位移增量法反分析边坡结构面参数

利用前期原型监测数据,快速反分析边坡岩体力学参数,对优化设计意义重大.运用基于均匀设计的位移增量反分析法对边坡结构面参数进行反分析,并对优化设计提出了建议,得到了良好效果.     

基于敏感分析的反倾岩质边坡锚固参数优化设计

以湖北鹤峰红莲池反倾边坡为例,在分析边坡地质条件的基础上,通过离散元软件UDEC模拟试验,分析反倾岩质边坡的位移云图,得出了反倾边坡倾倒变形的破坏基准面,并以此初步确定锚索长度。基于敏感性分析方法,研究在不同锚固角、锚固力及锚索长度条件下,坡顶最大水平位移以及倾倒变形区面积变化特征,以此得到参数优化结果:锚固角为8°、锚固力为1 000 k N、锚索锚固段长度为5 m。锚固参数敏感性大小排序依次为:锚固角度,锚固力,锚索长度。     

引江济淮工程软岩及膨胀土边坡锚固现场试验

引江济淮试验工程河道边坡存在膨胀土及软岩,考虑耐久性引入GFRP锚杆加固边坡。为了比较GFRP锚杆和钢筋锚杆的锚固效果,开展现场水位升降试验,观测相同地质条件、不同加固方式下锚杆荷载和边坡位移差异。结果表明:GFRP筋和钢筋框架锚杆加固河道边坡时,水位升降导致的边坡位移相近且均小于2.2 mm,锚杆应力峰值远小于各自抗拉强度,两种锚杆的锚固效果相近;GFRP锚杆承担荷载小于钢筋锚杆,且无水期荷载表现更稳定;在无锚固条件下,水位升降10 m仅影响边坡1 m深度内的软岩,加长锚杆对提高软岩边坡稳定性无明显作用;水位骤降时,5 m长GFRP无框架锚杆应力和加固区边坡位移增量分别为1.21 MPa和1.38 mm,而8 m长GFRP框架锚杆应力和加固区边坡位移无明显变化,框架锚杆加固形式效果显著占优。具有低模量特征的GFRP锚杆与膨胀土和软岩具有较好的变形协调性,控制相同变形量需要承担的荷载较小,更有利于边坡耐久性。     

反倾互层岩质边坡挖方稳定性的建模分析

现有反倾互层岩质挖方边坡的稳定性分析方法很难将动力载荷位移响应比参数控制在预警标准值以下,导致分析结果不够精准。分别从岩体强度、岩层组合结构、力学载荷作用、时间、不连续面力学特征等5个方面,分析影响反倾互层岩质边坡稳定性的要素条件,计算挖方边坡整体边坡角数值,根据损伤贯通区域发展原理分析失稳损伤破坏特征,计算挖方卸荷效应下的施工强度,构建反倾互层岩质挖方边坡的稳定性模型。实例测试表明,应用该稳定性建模分析方法后,随着边坡高度的不断增大,挖方动力载荷位移的响应比参数始终低于5.42,未超过预警标准值,可精准分析反倾互层岩质挖方边坡的稳定性。     

根据土体位移分析锚固边坡的稳定性

根据土-锚杆相互作用的分析,结合传统的计算边坡稳定的条分法,建立了以土体位移为基本参数的分析锚固边坡的新方法-位移法.用位移法可以算出锚杆在每个阶段位移下的工作力和相应的锚杆工作力极限,在此基础上再用传统的极限平衡法求出锚固边坡的稳定安全系数.根据这些计算和分析给出了对锚固边坡稳定性具有普遍意义的结论.     

岩石锚杆界面滑移破坏的DEM数值模拟

锚固体与岩体之间界面滑移破坏是锚固系统失效的主要形式之一,开展岩石锚杆界面力学特性和破坏机制研究具有重要意义。基于岩石微观胶结接触模型,采用颗粒离散元(DEM)模拟了岩石锚杆的拉拔试验。首先分析了荷载-位移关系、轴力分布和界面剪应力分布规律,然后通过胶结破坏点的数目和组构研究了锚固段界面的微观破坏机制。主要结论有:模拟的荷载-位移曲线与室内试验结果基本一致;拉拔峰值荷载随锚固长度的增加而增大,界面平均粘结强度随着锚固长度的增加而减小;拉拔荷载值达到峰值后,锚固段界面产生渐进破坏;锚固段破坏在宏观上表现为界面滑移,在微观上主要表现为界面处的胶结拉伸破坏和沿轴力方向的微裂纹扩展。研究成果对开展岩石粘结锚杆的界面力学特性和破坏机制研究以及正确指导工程实践具有重要意义。     

滑坡弹性模量位移反分析及其应用

岩土体的弹性模量是岩土工程设计和施工中的重要参数,一般不易通过实验获取.以三峡库区某滑坡为例,结合实地调查资料,分析了滑坡变形特点,得出滑坡后缘主要为沉降变形,而中部、前缘主要以纵向变形为主的结论.基于正交设计和神经网络的位移反分析方法,既能科学地选取多介质滑坡反演参数,又能较好地模拟边坡岩体位移与力学参数之间的非线性关系,为弹性模量的反算和滑坡空间位移计算提供了一定依据.     

基于支持向量机和贝叶斯方法的岩体参数反分析

为实现岩土体参数随施工过程的动态不确定性反分析，将多输出支持向量机方法和贝叶斯理论引入岩体参数不确定性动态反分析中。以白鹤滩水电站左岸边坡为例，建立了基于位移与松驰深度的岩体参数概率反分析方法。研究结果表明：概率反分析方法提供了更多的关于岩土力学参数的信息，能更进一步地匹配地质工程的复杂性和不确定性特征，可以实现参数及其不确定性特征随施工过程的动态更新。所提出的方法具有可行性，可以推广应用到类似工程中。     

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。     

基于 ＧｅｏＳｔｕｄｉｏ的路堑高边坡锚杆支护优化设计与实践

路堑高边坡对市政道路存在一定的安全隐患,为了研究坡率、锚杆间距、锚固角度、锚杆支护位置等设计参数对边坡变形及稳定性的影响规律,采用ＧｅｏＳｔｕｄｉｏ软件进行有限元分析,并根据模拟分析结果,提出优化支护方案。研究表明:边坡坡率、锚杆间距和支护位置对边坡稳定性影响较大,锚固角度影响较小。坡率越大稳定性越小,设计坡率须结合现场实际情况取值;当锚杆间距为２．０ｍ～２．５ｍ时边坡处于稳定状态;锚杆的最佳锚固角度是１５°;锚杆支护位置对边坡稳定性影响由大到小是第二级坡＞第一级坡＞第三级坡,设计依此对锚杆参数进行差别设计。经各项监测结果验证:锚杆支护方案锚固效果显著,边坡在施工及运营阶段均处于稳定状态,高铁桥墩和高压电塔未见明显位移,设计方案合理可靠。     

锚索应力增量法评价边坡稳定性

预应力锚索加固后，边坡岩体的力学性能得到改善，从而使其受力状态发生变化，此时如仍按一般边坡稳定性评价方法评价并不是很合理。因此，提出采用支护结构的受力特性来表征加固后边坡的稳定性，具体是指用预应力锚索在各工况下产生变形所引起的应力增量与允许应力增量的差值，将该差值与允许应力增量的比值来表示边坡的稳定性。某水电站左岸坝轴线边坡天然岸坡高、自然坡角大、片麻理陡倾岸外，与片麻理垂直的陡倾裂隙和平缓裂隙是控制边坡稳定性的主要因素，结合现场地质资料和监测数据，利用离散化有限元软件FINAL建立左岸边坡开挖变形分析模型。对比研究3种工况下不同预应力锚索加固设计方案的边坡稳定性，得出暴雨工况为最危险工况，然后分析了最危险工况下不同加固方案时的变形、位移及应力，所得结果与边坡稳定系数法得到的边坡稳定性状况一致。研究结果对该电站左岸坝轴线边坡后续加固有一定的参考作用。     

基于地震作用的预应力锚索抗滑桩边坡加固应用优化研究

为研究地震作用下预应力锚索抗滑桩边坡防护的滑坡推力计算方法,通过找出作用在潜在滑坡面抗滑桩结构上的受力荷载,测算出作用于锚索抗滑桩上的滑坡推力,提出以锚索抗滑桩正负弯矩相等的控制方法和K法来设计预应力锚索抗滑桩边坡防护结构。通过对比不同方法说明所提出的预应力锚索抗滑桩边坡加固的设计方法符合工程实际。以汶川地震中某滑坡工程为对象,研究其稳定性问题。结果表明,采用桩身相等的正负弯矩控制法时,锚索抗滑桩的受力更合理,桩顶位移变化量最小,其抗震加固能力最好,在具体工程中,更有利于锚索抗滑桩桩身配筋设置。实践证明,利用预应力锚索结构原理进行边坡抗滑桩设计,可以保证设计的预应力锚索抗滑桩结构的安全经济性。     

基于离散元法的顺层岩质边坡的地震响应分析

基于离散元法,结合某水电站厂房后缘顺层岩质边坡工程,研究缓倾角多结构面岩质边坡的地震响应规律及锚杆的加固效果,提出了该边坡抗震加固优化方案。研究表明:未加固顺层块状岩质边坡在地震过程中位移呈现阶梯式增长,地震结束时刻边坡岩块松散崩落;加固后边坡位移显著减小,且能在地震作用下保持稳定;锚杆的剪力响应与其附近结构面的相对位移相关性强,表明锚杆附近岩层面间的相对位移是激发锚杆加固作用的主要因素,在坡面出露且出露点低的岩层面在地震作用下相对位移较大,对应的锚杆承受剪力也较大,据此可更合理地布置锚杆。     

高边坡预应力锚索特征荷载现场试验研究

预应力锚索的特征荷载包括锚索工作荷载与极限荷载,是判断锚索锚固效果的重要依据。基于6组预应力锚索原位拉拔破坏试验,依据拉拔荷载-位移全过程增量曲线研究预应力锚索荷载传递机制,提出了预应力锚索特征荷载的判定方法。研究表明:锚索受力全过程分为外锚段紧固、外锚段拉拔、自由段拉拔、锚固段滑移4个阶段;锚索工作荷载以锚索自由段拉拔阶段转折区间为基础,取其区间中值;锚索极限荷载以拉拔曲线增量位移陡增点为依据,为单级增量位移3 mm左右对应的荷载。最后建立锚索拉拔试验数值模型,分析了在位移陡增点前后两级拉拔荷载下锚索-注浆体、锚固耦合体-岩层界面锚固段剪应力分布规律,验证了所提出的极限荷载位移判据的准确性。     

高陡边坡卸荷岩体群锚效应试验研究

锦屏一级水电站左岸高陡边坡卸荷岩体采用压力分散型无黏结预应力锚索作为主要支护方式,由于锚索吨位大、间距小,卸荷岩体在锚固力作用下出现较大压缩变形,相邻锚索相互影响导致锚固预应力损失,群锚效应显著。为研究卸荷岩体中的群锚效应,根据相似理论制作了卸荷岩体相似材料模型,进行了群锚加固物理模型试验,结合试验数据和Mindlin解分析了岩体的位移、变形、锚固力叠加效应及锚索预应力损失。研究结果表明卸荷岩体中的群锚效应主要包括:①锚索引起的应力叠加对卸荷岩体具有显著的压缩效应;②锚索张拉造成邻近锚索的预应力损失。最后通过试验分析和理论推导得出了群锚作用下岩体的位移及锚索预应力损失率的计算方法。研究认为,合理设置锚索间距和适当增加锚索长度能有效地减小群锚效应造成的锚索预应力损失,并在实际工程中得到了验证。     

三峡永久船闸一期高边坡监测锚杆应力分析

 为监测三峡永久船闸一期高边坡运行期岩体锚固效果,在部分断面的锚杆上安装了锚杆应力计。监测结果为：32根监测锚杆中,拉应力大于30 MPa的有3支;压应力大于30 MPa的有4支;其余锚杆应力计测值绝对值均小于20 MPa,绝大部分锚杆应力基本稳定。这表明边坡锚杆受力不大。对"变形应力为主型"锚杆应力测值统计模型分析得出,近3年的趋势分量增量分别为2.34,1.85,1.53 MPa,也说明监测锚杆处的高边坡岩体已趋于稳定。     

三峡工程双线五级船闸高边坡预应力锚索监测成果分析

本文对三峡工程双线无级船闸高边坡锚索测力汁监测资料进行了分析．分析认为,锚索预应力变化总体上分为速损期、波动期和平稳期三个阶段,实测锚索预应力受温度、锚索外锚固段灌浆、降雨、锚索孔造孔质量、锚墩垫板情况和开挖等因素影响：目前高边坡锚固力平均损失率为-12．6％,直立坡锚固力平均损失率为-10．4％,变化不大．分析结果表明预应力锚索在加固高边坡稳定性方面作用显著,高边坡处于稳定状态．     

三峡双线五级船闸开挖边坡锚固监测成果分析

本文对三峡双线五级船闸边坡的锚杆锚固受力状态进行了分析：通过分析认为：锚杆应力主要受边坡开挖的影响。高边坡、直立坡、不稳定块体锚杆应力目前一般在50MPa以下。船闸2003年试通航运行期间锚杆应力变化影响不大。双线五级船闸高边坡的锚杆对边坡的支护加固效果较好,实施后边坡的变形扩展得到了控制,边坡整体是稳定的。应力和变形均在设计允许范围内,工作性态正常。