刚性抗滑桩的桩土相互作用机理与极限阻滑力研究

采用新的无量纲参数锚固比作为控制参量,在滑动面从桩顶到桩底逐步变化的过程中,研究不同滑动面位置对土体抗滑桩阻滑工作机理与破坏模式的影响及其演变规律,建议了4种土体抗滑桩阻滑与破坏模式。基于塑性力学极限平衡理论,得到了4种模式的极限阻滑力理论解,给出了它们的界限判别条件。通过试验证明,抗滑桩存在4种阻滑破坏模式,而不是Viggiani假定的3种。建议的桩土相互作用机理模型及其解析解更为合理地描述了任意滑动面位置条件下抗滑桩的阻滑机理与破坏模式。研究表明,滑动面的相对位置决定抗滑桩的工作阻滑模式和极限阻滑力的大小,同一根抗滑桩对沿不同滑动面的滑动所产生的极限阻滑力会有很大的不同。建议的极限阻滑力计算方法可用于常规的滑坡稳定分析计算,对于地下连续墙、嵌岩桩等地下结构亦有重要的借鉴意义,与依靠经验公式与图表计算极限阻滑力的方法相比,所得计算公式在理论上更加完整合理,使用上也更为准确方便。     

氧化锌非线性电阻片侧面高阻层釉的研究

介绍氧化锌非线性电阻片侧面高阻层釉的研究情况.结果表明:高阻层釉配方中加入部分阀片本体中的添加剂及助熔成分后,高阻层釉浆涂于阀片生坯侧面一次烧成,具有釉面光滑,烧结致密,釉与坯膨胀系数相适应等表面特性.电阻片能够耐受4/10μs、65kA大电流冲击不闪络,荷电率0.85以上.对提高电阻片的方波通流容量起到了良好的作用.且工艺简单、烧成温度范围宽,适合于工厂大批量生产.     

降低ZnO电阻片压比的研究

现生产的ZnO电阻片存在残压高,压比(1.73左右)偏大等缺点,从调整侧面釉高阻层配方入手,在制造工艺基本不变的基础上,减少电阻片侧面釉高阻层配方中Li2CO3的含量,并与生产配方进行了比较。电气性能试验结果表明:1#釉配方性能稳定,ZnO电阻片加速老化性能良好,压比在1.61～1.65,非线性系数在10～13,并通过了2ms方波800A、耐受20次,4/10大电流冲击100kA、耐受2次试验。     

氧化锌非线性电阻片用无机高阻层的研究

研究了氧化锌非线性电阻片侧面用无机高阻层在4/10大电流冲击和2ms方波电流冲击作用下的破坏机理。认为影响电阻片耐受大电流冲击能力的关键之一是无机高阻层本身的绝缘强度,之二是无机高阻层和电阻片之间膨胀系数的配合问题,并通过试验指出,侧面绝缘层的膨胀系数应比ZnO陶瓷小0.5×10-6/℃～1.5×10-6/℃。影响电阻片耐受方波电流冲击能力的关键是无机高阻层和电阻片本体反应后所形成的中间层的稳定性。研制的无机高阻层可满足φ32mm×35mm、梯度为240V/mm的电阻片65kA大电流冲击的要求,并可提高电阻片的方波通流能力。     

降低ZnO电阻片在能量冲击下侧面失效率的研究

为了减少ZnO电阻片在能量冲击下侧面失效率,将不同配方的高阻釉施涂在电阻片的侧面,研究不同的高阻釉对于电阻片电性能的影响。结果表明:在电阻片的侧面施涂绝缘能力和膨胀系数匹配性均达到要求的高阻层,能够使电阻片的缺陷减少,均匀性提高,从而使电阻片的电性能提高,降低了ZnO电阻片在能量冲击下侧面失效率。     

抗滑桩与土相互作用分析与优化设计

采用Dnlcker-Prage模型描述土的非线性特性,接触单元模拟桩和土之间的相互作用,Mohr-Coulomb准则定义点的安全系数,剪应变脊线确定滑动线的位置,进而根据强度准则求解边坡稳定系数,利用非线性有限元程序计算了桩的受力、桩的埋深和安全系数的关系分析了土拱效应的形成机理及影响因素.指出土质边坡滑坡推力和剩余抗滑力为三角形分布,岩质边坡为非线性分布,提出了通过稳定系数确定桩的埋深和间距的方法.     

复合桩基承台下土的极限承载力提高值理论解

基于条形和圆形基础下土的极限承载力研究，结合滑动土体绕桩时极限阻滑力的理论解答，导出了复合桩基承台下土的极限承载力由于桩的遮帘作用而获得提高值的理论解，并给出相应的计算图表。算例和实例分析表明了理论解的合理性。此外，还简要讨论了理论解的适用条件     

降低ZnO电阻片在高能量冲击下侧面釉裂纹的探究

为解决ZnO电阻片在高能量冲击下侧面釉出现裂纹的现象,通过掺杂调整无机高阻层的绝缘及发热性能,降低侧面局部膨胀性.结果表明:高阻层采用配方与本体接近的原材料,Bi2 O3-Sb2 O3-MnO2-Ni2 O3系统,掺杂ZrO2、PM-10硼酸锌玻璃,绝缘性较好,大电流冲击时发热较小,膨胀也较小,侧面的有机釉经受的张应力也减小,降低了高能量冲击下侧面釉层的裂纹现象.     

基于系统可靠度理论的抗滑桩加固边坡稳定性分析

抗滑桩加固边坡设计中存在大量的不确定性因素。针对抗滑桩加固边坡提出了一种可以考虑抗滑力的边坡系统可靠度分析模型,并基于代表性滑动面分析原理提出了相应的求解方法。算例分析表明,抗滑桩对边坡的代表性滑动面位置和可靠度指标有重要影响;在相同的抗滑力条件下,抗滑桩存在一个最优加固位置。提出的方法可用于基于可靠度理论确定抗滑桩的加固位置和抗滑力,对抗滑桩加固边坡的最优设计具有借鉴意义。     

新广州站内凹式索拱结构索夹节点抗滑性能分析

新广州站主站房主要采用内凹式索拱结构,由于与撑杆连接处拉索两侧的不平衡索力较大,索夹节点的抗滑性能影响了索拱结构的承载力。利用ABAQUS有限元软件对索夹节点进行非线性抗滑性能分析,并与索夹节点足尺模型的抗滑性能试验实测结果进行比较,分析材料非线性、索与索夹间的接触特性、螺栓预紧力等对索夹节点抗滑性能的影响,进而采用虚拟温度法分析了施拧顺序、索横截面收缩对螺栓预紧力的影响。分析结果表明：有限元计算与试验实测结果吻合良好;新广州站内凹式索拱结构索夹节点具有较好的抗滑性能,在设计荷载作用下,节点安全可靠;索夹节点抗滑性能分析中应考虑材料非线性对索夹的影响;索夹抗滑力随着摩擦系数、螺栓预紧力的增长非线性提高;索的滑移会对索夹孔道和拉索本身产生损伤,使索夹的抗滑力降低;采用从螺栓群中心间隔向外的施拧顺序可有效减弱螺栓之间的相互影响,减小螺栓预紧力的损失。     

顺层岩质边坡锚杆支护机制研究

 全长黏结型锚杆作为一种有效且经济的加固手段,在边坡工程中得到广泛的应用,但其锚固机制尤其是考虑岩体结构特征的锚固理论需要进一步的研究和完善。基于顺层边坡的地质结构特征,考虑边坡岩体与锚杆的相互作用,运用弹性力学和结构力学对全长黏结型锚杆加固顺层边坡的机制进行研究,提出新的锚杆加固顺层边坡的力学模型。分析结果表明,顺层岩质边坡的锚固抗力由锚杆轴力与抗剪力共同提供,锚杆抗剪作用提供的抗滑力与锚杆轴力提供的抗滑力可以用线性关系来描述。运用有限元软件ABAQUS对这一力学模型进行建模,分析这一力学模型的正确性。     

平台对滚石停积作用试验研究

 平台对危岩体失稳后运动有很好的减速拦阻作用,是危岩体防治的有效措施。设计了平台停积作用试验,采用多元非线性回归模型对滚石在平台上的停留位置以及平台平均阻力系数进行研究,分析停留位置和平均阻力系数分别与滚石质量、形状、滚石到达平台时的速率以及平台表面粗糙程度等因素之间的关系以及各因素的相关性,并对多元非线性回归模型进行预测;同时,特别分析了滚石质量对停留位置的影响。结果表明：(1) 滚石停留位置和平均阻力系数与滚石质量、形状、滚石到达平台时的速率以及平台表面粗糙程度等影响因素的关系均可采用多元非线性回归关系式表示,并且预测值与实际值可较好吻合;(2) 滚石质量、初始位置(边坡高度)和平台表面粗糙程度对滚石停留位置有较大影响,表现为滚石质量越大,边坡高度越大,滚石在平台运动的距离越远。所得结果为将平台作为危岩体防治措施时确定平台的宽度提供依据,对坡面地质灾害的防治有指导意义。     

高速远程滑坡裹气流态化动力学特性实验研究

 为定量化揭示高速远程滑坡在裹入气流作用下的动力学特性,以高速远程滑坡裹气流态化运动特性实验成果为基础,运用自行设计的水平圆环式旋转剪切流变装置,开展一系列环剪实验,获取碎屑流在不同裹入气流作用下的动态抗剪强度参数。结果表明：(1) 碎屑流运动过程中,气体的裹入,可起到明显的减阻作用;(2) 在碎屑流的整个运动过程中,随着时间的推移,碎屑流与环盖间剪切力并非一恒定值,而是呈现出忽高忽低的波动性演化特征;(3) 随着碎屑流受剪时间的增长,碎屑流与环盖间剪切力值整体呈略微增长的趋势,且剪切速率越大,该趋势越明显。     

剪切荷载作用下锚杆抗剪作用理论分析

为了分析剪切过程锚杆轴力和横向剪切力相对结构面换算的抗剪贡献影响程度,在经典梁理论的基础上,推导了锚杆抗剪力计算公式,并采用加锚结构面直剪试验验证了计算公式的可靠性。在此基础上,通过正交试验设计方法研究影响因素对锚杆轴力、横向剪切力相对结构面抗剪贡献的敏感程度。结果表明:锚杆抗剪理论计算与室内试验结果吻合较好;锚杆倾角是影响锚杆轴力相对结构面换算抗剪力的主要因素;锚杆需要一定变形才能调动起直径对轴力抗剪效应的影响;锚杆倾角是影响横向剪切力相对结构面换算抗剪力的最主要因素,围岩强度次之,剪切后期结构面剪胀系数的影响程度又大于围岩强度;直径对锚杆横向剪切力相对结构面换算抗剪力的影响程度最小。     

岩石地基柱下独立基础抗剪设计研究

岩石地基上的柱下独立基础在我国西南地区山地城镇建设中有着广泛的应用,但目前其设计理论和计算方法不够完善,主要采用土质地基上的研究成果,尤其是抗剪设计导致基础高度偏大,造成了材料浪费,同时增加了基础施工难度。本文通过现场试验和数值模拟,分析了岩石地基上的柱下独立基础抗剪承载力的影响因素,提出了一种考虑基础宽高比和岩石与基础相对刚度的抗剪设计方法,此方法对岩石地基上的柱下独立基础的合理设计有参考价值。     

拉剪条件下节理岩体中锚杆的力学作用分析

在分析穿过节理的锚杆与岩体相互作用的机理后，采用线弹性断裂力学的方法，分析在拉剪综合作用下锚杆对裂纹尖端应力强度因子产生的贡献，并揭示了各种应力作用情况以及锚杆与节理面之间不同的夹角下锚杆的作用规律。计算分析结果表明，锚杆的作用使节理端部的应力强度因子发生转换，从而明显降低了对岩体破坏产生主要作用的应力强度因子。这是锚杆能够加固节理岩体的重要原因。     

岩体爆破效应预测的一种新方法

 高斯过程是一种最近发展起来新的机器学习技术，对处理非线性复杂问题具有很好的适应性。岩体爆破效应与其影响因素之间是复杂的非线性关系，针对传统方法的局限性，提出一种基于高斯过程的岩体爆破效应预测的新方法，建立相应的岩体爆破效应预测模型，并应用于三峡工程坝区岩体爆破振动速度、爆破损伤深度与损伤半径的预测。通过三峡现场爆破试验数据，建立训练数据集和测试数据集，采用高斯过程方法建立爆破效应与影响因素之间的各影响因素之间的非线性映射关系。研究结果表明，岩体爆破振动速度、爆破损伤深度与损伤半径的预测结果与现场试验结果比较吻合，用高斯过程方法预测岩体爆破效应是科学可行的。与神经网络方法相比，高斯过程方法具有算法参数自适应化的特点，且适用于小样本问题，预测精度高，并易于实现，具有良好的工程应用前景。     

软弱破碎直立岩质边坡渐进性破坏及其锚固效应的模型试验研究

软弱破碎岩质边坡在自然界中广泛存在,且多表现为局部化渐进破坏模式。为进一步了解该类边坡的破坏性状及其锚固效应,以Ⅳ类破碎围岩为参照对象,并将其等效为单一均值地层,随后利用模型试验对有、无锚杆加固情况下直立岩质边坡的破坏特性进行研究。结果表明,软弱破碎岩质边坡的塌方主要是由于坡顶岩体的张拉和坡脚岩体的压剪共同作用的结果,且往往呈渐进性破坏机制;锚杆的锚固效应主要体现在抗剪止裂和抗拉伸两个方面,并且锚杆的加固不仅可以提高边坡岩体在破坏前的竖向承载力,而且还可减小岩体的竖向沉降,并允许岩体边墙有较大的侧向变形。     

随机形貌岩石节理剪切数值模拟和非线性剪胀模型

 采用满足正态分布的随机函数,构造岩石节理剖面的形貌,为研究受剪岩石节理的细观剪切特性和宏观剪胀效应提供研究基础。利用UDEC软件,基于CY微段节理模型,开发随机形貌岩石节理直剪特性的数值分析程序,采用CY微段节理模型的细观剪切力学参数,探讨微段节理的细观剪切特性和岩石节理的宏观剪切响应,提出节理抗剪强度参数与节理面粗糙度系数JRC之间的拟合关系。得到如下结论：JRC越大,岩石节理的宏观剪切峰值强度和剪胀角随之增大,而峰值剪切位移与JRC成反变化关系;随着法向应力的增加,节理的剪胀效应逐渐减弱;这些数值结论得到模型实验的充分验证。微段节理的细观切向爬坡和剪胀效应是岩石节理产生宏观剪胀的细观力学机制。通过对随机形貌岩石节理的宏观剪胀数值曲线性态进行分析,提出能考虑节理粗糙度JRC和法向应力影响的非线性剪胀本构模型,该模型较好描述了受剪岩石节理的剪缩段和剪胀段。     

巷道围岩最优恒阻支护计算方法

根据岩石和围岩的蠕变机理以及岩石流变控制原则,在实验研究的基础上,提出了新的岩石稳定蠕变准则,并建立起一个岩石最优恒阻支护计算方法。用这一计算方法能求出岩石恒阻支护的重要技术参数,即最优(小)恒阻支护力、围岩最大允许变形量、恒阻U型钢支架的截面积、联接螺栓的预紧力和直径及最优支护力的拧紧力矩。按最优恒阻支护计算方法设计巷道支护,可以达到经济且安全的最佳支护效果。文中应用了课题组近期岩石流变实验研究的结果:应力偏量第三不变量对岩石蠕变影响显著;岩石侧向蠕变的应力阀值比轴向蠕变应力阀值低20%～40%。这些结果的应用使巷道岩石支护的设计更趋于安全。