基于黏弹-塑性圆孔扩张理论压力注浆锚杆锚-土界面黏结强度计算方法

压力注浆锚杆在隧道、边坡、基坑等支护工程中应用广泛。为了预测锚杆在不同注浆压力下的锚-土界面黏结强度,将锚-土界面法向应力的发展过程分为2个计算阶段：压力注浆时锚孔扩张半径的计算和浆液硬化后界面法向应力的计算。在计算时,将锚孔扩张过程视为无限土体中的瞬时圆孔扩张问题,考虑塑性区土体服从统一强度准则,推导出压力注浆时锚孔扩张半径解答;然后,考虑土体的时变特性,引入黏弹-塑性圆孔扩张理论,采用Merchant模型推导出浆液硬化后界面法向应力随时间衰减的解答;最后,基于库仑抗剪强度公式,建立了压力注浆锚杆锚-土界面黏结强度的理论计算方法。为了验证所提计算方法的可靠性,采用自制的锚杆微元体压力注浆装置,制作了3种不同注浆压力下的锚杆试样并开展了拉拔试验。将获得的试验结果与所提理论计算结果进行对比,并结合已有的压力注浆土钉拉拔试验结果进一步验证。结果表明：提出的压力注浆锚杆锚-土界面黏结强度的理论计算方法能够准确的预测试验数据,可为工程设计提供参考。最后进行了参数分析,结果表明：锚-土界面黏结强度与注浆压力呈线性关系,注浆压力增大能有效提高锚杆的承载性能;锚-土界面黏结强度随着复合模量的增大呈现...     

考虑土层剪切模量径向变化的锚杆受力变形特性分析

考虑锚杆周边土层由于注浆等因素导致的剪切模量提高,假定土体剪切模量沿锚杆径向存在不同形式的大小变化,采用一次跌落软化的锚土界面模型,基于剪切位移法推导锚固段周边土体处于弹、塑性阶段时锚杆位移、轴力、剪应力解析式,提出了考虑土层剪切模量径向变化影响的锚杆受力变形特性理论,并通过算例进行了分析比较。结果表明,土体剪切模量的提高对于锚杆承载力影响不大,但可以减少锚头的拉拔位移,在计算中应给予合理考虑,可更加真实地反映锚杆荷载传递过程。     

考虑变形协调的加锚土体稳定分析模型

与常规的土体稳定条分法不同,本文对加锚土体随机块分,在极限分析理论基础上,根据条块间的速度场协调及加锚土体整体功能守恒,确定了锚杆承担的荷载与土体的滑移破坏之间的对应关系,通过优化搜索,分析加锚土体最不稳定状态。     

不同因素对桩锚支护边坡稳定性影响研究

以某公路桩锚支护边坡工程为背景,运用PLAXIS建立边坡桩锚支护结构截面有限元数值模型,并模拟分析了不同自然参数和人工设计参数对桩锚支护边坡稳定安全系数的影响。研究结果表明:自然参数中土体内摩擦角和界面粘结强度对桩锚支护边坡的稳定安全系数影响较为显著,而土体重度和黏聚力的影响相对较小;人工设计参数中锚杆锚固端长度、锚杆的入射角及排桩嵌固深度是决定桩锚支护边坡的稳定安全系数的三个重要因素,而锚杆道数、锚杆竖向间距、锚杆预应力、锚固端直径及支护桩桩径的影响相对较小;研究结果可为桩锚支护边坡工程的设计和施工提供参考。     

土钉支护加固土体作用机理数值分析

本文基于土钉有较高的抗拉、抗剪强度,在土体内起着骨架和箍紧的作用,弥补土体抗拉抗剪强度低的弱点,有效提高土体整体刚度,使土体自身结构强度得到充分发挥,通过土体与土钉的相互作用得以实现的想法,提出了一种新的处理土钉与周围土体的相互作用的有限元方法,模型中的土体单元和土钉单元由于节点自由度的不同,采用自由度的相互约束形成的约束方程来进行数值模拟,使土体的线自由度和土钉的转动自由度协调起来,定量模拟出土钉在土中发挥转动刚度来加固周围土的作用,从而分析得出不同位置处土体的加固程度,土钉支护主要用来减少土体横向位移,防止边坡向开挖面坍塌的公论是一致的,这种方法对探索土钉支护的复杂受力机理有实际意义。     

桩锚结构的动力特性研究

在地震作用下桩锚之间相互作用，其受力关系复杂。运用FLAC3D有限差分软件建立数值模型，并施加简化后的汶川地震波，分析地震作用下桩锚支护边坡的位移、加速度、锚杆轴力响应等动力特性。结果表明:桩锚结构对边坡土体位移和边坡的稳定性具有良好的控制作用。     

四渡河特大桥隧道式锚碇数值模拟

采用数值模拟方法研究了悬索桥隧道式锚碇系统的力学行为特征、围岩稳定状态、锚碇变位机理和拓扑效应。就锚碇体轴线倾角、长度、夹持角、接触界面粗糙度及结合程度对锚碇位移和岩体安息稳定性的影响作了深入探讨。研究发现:夹持角控制着锚碇变位和破坏机理,夹持角过小时锚碇压密围岩土体,较大时锚碇前端附近土体则产生剪切破坏;锚碇长度影响接触面围岩应力量值,表现为非线性的自组织临界特征;锚碇体粗细对系统主要监控参数的贡献相对均匀。给出了锚碇拓扑参数的取值范围和针对性的设计措施,为悬索桥隧道式锚碇的优化设计提供了理论基础。     

浅谈加筋土工程设计与应用

加筋土是一种在土中加入加筋材料而形成的复合土。它利用加筋与土之间的磨擦作用，改善土体的变形条件和提高土体的工程性质，从而达到稳定土体的目的。该文从对加筋土工程的应用角度着手，对其设计情况做出一些具体要求，为加筋土工程设计和推广提供参考。     

重载交通下锚拉悬臂式挡土墙受力特性研究

为研究重载交通下锚拉悬臂式挡土墙的力学响应规律,按照几何相似原则和车轮荷载当量圆换算关系,设计了模型试验,监测并分析了不同等级载荷下锚杆轴力、空间土压力、挡土墙侧向位移的分布特征。研究结果表明:锚拉悬臂式挡土墙在顶部车轮荷载作用下,锚杆轴力及锚杆上部沿轴向竖向土压力在锚固段中间位置荷载集中效应显著;锚杆上部竖向土压力较锚杆两侧及锚杆底部偏大;挡土墙侧向土压力的竖向分布及横向分布都在锚固端位置出现集中现象;挡土墙的侧向位移曲线在锚杆作用位置处出现明显拐点,卸载后,挡土墙的侧向位移回弹量较小。该结论的得出对锚拉悬臂式挡土墙的设计与施工具有一定的参考价值。     

软土水平运动作用下被动桩桩土界面接触应力分析

采用平面应变有限元方法，对土体运动作用下的被动桩桩土相互作用进行分析。分析中考虑土的塑性和大应变，并在桩土间设置接触单元，重点研究桩周土的位移模式和土体处于不同状态时接触应力的分布规律，讨论了群桩中桩与桩间的相互作用对接触应力的影响。     

地下连续墙开挖过程中力学性能分析

以实际工程为例,利用通用有限元软件建立地下连续墙与作用土体的三维实体模型。考虑支护结构与土体之间的协调变形和相互作用,对基坑分步开挖过程中基坑角部位移、墙体土压力、坑底隆起回弹、墙后地表土体沉降变化、地下水位变化及墙体应力分布等进行分析,可为同类工程施工提供参考。     

振动压实系统的动力学特性分析

本文在分析振动压实时土体的不对称滞回特性和振动压实过程中振动与波在土体中传播及其压实效应的基础上,给出了土体的不对称滞回力模型,建立了振动压实系统的动力学模型和非线性运动方程并求其解。研究发现用考虑了不对称滞回特性的振动压实系统来描述土体运动规律,与实际振动压实工况相吻合,为进一步研究提供了理论依据。     

层状地基中锚杆拉拔荷载传递非线性分析

为了研究层状地基中锚杆拉拔受力的非线性特征，引入锚固界面剪切滑移的双指数曲线模型，基于荷载传递法基本原理，建立层状地基中锚杆荷载传递的非线性微分方程，推导锚杆轴向位移、轴力和界面剪应力的解析解，并给出层状地基中锚杆拉拔受力特性的计算方法与求解步骤。在此基础上，分析拉拔荷载作用下层状地基中锚杆的荷载-位移曲线特征、轴力与界面剪应力分布特征以及锚固体埋入位置对锚杆受力特征的影响，并以工程实例检验该方法的可行性。研究结果表明：作用荷载较小时，层状地基中锚杆的轴力和界面剪应力分布特征与均质地基中锚杆的轴力和界面剪应力分布特征基本一致；作用荷载较大时，地基土层状分布特征对锚杆拉拔受力特性具有显著的影响，锚杆轴力和界面剪应力在土层分界面处具有明显的界面效应，即二者在土层分界面处分别存在明显的转折点和跳跃点；锚固体埋入密实地基层中的范围越大，锚杆的极限抗拔荷载也越大，延性也越好，实际工程中应将锚固体尽可能地埋置于硬土层之中；在锚固界面弹性黏结、塑性变形（局部软化）以及滑移破坏的整个全历程阶段，所提方法的计算结果与工程实测的锚杆荷载-位移曲线均吻合较好，反映了锚固界面剪切滑移与锚杆受力变形的非线性特征。     

无黏性有限土体主动土压力的计算分析

经典土压力理论均建立在半无限土体假定的基础之上，然而对于有限土体一般沿用经典土压力理论，这将与实际情况存在较大差异。通过对有限土体进行完整的受力分析，建立有限土体土压力计算模型，基于极限平衡理论及平面滑裂面假定，考虑了既有建筑地下室与有限土体间的相互作用力，建立无黏性有限土体主动土压力计算公式，推导出无黏性有限土体主动土压力系数表达式，并与数值模拟结果进行对比分析，该公式的计算结果与数值模拟结果吻合较好。     

软土水平运动作用下被动桩桩土界面接触应力分析

采用平面应变有限元方法,对土体运动作用下的被动桩桩土相互作用进行分析.分析中考虑土的塑性和大应变,并在桩土间设置接触单元,重点研究桩周土的位移模式和土体处于不同状态时接触应力的分布规律,讨论了群桩中桩与桩间的相互作用对接触应力的影响.     

互锚式挡土墙土压力分布规律研究

互锚式挡土墙具有整体性好、抗震能力强等特点,但由于锚杆的互锚作用,其土压力的分布规律较传统挡墙差异很大。为研究互锚式挡土墙的土压力分布规律,进行了室内模型试验和FLAC3D数值计算。模型试验在墙后不同填土深度埋设土压力盒,监测了墙不同填土高度的竖向土压力、侧向土压力以及土压力的横向分布。对照模型试验结果,利用FLAC3D数值计算对模型试验结果进行了验证。结果表明:互锚式挡土墙土压力分布存在明显的三维土拱效应;竖向土压力、侧向土压力和横向土压力均呈非线性分布;竖向和侧向土压力的峰值出现在锚杆附近。     

路基悬锚式挡土墙墙背土压力分布

路基悬锚式挡土墙是一种新型的挡土墙,其墙背土压力分布与常规挡土墙墙背土压力分布规律不同,不能套用现有的公式进行计算。根据其受力特点,结合项目研究的需要和依托工程的实际情况,确定了以墙高8,9,10 m这3种工况对路基悬锚式挡土墙的墙背受力情况及土压力分布情况进行现场试验和跟踪检测。通过实体工程的实测数据及其结构特点对悬锚式挡土墙的墙背土压力进行了分析,并与墙后土压力设计值及修正后的公式计算值进行了对比。结果表明:路基悬锚式挡土墙各测试点的墙背土压力随时间逐渐增大并趋于稳定,沿墙高呈3段式非线性分布;墙背土压力近似分布图形可以参照现有锚定板挡土墙的计算方法得出,但需进行修正,土压力系数宜取1.2～1.4;为提高挡土墙墙背的受力均匀性及挡墙的整体稳定性,第1层锚杆高度与底板的距离宜为挡墙建筑高度的1/3且距离底板不宜大于2.5 m,各锚杆层间高差宜为2.5～3 m;墙背最上层锚杆位置由于受土压力较小,因此最上层锚杆布设高度宜为距墙顶1/3高处,且适宜高度为2～3 m;悬锚式挡土墙的双层锚杆与锚定板型式建筑高度宜为6～10 m,3层锚杆与锚定板型式建筑高度宜为10～12 m。     

路堤压实的影响因素和压实度要求

探讨了影响土体压实的因素 ,包括压实能量、含水量、土的颗粒组成以及现场施工条件与方法。这些因素均不同程度地影响着土体的压实质量 ,并影响到土体压实后的性能。结合前人击实试验的成果和高速公路填方路堤强夯质检的数据 ,分析在提高压实度要求时所导致的压实能量大幅度增加问题 ,比较各国标准对压实度的要求 ,从而得出结论 :在压实作业中应根据压实土体的应用要求 ,确定合适的压实含水量 ,提出合理的压实度设计指标 ,以达到合理和经济的目的     

水平地震作用下单桩横向非线性动力响应的三维有限元数值模拟

针对水平地震作用下的桩土相互作用体系,利用有限元软件ANSYS建立了单桩-地基土系统三维有限元模型。运用此模型,对系统进行考虑地基土的材料非线性和桩土界面状态非线性的单桩横向地震响应计算,并进行了自由场响应的计算。计算结果表明:土体的材料非线性与桩土界面状态的非线性特性对单桩的横向水平地震响应有着一定的影响。     

基于荷载传递法和剪切位移法压力型锚杆刚度分析

引用剪切带概念对锚杆锚固受力及荷载传递特性进行了分析阐述,基于理想的弹塑性剪切滑移模型模拟锚固界面受荷作用,运用荷载传递法与剪切位移法对锚杆锚固界面及界面外土体的剪切变形进行分析求解,据此推导了压力型锚杆刚度系数的计算公式。对刚度系数计算公式的影响因素进行了分析,结果表明压力型锚杆的刚度系数会随锚固长度增加而增长,但当锚固长度过大时会产生部分无效锚固段,锚杆锚固段直径和灌浆体弹性模量均与刚度系数有正相关关系,同时土体的力学性质与锚杆刚度系数也有紧密联系。