水工建设中，对水工隧洞采用锚杆支护具有施工简单，时效高，可大大改善作业的安全性，降低临时和永久支护的劳动消耗量和造价等优点。根据使用锚杆支撑的经验和地下水工建筑物计算机设计技术的推广，针对各种工程地质条件和不同尺寸的地下坑道，按照现行建筑法规和临时建筑法规，对水工隧洞锚杆支撑计算进行研究讨论，修正了锚固参数计算方法。     

声波在不同长度锚杆锚固体中传播规律研究

为了研究锚杆锚固质量声波反射法检测中的声波传播规律,制作了不同长度的锚杆实验模型,同时建立了与之对应的三维有限元数值模型,对锚固体中的动力响应问题进行了研究。实验检测结果与数值模拟结果都表明,随着锚杆长度的增加,响应波形趋于规则,底端反射波幅值逐渐减小,锚固体系中的固结波速也随之减小,反射波的能量衰减随之增大。通过对实验检测结果与数值模拟结果进行对比分析,得出了响应波形曲线随锚杆长度的变化规律,并获得了锚杆固结波速及反射波能量衰减与锚杆长度的关系。     

锚杆支护下引水隧洞稳定性分析

基于锚杆支护下引水隧洞的力学模型,利用有限元软件建立引水隧洞三维数值模型,并依据前人的研究,从围岩变形、隧洞位移和应力分布情况等方面对该模型进行验证。基于此,针对隧洞围岩稳定性系数进行计算,对相关参数进行敏感性分析,包括锚杆夹角、锚杆排距、锚杆直径、锚杆弹性模量以及不同预紧力和隧洞半径。结果表明,经过多方面比较,验证了该引水隧洞三维数值模型的合理性。相同参数下,锚杆越长,围岩稳定系数越低。围岩稳定系数与锚杆夹角、锚杆排距和锚杆弹性模量延锚杆长度变化呈正比,与锚杆直径、预紧力和隧洞半径呈反比。此外,锚杆排距对围岩稳定系数影响最为显著,因此在实际工程中,应尽量避免布置过于密集的锚杆进行隧洞加固。     

压力型锚杆锚固力学性能试验研究

对不同锚固参数(锚固深度、灌浆配合比)下的压力型锚杆进行拉拔试验,从而得到压力型锚杆的荷载位移曲线。在锚固体表面开槽并埋置应变测试元件,获得受力过程中锚杆的轴向、径向应变分布规律,并且通过换算获得锚固段界面上的剪应力分布规律。理论分析与试验数据研究表明,压力型锚杆在受荷过程中剪力峰值具有不断向近端传递的特点,使其具有良好的延性。     

锚杆锚固质量电磁法检测的理论研究

近年来,锚杆锚固技术正在世界各地的隧道、采掘、高边坡和深基坑等工程支护中得到广泛应用。目前锚杆锚固质量的研究主要集中在以应力波法为主的无损检测方法,但该方法还要进一步研究以解决应力波信号变弱甚至消失的问题。电磁法是另外一种新的无损检测方法。对工程锚杆加载恒定电流时建立物理模型,通过电像法、欧姆定律和安培环路定理计算出了通电锚杆以及出现空锚时通电锚杆周围的电流和电磁场分布,得到了锚杆长度及锚固质量状况与检测磁场间的函数关系式。据此数值模拟出了几组相对磁感应强度曲线,进一步提出,对磁感应强度归一化曲线进行计算机拟合反演,可望检测出空锚段比例和空锚段的位置,从而为电磁法检测锚固质量提供了理论依据。     

土质边坡锚杆受力特性模型试验研究

针对滇黔地区的风化玄武岩土质边坡情况,进行边坡锚杆室内模型试验。分别对单根锚杆的应变分布曲线,同列锚杆在坡面、滑面及锚固段末端处的应变曲线,以及坡面渗水前后、不同加载量级的锚杆应变分布曲线,固定拉拔力下不同锚固长度锚杆的荷载位移情况进行了分析。结果表明,锚杆应变沿杆长呈中间大、两端小的曲线分布,而锚杆变形较多集中在坡顶以下的第一排,且坡脚和坡顶的应变比其他部位要大,更容易被破坏。加荷初期锚杆应变出现负值,表明锚杆是以拉应力为主的拉压弯复合构件。     

自钻式注浆锚杆在引水隧洞塌方处理中的应用

自钻式注浆锚杆简称自钻式锚杆,是一种兼具造孔、锚固、灌浆三重作用的新型锚喷支护材料,适用于地质条件差、易塌孔、需灌浆部位的支护。自钻式注浆锚杆的杆体具有造孔功能,造孔完成后杆体不再拔出,直接利用杆体的空腔注浆,既可避免因塌孔而导致的锚杆安装困难,同时又起到锚杆的锚固作用,在引水隧洞塌方处理中有着独特的优势。     

锚杆设计参数对堤防边坡稳定影响研究

锚杆是边坡工程常用的支护构件,而锚杆的设计参数对其锚固作用起到较大影响。通过对锚杆加固的边坡稳定性进行数值模拟分析,研究了锚杆长度、间距、倾角、锚固面积和锚固段长度等因素对边坡抗滑稳定安全系数的影响。结果表明:一定的锚杆倾角下,随着锚杆长度的增加,安全系数先增加后基本趋于稳定,存在有效锚固长度,且锚杆间距越大,锚杆最优锚固长度越小;一定的锚杆间距下,随着锚杆倾角的增大,安全系数先增加后减小,存在最优锚固角,且锚杆长度越大,锚杆最优锚固角越小;不同的锚固面积下,随着锚杆长间比的增大,安全系数呈现先基本不变后逐渐增大的规律,且锚固面积越大,临界最优锚杆长间比越大;随着锚固段长度的增加,边坡抗滑稳定安全系数先增大后基本保持不变,存在最优锚固段长度。     

浅谈隧洞进口高边坡加固技术

普棚水库输水、泄洪隧洞工程，成功地采用预应力锚索，钢筋混凝土框格梁锚固、自钻式注浆锚杆锚固、钢筋混凝土框格梁压土工格栅网、锚网喷等综合冶理技术进行进口高边坡处理，效果良好，值得推广。     

早龄期混凝土中锚杆锚固 强度试验研究

通过对混凝土中锚杆进行拉拔试验,研究并分析锚杆锚固直径、锚固长度及混凝土龄期与锚固强度的关系。实验结果表明：锚固力随混凝土龄期的增长呈非线性增长趋势,但增长速度逐渐减慢,并趋于稳定;锚杆的锚固力随锚杆直径、锚固长度增加而增大。但在混凝土早龄期锚杆直径对锚固力影响并不明显,应重点考虑混凝土强度增长确定合理的锚固长度。试验结果和理论分析为改善衬砌结构的受力状态、优化拆模时间提供了参考依据。     

水泥基锚固剂倒楔锚杆在公伯峡水电站导流洞工程中的应用

在地下隧洞工程施工中,经常会遇到不良岩石洞段,如何穿越不良岩石洞段,通常采取了如:打普通砂浆锚杆、预应力锚杆、超前固结灌浆、管棚法施工等施工措施,上述措施是行之有效的。但对工程施工进度影响极大,为此,根据公伯峡水电站导流洞工程水泥基锚固剂倒楔锚杆施工经验,介绍了不良岩石洞段快速施工方法。加强了围岩的稳定性,加快了施工进度,取得了显著的效益。     

拉力型锚杆锚固体应力分布试验及数值模拟

锚杆锚固段界面剪应力分布规律是锚杆设计研究的重点,通过采用不同的锚固参数进行拉力型锚杆的拉拔试验,主要从灌浆体的配合比和锚固深度两方面研究了不同锚固参数下锚杆各界面剪应力分布情况,结果表明锚固系统各界面剪应力衰减过程包括沿杆体和垂直杆体两个正交方向的衰减,并非均匀分布。采用数值分析软件FLAC3D对影响拉力型锚杆锚固效果的参数进行数值分析,结果表明:在围岩体相同的情况下,灌浆体的弹性模量对锚固系统的锚固效果影响明显,增大灌浆体的弹性模量可以有效提高锚固系统的锚固效果;在围岩体相同的情况下,改变灌浆体的锚固长度对锚固系统锚固效果的影响不是很理想,锚杆的锚固承载力主要发生在锚杆的前端,采用增加锚固长度来提高锚固系统承载能力的方法是不可取的。     

基于界面本构模型的锚杆张拉受力分析

为明确锚杆拉拔过程的受力情况,引入2种考虑残余强度的锚固界面软化本构模型,并分析了模型参数的具体物理意义。从锚杆的荷载位移现场实测数据出发,通过2个工程实例,基于粒子群优化算法反演模型参数,并利用反演得到的界面模型参数,通过荷载传递微分方程进行正分析,对不同张拉荷载下锚固体的轴力以及界面剪应力分布进行预测。预测结果与试验数据吻合良好,证明了引入模型的合理性以及反演方法的可行性。同时分析了锚杆张拉时的受力变化过程,拉拔过程中,锚杆锚固段剪应力分布由一条最大值在张拉端的单调曲线演变为一条单峰曲线且峰值不断向远端传递。研究成果可为锚杆的设计与施工提供一定的参考。