非关联流动准则条件下条形锚板抗拔特性上限分析

岩土材料一般并不服从关联流动准则,考虑关联流动准则会显著提高岩土体材料的抗剪特性.基于极限分析上限定理、非线性Mohr-Coulomb破坏准则和非关联流动准则,构建浅埋水平条形锚板抗拔破坏机制,分别计算速度间断面上的内能耗散功率和外力功率,通过虚功率原理建立抗拔力的泛函表达式.采用变分原理得到土体破裂面方程及其正应力分布,结合边界条件得到锚板的极限抗拔力.通过与数值计算结果的对比分析,验证了本文方法的有效性与准确性.在此基础上,分析了非关联流动准则对锚板抗拔特性的影响规律,结果表明:考虑关联流动准则会提高锚板的抗拔力.     

临坡条形锚板抗拔承载力试验及理论分析

临坡条形锚板的抗拔承载力由于边坡一侧土体的缺失而与平地锚板明显不同,借助DIC图像关联技术开展一系列临近砂土边坡条形锚板的室内抗拔模型试验,得到临坡条形锚板在不同边坡角度、临坡比的抗拔承载力及破坏规律。试验结果表明:条形锚板抗拔承载力随边坡角度增大而减小,随着临坡比增大而增大。当临坡比增大到某一特定值,即临界临坡比以后,抗拔承载力则不再增大并与平地锚板的抗拔承载力相等,且该临界临坡比与边坡角度密切相关。在此基础上,进一步根据由DIC技术得到锚板上拔后砂土的变形规律,利用极限平衡和K?tter方程得到临坡条形锚板抗拔承载力的理论计算公式。基于该公式的的理论解与本文的试验结果及前人的相关试验和理论解进行对比,结果表明本文理论公式与试验测试值吻合较好,可用于工程设计。     

锚杆位移变形分析

假定锚固体与其周围土体之间的剪应力与剪切位移呈线性递增关系 ,锚固体所受的轴力呈抛物线分布 ,将锚杆的抗拔位移分解成自由段的弹性变形、锚固段的拉伸变形和锚固体与土层之间的相对剪切位移 ,建立了锚杆位移计算模型 ;并将计算结果与工程实例进行对比 ,二者较为吻合     

OMNI-Max锚初始贯入行为的研究

深水锚是深水系泊系统的核心组成部分,而重力贯入锚是深水锚最新发展型式,具有其他深水锚难以企及的综合优势,尤其是OMNI-Max锚具备可抵御灾害条件的特殊能力。本文采用大变形有限元分析技术耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)法模拟OMNI-Max锚在海床土中的初始贯入行为,考虑了应变率与应变软化效应和水流拖曳力,并合理地处理了锚-土界面摩擦,研究了锚的运动行为、土体流动机理、土体破坏模式及土体强度响应。通过现场试验数据进行对比,验证了数值模型的可靠性。基于本文所建立模型的分析结果,加深对OMNI-Max锚安装过程的认识,以期为工程应用提供有益的建议。     

挤扩支盘桩抗压抗拔性能的颗粒流数值模拟

采用二维颗粒流分析程序对同一挤扩支盘桩先抗压后抗拔进行数值模拟分析,并与现场试验结果进行了对比。应用二维颗粒流程序,研究挤扩支盘桩在试验过程中桩与桩侧土体及桩端土体接触力线、土体颗粒位移的变化,通过对桩在不同受荷阶段接触力线及土颗粒位移对比分析,得出桩在下压和上拔到达极限荷载时的破坏性状。绘制桩在受荷过程中荷载位移曲线,并与实测值进行对比。通过对上拔过程颗粒位移的分析,得出在同一根桩上先做抗压后做抗拔试验仍能保证一定抗拔承载力的结论。     

考虑降雨影响的框锚支护结构稳定性动态分析

研究目的:现有的框架预应力锚杆柔性支护结构(简称"框锚支护结构")的整体稳定性分析方法均未考虑降雨入渗的影响。为探索降雨入渗对框架预应力锚杆柔性支护结构稳定性的影响规律,基于Geo Studio软件,采用Van Genuchten模型对非饱和黄土的土-水特征曲线和渗透系数特征曲线进行拟合,进而对降雨条件下非饱和黄土边坡内部渗流场进行模拟,采用非饱和土强度理论确定黄土的强度,提出一种土体含水率变化时摩擦型灌浆锚杆极限抗拔承载力的计算方法,对降雨入渗条件下的框架预应力锚杆柔性支护结构的整体稳定性进行动态分析。研究结论:(1)锚杆锚土摩阻力和极限抗拔承载力随着土体含水率增大迅速降低;(2)降雨持时超过12 h后,雨水入渗对锚杆承载力的影响比较明显;(3)不考虑和考虑含水率变化对锚土摩阻力的影响,边坡安全系数变化差异较大;(4)降雨入渗对框架预应力锚杆柔性支护结构的整体稳定性影响不容忽视,分析时应考虑含水率变化对锚杆极限抗拔承载力的影响;(5)本研究成果能为非饱和黄土地区框架预应力锚杆柔性支护结构考虑降雨影响的设计和施工提供指导。     

悬索桥隧道锚承载力的室内模型试验研究

综合相关研究结论和工程实践经验,考虑影响隧道锚承载力的主要因素即锚碇尺寸、锚碇埋深和围岩条件,依据相似理论进行室内对比模型试验。通过对隧道锚的锚体及其围岩进行应力和变形观测,从试验现象和数据分析2个方面研究锚体结构受力机理以及围岩变形机制等。研究结果表明:隧道锚的抗拔承载力对围岩条件的改变最为敏感,其次是锚碇埋深,对锚碇长度并不敏感。从模型试验的破坏过程来看,隧道锚的破坏可总结为2种典型破坏模式。试验结果可为依托工程的设计与建设提供基本依据,试验结论可为进一步推广隧道锚在工程中的应用积累经验。     

高温及围岩粗糙度对锚杆灌浆料抗拔强度影响的试验研究

为研究高地温隧道干热环境中锚杆支护结构锚固性能劣化问题,设计不同温度及围岩粗糙度下锚杆灌浆料抗拔强度试验。采用不同类型钢管模拟围岩粗糙度,并将试件在不同温度下养护。通过试件拉拔试验,得到不同养护温度及围岩粗糙度下锚杆的荷载-位移曲线,利用SPSS软件对试验数据进行回归分析。结果表明:锚杆养护温度对其抗拔强度有一定影响,养护温度低于35℃时,锚杆的抗拔强度随温度升高而增大,养护温度高于50℃时,锚杆的抗拔强度随温度升高而减小;对于无螺纹锚杆试件,锚筋与灌浆料界面的黏结强度大于钢管与灌浆界面;围岩粗糙度对锚杆的抗拔强度有较大影响,围岩粗糙度越大,锚杆的抗拔强度越大,锚固效果越好。     

包裹式加筋土挡土墙抗震试验分析

研究目的:针对广大线祥云车站工点的工程特性,对包裹式加筋土挡土墙在地震作用下的加筋机理、受力、变形、设计方法、计算理论及破坏模式进行系统研究,完善加筋土挡墙的抗震设计计算理论和数值模拟方法,推动加筋土挡墙技术在我国工程建设中的应用.研究结论:包裹端的作用能使地震波沿墙体向上传播放大过程中得到减弱,因此包裹式加筋土挡土墙抗震性优于普通加筋土挡土墙;在0.4g和0.616 g时,模型产生明显的震陷且在墙面板与加筋土体交界处及加筋土体与未加筋土体交界处先后产生裂缝;在各峰值加速度作用下,两种试验模型的潜在破裂面位置分布大致相同,近似为0.45H的竖折线,而《铁路路基支挡结构设计规范》(TB 10025-2006)中,潜在破裂面采用0.3H分界线,现行规范推荐方法偏于不安全,设计时拉筋长度应适当增加;根据理论计算和试验数据计算的加筋土挡土墙内、外部稳定性分析结果,抗滑系数Kc、抗倾覆系数K0、全墙抗拔稳定系数Ks与各层土工格栅抗拔稳定系数Ksi理论计算均大于试验数据计算,按规范计算偏于不安全,应作适当修改.     

抗拔桩荷载一位移曲线的荷载传递法解析

本文采用荷载传递法,假定桩侧土荷载传递函数符合弹性—应变硬化—理想塑性三折线模型,考虑桩身自重的影响,推导出抗拔桩桩项上拔荷载-位移曲线的解析算式,适用于多层地基中的抗拔桩.应用本文方法,同时可以得到抗拔桩桩身轴力和桩侧摩阻力沿桩长的分布.通过对实例的拟合验证了本文方法的合理性,为抗拔桩荷载传递机理提供了一种理论依据,并可用于指导抗拔桩的设计和检测.     

扩底抗拔桩抗拔作用机理的研究

通过对钻孔扩底灌注桩(以下简称为扩底桩)进行现场抗拔试验,研究了扩底桩抗拔时荷载的传递机理,由实测桩身内力确定了荷载沿桩深度的变化、桩侧摩阻力沿桩深度的分布规律及桩的荷载传递规律,从而为抗拔桩抗拔承载力的确定提供理论基础。     

多年冻土区钻孔扩底桩抗拔力研究

结合对冻土区钻孔扩底桩的现场试验数据,论述了灌注桩地温的回冻规律及上限变化情况,通过现场静栽试验,比较了扩底桩与直孔桩的抗拔能力,分析了桩周土体冻结强度、地面变化的基本状态。     

岩体结构面参数对岩石锚杆抗拔与变形影响的试验研究

通过锚杆抗拔试验研究了岩体结构面对锚杆抗拔性能及变形的影响。试验结果显示,结构面的迹长、倾角、数量均会降低锚杆的极限抗拔承载力,当结构面的规模(迹长)、倾角(产状)以及数量(密度)增加时,都会导致结构面范围增加,使得模型不完整程度上升,模型提前进入塑性软化阶段,锚杆的极限抗拔承载力以及残余强度因此不同程度下降,极限抗拔承载力下降范围约3%到20%。结构面数量对锚杆抗拔承载力的影响较其它参数(迹长和倾角)更为显著。     

基于能量原理的预应力锚杆复合土钉支护体系的应力分析

基于能量原理建立预应力锚杆复合土钉支护体系的简化力学模型,分别对土体、土钉、锚杆应力—应变规律进行了分析。首先,对于土体,主要考虑基坑开挖产生的塑性变形,包括体应变与剪应变;其次,对于土钉,根据潜在滑移面界定的主动区与被动区,由剪应力及相对位移分别求解能量方程;再次,对于锚杆,在介绍承载机理与侧阻力计算模型的基础上,推导了锚固体单元的能量方程;最后,考虑土钉与锚杆的相互作用,假定预应力的影响范围,估算了预应力水平分力及竖向分力对滑移面任一点土体产生的附加应力。研究结果可以为该类工程设计提供较好的理论依据。     

基于能量原理的预应力锚杆复合土钉支护体系的应力分析北大核心

基于能量原理建立预应力锚杆复合土钉支护体系的简化力学模型,分别对土体、土钉、锚杆应力—应变规律进行了分析。首先,对于土体,主要考虑基坑开挖产生的塑性变形,包括体应变与剪应变;其次,对于土钉,根据潜在滑移面界定的主动区与被动区,由剪应力及相对位移分别求解能量方程;再次,对于锚杆,在介绍承载机理与侧阻力计算模型的基础上,推导了锚固体单元的能量方程;最后,考虑土钉与锚杆的相互作用,假定预应力的影响范围,估算了预应力水平分力及竖向分力对滑移面任一点土体产生的附加应力。研究结果可以为该类工程设计提供较好的理论依据。     

上撑下锚坑中坑支护结构的变形与受力分析

研究目的:为研究上撑下锚坑中坑支护结构的变形与受力特性,通过有限元模型,对义乌国际商贸城站坑中坑的开挖过程进行数值模拟,而后期的现场实测数据验证了前期的分析结果.研究结论:(1)上撑下锚坑中坑开挖过程中,围护桩外侧土体水平位移最终呈"悬臂式"与"鼓肚形"相结合的变化形式;坑中坑的开挖对外坑围护桩及桩体外侧土体外变形的影...     

考虑泊松效应的单桩竖向承载变形特性研究

单桩在承受上拔或下压荷载时,其桩侧极限摩阻力相差较大,桩身泊松效应是重要的影响因素之一.考虑泊松效应对桩-土界面法向应力的影响,推导得到上拔与下压荷载作用导致的桩侧极限摩阻力改变量的表达式;根据双曲线荷载传递模型,得到考虑泊松效应的的τ-z曲线;在位移协调法的基础上,通过迭代更新桩底位移使桩顶轴力与桩顶荷载相等,提出各级荷载作用下桩身位移响应的计算方法;基于Matlab开发平台编制单桩在竖向荷载作用下Q-S曲线和抗拔系数的计算程序,通过与现场试验数据对比验证了本文计算方法的可靠性.研究结果表明:单桩的抗拔系数随着桩土平均模量比的增大而增大,但其增长速率逐渐减小;随着长径比的增大,单桩的抗拔系数线性减小.随着桩土平均模量比的增大,抗拔系数受长径比的影响逐渐减小,当桩土平均模量比为6000时,抗拔系数几乎不随长径比的改变而变化.     

锚固结构荷载传递机理离散元模拟研究

研究目的:岩土锚固技术是岩土工程领域的重要分支,被广泛应用于土木、矿山、水电等工程领域,但关于锚固结构荷载传递机理的细观力学研究相对较少。本文依据现场试验,通过建立锚杆拉拔试验颗粒流数值模型,探讨不同荷载作用下轴力、锚固界面剪应力分布特征以及周边岩土体的细观力学特性。研究结论:(1)建立了锚杆张拉试验颗粒流数值模型,通过将计算结果与试验数据进行对比,验证了模型的合理性与有效性;(2)分析了锚固结构的荷载传递机理,其界面剪应力沿锚杆方向的分布是不均匀的:在弹黏性阶段,锚固界面剪应力以及轴力分布均为单调递减曲线;在弹塑性阶段,界面剪应力峰值点大致位于弹塑性变形区和弹黏性变形区的分界位置,并且随着张拉荷载的逐渐增大,界面剪应力峰值不断增大,峰值点不断向远端推移;(3)无论是在重力作用下还是受到拉拔荷载时,锚孔周边岩土体的强力接触力和弱力接触力基本垂直,在受到拉拔荷载时,周边岩土体的颗粒会发生重排列,导致强力接触力与弱力接触力方向产生强烈偏转;(4)本文研究方法与结论可为类似锚固结构的设计与力学分析提供理论借鉴。     

含盐量、含盐类别对盐渍土抗剪强度的影响

在室内实验条件下,向氯盐盐渍土中掺加不同含量、不同类别的盐类,通过实验研究土体抗剪强度参数的变化,分析了含盐量和含盐类别影响盐渍土抗剪强度的机理.研究表明当土体含水量一定且含盐量达到9.36%时抗剪强度参数出现极小值.     

流塑状软土复合地基桩土相互作用机理的研究

为解决流塑状软土地基处理中存在的问题,对单根桩在流塑状软土中的工作机理进行了有限元分析,研究了桩土模量比、桩体与滑弧切线夹角、土体抗剪强度对桩体的抗剪特性、破坏模式及桩土相互作用机理的影响。研究结果表明:桩体刚度、桩土模量差异、土体抗剪强度、桩体与滑弧切线间夹角等是影响桩体视抗剪强度(地基所提供的抗滑力减去土体提供的抗滑力)的主要因素;随着桩土模量比及桩体与滑弧切线间夹角的减小,桩体视抗剪强度逐渐增加;随着桩土模量差异逐渐增大,桩体可能发生的破坏模式依次为抗剪切破坏、受拉(压)破坏、弯曲破坏、土体绕流破坏、桩体倾倒破坏和桩体整体侧移破坏,对应不同破坏模式桩体具有不同的视抗剪强度。