4线车站浅埋隧道施工过程中锚杆受力特性研究

针对大跨大断面隧道,若按传统设计,锚杆长度及环、纵向间距等参数沿拱墙范围不变,势必产生浪费,增加成本。为了解特大跨大断面浅埋隧道分部开挖施工过程中锚杆的受力变化特征及各部位最终受力状态,以六(盘水)沾(益)铁路乌蒙山2号4线车站隧道工程为背景,采用数值模拟和现场测试方法,开展分部开挖系统锚杆轴力分布特点研究。研究结果表明:1)锚杆受力大小与部位相关,不同部位的锚杆轴力差异显著,边墙部位锚杆轴力拱肩部位锚杆轴力拱顶部位锚杆轴力。2)基于锚杆受力特征可知,系统锚杆可采用不等参支护。3)大跨大断面隧道采用系统锚杆不等参支护,既经济又可节省工程建设时间。     

土岩“二元基坑”吊脚桩支护体系锁脚锚杆预加轴力计算方法研究

为解决土岩二元基坑吊脚桩支护体系中吊脚桩、岩肩与锁脚锚杆之间的相互作用力学机制,根据吊脚桩桩底位于岩质边坡潜在滑动面的位置,分别提出锁脚锚杆预加轴力的计算方法： 1)当吊脚桩位于潜在滑动面以下位置时,锁脚锚杆的预加轴力等于岩层基坑未开挖时的被动区合力减去岩肩能提供的反力; 2)当吊脚桩位于潜在滑动面以上位置时,锁脚锚杆的预加轴力等于滑块对吊脚桩嵌固段的推力加上岩层基坑未开挖前被动区的土压力。并给出2种工况下锁脚锚杆预加轴力的计算公式。最后通过有限元方法进行数值验证。结果表明： 按照提出的计算方法得到的锁脚锚杆预加轴力基本合理。     

小净距隧道施工的平面数值模拟

结合九岭隧道的设计及施工实践,建立小净距隧道的平面计算模型,对小净距隧道进行开挖支护数值模拟计算,并着重对其位移场、应力场、喷射混凝土初期支护、锚杆轴力进行数值分析,结果表明:由于围岩较好,开挖后整体稳定性较好,变形主要集中在拱顶与仰拱底部,应力主要集中在隧道的拱脚处,喷射混凝土的最大弯矩值以及支护锚杆的最大轴力值都出现在隧道拱脚处,塑性区较少,主要分布在中间围岩部位,因此要重点加固此部位.     

公路软岩隧道初期支护结构内力数值分析

采用非线性数值软件ANSYS对公路软岩隧道初期支护结构内力进行数值分析,研究公路软岩隧道开挖过程中初期支护的力学行为,为施工提供动态设计依据。分析结果表明,软岩隧道在系统锚杆支护作用下,开挖各阶段初期支护结构各部位轴力值增大,弯矩和剪力值都减小,但增大值和减小值变化范围都非常小;支护结构弯矩较大值主要集中在拱脚,最大值出现在右侧拱脚区域;轴力的最大值出现在左侧边墙和左右拱脚部位;剪力最大值出现在左侧拱脚处。     

基于锚杆受力分析的软岩隧道变形规律及柔模支护技术

研究支护状态下围岩变形范围及其位移量将为合理确定软岩隧道开挖的预留变形量及其支护方案提供重要的理论依据。通过将隧道围岩简化为理想弹塑性介质,在围岩中布设全长锚固锚杆。基于锚杆与围岩的协调变形原理,建立杆体与其周围岩体相互作用的力学模型,分析锚杆表面摩阻力及轴力的分布规律,并根据杆体的静力平衡条件,推导出杆体与岩体相对位移为0的中性点位置及其最大轴力值,讨论初期支护条件下隧道围岩的塑性区及破裂区的厚度计算公式及其影响因素;综合考虑隧道表面围岩变形过程中的塑性位移和破裂区岩体的碎胀变形位移,提出隧道表面围岩的位移公式及预留间隙柔模支护技术,进而定量分析榴桐寨软岩隧道的围岩位移及其预留变形量。结果表明：通过锚杆轴力可以反演分析隧道围岩的变形范围,确定围岩稳定后的最终位移量;柔模支护结构能够大量吸收大变形软岩的变形能,且具有适当的刚度抵抗围岩的有害变形,研究成果可为合理设计软岩隧道的开挖及支护方案提供新的思路。     

框架锚杆锚固寒区边坡的多场耦合分析（双语出版）

为了明确寒区框架锚杆边坡支护结构的工作机理,建立了框架锚杆支护冻土边坡的水热力耦合计算模型,采用有限元法进行了求解,基于MATLAB软件平台编写了计算程序,并通过已有的试验考证了程序的正确性。算例分析给出了边坡温度场、水分场、应力场和支护结构冻融反应的分布规律。结果表明：坡面上部受气温影响较大,融化时活动层含水量接近饱和,坡脚附近出现过饱和的“水泡”;冻结时剪应力最大值是融化时的2倍,且分布均匀,边坡处于稳定状态,融化时剪应力在活动层和稳定冻土层交界面发生突变,边坡处于不稳定状态,该交界面是潜在滑移面;在一个冻融周期内,锚杆轴力、立柱内力和水平位移均先增大后减小,且随坡高逐渐增大,3种工况下结构内力和水平位移的关系为冻结时大于融化时大于初始时;冻胀时各层锚杆锚头处轴力增量最明显,增幅沿杆轴方向逐渐减小,融化时锚杆轴力和立柱内力大幅减小,且留有残余变形。因此,框架锚杆支护冻土边坡时,建议支护结构应按冻胀工况进行设计和计算。     

内蒙古地区马兰黄土隧道围岩及支护特性研究

通过对窑沟隧道周边收敛、拱顶下沉、围岩压力、钢拱架内力、喷射混凝土应力和锚杆轴力进行监控量测,了解隧道开挖过程中马兰黄土隧道围岩变形特性及支护结构受力特性。结果表明:施工过程中拱部沉降的量值远大于净空收敛的量值;围岩压力分布不均匀;钢架支护在隧道支护体系中起着非常重大的作用;拱部系统锚杆对结构的稳定性作用不大;水对拱顶沉降的影响非常严重。     

基于施工过程的大断面隧道变形动态释放规律分析

依托宁波将军山隧道,分析隧道拱顶沉降、边墙收敛、围岩压力、锚杆轴力随开挖进尺的动态释放规律,同时结合现场监测数据验证计算结果的合理性.结果表明,围岩变形随着开挖进尺的增加而增加,分为缓慢增长、快速增长、趋于稳定3个阶段,隧道断面未开挖时拱顶沉降释放20％,上台阶开挖后沉降释放48％;锚杆轴力随着拱顶沉降、边墙收敛的增大...     

框架锚杆锚固寒区边坡的多场耦合分析

为了明确寒区框架锚杆边坡支护结构的工作机理,建立了框架锚杆支护冻土边坡的水热力耦合计算模型,采用有限元法进行了求解,基于MATLAB软件平台编写了计算程序,并通过已有的试验考证了程序的正确性。算例分析给出了边坡温度场、水分场、应力场和支护结构冻融反应的分布规律。结果表明:坡面上部受气温影响较大,融化时活动层含水量接近饱和,坡脚附近出现过饱和的"水泡";冻结时剪应力最大值是融化时的2倍,且分布均匀,边坡处于稳定状态,融化时剪应力在活动层和稳定冻土层交界面发生突变,边坡处于不稳定状态,该交界面是潜在滑移面;在一个冻融周期内,锚杆轴力、立柱内力和水平位移均先增大后减小,且随坡高逐渐增大,3种工况下结构内力和水平位移的关系为冻结时大于融化时大于初始时;冻胀时各层锚杆锚头处轴力增量最明显,增幅沿杆轴方向逐渐减小,融化时锚杆轴力和立柱内力大幅减小,且留有残余变形。因此,框架锚杆支护冻土边坡时,建议支护结构应按冻胀工况进行设计和计算。     

复合土钉墙支护结构的静力和动力响应分析

针对国内用FLAC对基坑复合土钉墙支护结构动力响应分析的空白,通过预应力锚杆复合土钉支护的试验基坑以土钉和锚杆的轴力为研究对象,在静力和动力两种工况下进行模拟。结果表明:两种工况下,土钉轴力沿长度方向为两端小、中间大,基本呈枣核形;土钉因所处位置不同发挥的作用有差异,但在动载荷作用下基本都呈增加趋势;预应力锚杆的最大轴力在自由段且相同,地震作用对锚固段轴力影响较大,其最大变化达81.4%;通过支护结构轴力分析,提出了布设预应力锚杆的合理位置。     

锚杆布置形式对多级边坡加固效果的影响分析

为了研究不同锚杆布置形式下的边坡加固效果，以资溪花山界（赣闽界）至里木高速公路深路堑边坡为研究对象，运用有限差分软件FLAC3D建立数值计算模型，结合现场实测数据，分析了锚杆布置形式对锚杆轴力分布规律以及深挖路堑边坡稳定性的影响。结果表明:锚杆轴力沿其长度方向不是均匀分布；锚杆长度的增加能够显著改善锚杆本身的加固效果，同一布设位置、相同长度锚杆的加固效果不受锚杆整体布置形式的影响；相同长度、布设位置不同的锚杆在极限状态下发挥着相近的作用；在锚杆总长度保持不变的情况下，锚杆布置形式的改变对边坡稳定性的影响很小。     

反倾边坡支护结构的拉筋动力响应振动台试验研究

采用几何相似比为1:30的模型,模拟含泥化夹层的反倾岩质边坡振动台试验,在EL Centro地震波、汶川地震波和人工波的作用下,研究了预应力锚索(杆)拉筋轴力的动力响应规律。结果表明:泥化夹层饱水后,不同高程处拉筋轴力的地震动力响应值均大于泥化夹层饱水前;拉筋轴力的最大值并不随着输入地震波峰值(PGA)的增加而递增,在汶川地震波激振下,当PGA=0.3 g时达到峰值;拉筋预应力的损失值随着高程的增加而增大,随着输入地震波峰值的增加而收敛。     

路堑边坡桩锚支护施工过程数值分析

对长沙市某桩锚支护路堑边坡的施工过程进行数值模拟,分析研究边坡开挖对周围土体变形、支护结构变形及受力的影响。结果表明:桩顶的位移先向边坡土体变形,再向坡前临空面变形;边坡开挖后坡顶的小土坡在其坡面中点高度处产生的y向位移最大;边坡开挖对坡顶的6层建筑物无太大影响;边坡土体开挖后在开挖面的中部和边缘处会出现较大的地表隆起;开挖面以上桩后各点的土压力随着开挖高度的增加出现先增大后减小的现象;第1～3排预应力锚索自由段的轴力是随开挖高度增加先减小后增大,而第4～6排预应力锚索自由段的轴力仅有增长的趋势,最终锚索的最大轴力均小于初始预应力值。     

京藏高速拉萨段高边坡稳定性分析

针对京藏高速拉萨段高边坡加固前后稳定性问题，概化高边坡典型数值计算模型，基于不同失稳判据的有限元强度折减分析方法对该高边坡稳定性进行数值模拟。结果表明:不同失稳判据下，经锚杆、锚索加固后的高边坡安全系数提高约30%；锚杆、锚索所承受的轴力沿其长度方向不均匀分布，未达到屈服状态；加固前后高边坡失稳破坏时的塑性区扩展路径具有一致性，锚固作用很好地抑制了边坡内部塑性区的扩展延伸。     

北京地铁新宫站复合支护结构参数优化分析

以北京地铁19号线新宫站基坑工程复合支护结构为例,运用MIDAS/GTS软件实现对基坑施工过程的模拟,分析支护参数对支护结构受力和变形的影响。结果表明:①随桩径增大,桩体水平位移逐渐减小,各层锚索轴力最大值逐渐减小。②随桩间距增大,桩体水平位移逐渐增大,各层锚索轴力最大值逐渐增大。③随锚索倾角增大,桩体水平位移逐渐增大,各层锚索轴力变化呈现出先增大后减小趋势;在倾角为15°时,锚索受力最大。④锚索锚固段长度越大,桩体水平位移越小,各层锚索轴力最大值均增大。     

地震作用下土岩二元结构边坡位移和土压力的响应分析

以海西福永高速公路某标段边坡工程为依托,运用FLAC3D5.0数值软件对锚索-框架梁支护下的土岩二元结构边坡进行了地震作用数值模拟,分析了锚框支护土岩二元结构边坡在地震作用下水平位移和动土压力的响应.结果表明:地震作用下边坡土体水平位移响应随高程增加而增大;地震强度增加,边坡土体水平位移响应增加;PEP震荡系数与埋深呈...     

变形协调条件下锚索框架梁-抗滑桩边坡支护体系设计方法研究

目前设计实践中坡面锚索框架-坡脚抗滑桩边坡支护体系未考虑变形协调,支护结构存在两种防护形式先后顺序破坏的风险。通过建立坡体变形与锚索、抗滑桩变形的关系,推导了锚索+抗滑桩支护体系的变形协调公式,结合锚索和抗滑桩的变形计算方法,提出了变形协调条件下锚索-抗滑桩支护体系的设计方法。建议在下滑力无法准确确定时,应采用低刚度的锚索,并尽量设置较高的锚索预应力锁定值,保证锚索在充分发挥锚固力的同时,增强其对变形的适应能力,提高锚索框架-抗滑桩支护体系的变形协调性。     

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。