深基坑预应力锚杆柔性支护的非线性有限元分析

运用非线性有限元方法,对一种新型的预应力锚杆柔性支护技术进行了数值分析。基于反映预应力锚杆柔性支护机理模型,对其力学性能进行了研究,并与两种不同间距的土钉支护进行了类比。结果表明：对变形要求严格时使用该种预应力锚杆柔性支护可以更有效地控制变形。     

预应力锚杆肋梁在深基坑支护中的应用

本文系统介绍了预应力锚杆肋梁的受力特点,分析了预应力锚杆肋梁的受力机理,并应用于深基坑支护工程,采用有限元方法对预应力锚杆肋梁支护的基坑进行数值计算,得出纵横梁的弯矩及面层的位移,弥补了传统方法的不足,将计算结果与传统的锚桩支护方法进行对比,表明在护坡桩桩端无法嵌入的情况下,采用预应力锚杆肋梁支护是一种经济、可靠的方式。     

预应力锚杆柔性支护体系的锚杆抗拔力研究

预应力锚杆柔性支护体系是在锚杆支护基础上发展起来的,是用于深基坑支护或提高边坡稳定性的一种新技术,为深入了解其工作性能和作用机制,对其锚杆抗拔力进行了分析和研究,提出了摩擦型灌浆锚杆抗拔力的改进求解方法。研究表明,预应力锚杆柔性支护结构体系中锚杆所提供的抗拔力应由锚土作用抗拔力和土体自承作用抗拔力两部分组成;锚杆在支护体系中是作为传力构件传递土体自承作用抗拔力,通过锚土作用提供抗拔力。进一步分别对两部分抗拔力进行理论求解,给出了各自相应的理论计算公式,确定了预应力锚杆支护体系总的抗拔力。工程实例证明了所提出的锚杆抗拔力求解的合理性。依据改进求解方法所求得的锚杆极限抗拔力在数值上较传统方法结果大,改进求解方法后的抗拔力概念更加明确,这从理论上进一步充实了预应力锚杆支护体系的作用机制,为工程实践提供了科学依据。     

深基坑土钉和预应力锚杆复合支护方式的探讨

土钉与预应力锚杆的复合支护方式是当前基坑工程中经常采用的支护方式。结合工程实例,利用有限元软件PLAXIS,合理选择本构模型,对土钉和预应力锚杆复合支护方式和土钉墙两种支护方式的基坑边坡稳定系数和边坡变形进行了分析。分析结果表明,在土钉和预应力锚杆的复合支护方式中,预应力锚杆的位置比较重要,通常锚杆的位置越靠近坡顶,则锚杆发挥的作用越大,效果越理想;土钉和预应力锚杆的复合支护方式与土钉支护相比,位移有所减小,但合理选择锚杆的数量和预应力值对最终效果有一定影响;基坑边坡的局部放坡有利于控制基坑坑口的最大水平位移。     

考虑基坑开挖宽度的杆系有限元算法及试验研究

工程实践表明,狭窄基坑围护结构变形相对较小;而超宽基坑围护结构变形相对较大,并伴有明显的踢脚变形。由于目前常用的杆系有限元算法不能考虑基坑宽度对围护上土压力的影响,使狭窄基坑设计时偏于保守,造成较大浪费;较宽基坑设计时偏于危险,造成基坑施工风险。推导了可以考虑基坑宽度影响的围护结构上土压力折减因子的计算方法,对基坑工程杆系有限元分析的荷载取值进行了调整,改进了目前基坑设计采用的杆系有限元方法。针对24、32、42 m 3种宽度分别进行了离心模型试验。试验结果表明,传统的杆系有限元方法计算结果在考虑基坑宽度影响时明显与试验结果不符。应用所提理论对试验成果进行了分析,证明了方法的合理性。此方法是对目前基坑设计采用的杆系有限元方法的必要修正,值得在基坑设计时推广。     

深基坑中压力型预应力锚杆柔性支护结构的离心模型试验研究

预应力锚杆柔性支护技术在软岩基坑中具有安全可靠、工期短、造价低的优点,已广泛的应用于工程实际中。针对压力型预应力锚杆在城市基坑项目中具有可拔除、节省土地资源的优势,结合大连胜利广场深基坑项目,研发了压力型预应力锚杆深基坑离心模型的制作方法,开展了应用压力型锚杆的预应力锚杆柔性支护技术作用于深基坑的离心模型试验,并采用FLAC程度建立了数值模型进行了对比验证,对基坑的变形、水平土压力、锚杆形式对锚杆预应力设计值的影响及其对滑移带的影响进行了研究。试验结果表明,不同的自由段长度导致压力型锚杆比拉力型锚杆要求具有更大的预应力设计值;压力型预应力锚杆离心模型与拉力型锚杆的FLAC数值模型都得到位置类似的直线型滑移带,二者进行了相互验证并说明压力型锚杆与拉力型锚杆这两种锚杆受力形式上的不同并没有对基坑的破坏机理造成影响。     

工字钢水泥土搅拌墙基坑支护的力学性能研究

河南某基坑最大开挖深度为5.8 m,场地以饱和淤泥质粉质黏土为主,与周边既有建筑最近距离为1.2 m,采用工字钢水泥土搅拌墙和预应力扩大头锚杆进行支护。运用PLAXIS有限元软件对该基坑支护结构进行数值模拟,得到了不同工况的土体位移、工字钢水泥土搅拌墙轴力和弯矩、预应力锚杆的锚固力和各开挖阶段的总乘子 ,结果表明,数值计算的土体水平位移与实际监测数据比较吻合,验证了工字钢水泥土搅拌墙建模的合理性;PLAXIS软件能较好地模拟基坑开挖过程中土层及结构的变形特点,验证了PLAXIS有限元软件在基坑工程的适用性;数值计算的土体水平位移、锚杆轴力、采用强度折减法计算的各开挖阶段的总乘子 均满足基坑设计要求,验证了工字钢水泥土搅拌墙在基坑支护的可行性,为类似基坑设计提供了理论依据。     

邻近建筑物的滨海土岩组合基坑支护结构变形分析

以邻近建筑物的滨海土岩组合基坑工程为例,选用微型钢管桩-锚杆-土钉支护方式,基于现场实测数据和PLAXIS有限元软件,探讨不同土体本构模型对基坑开挖引起支护结构变形问题的适用性,在此基础上,研究本案例支护形式中两个关键因素(锚杆预应力系数、微型钢管桩抗弯刚度)对支护结构变形的影响规律。计算结果表明:HS、HSS模型中基坑开挖引起的地表沉降模式相似,与实测值的变化趋势一致。随着基坑开挖深度的增加,MC、MCC模型计算的桩身水平位移值与实测值的误差逐渐增大,HSS模型能较准确地描述邻近建筑物超载、基坑开挖卸载引起的桩身水平位移的变化规律。不同锚杆预应力系数η、微型钢管桩抗弯刚度情况下,桩身水平位移最大值均出现在地表处。第一道锚杆的预应力系数η对锚杆和地表处水平位移的控制具有显著影响,取第一道锚杆处桩身水平位移为零,可以确定η的取值范围,根据基坑周围环境对水平变形的要求,选取合适的η目标值,最后根据η目标值确定钢管桩抗弯刚度,从而使锚杆-微型钢管桩形成变形协调的支护体系。     

预应力锚杆复合土钉墙支护体系增量解析方法

以预应力锚杆复合土钉支护体系受力变形为分析对象,假定潜在滑裂面为平面,并考虑土体分层开挖过程,将施加预应力作为一个施工工况,建立了预应力锚杆复合土钉支护体系受力变形的增量解析方法。锚杆预应力和设置位置影响分析表明,随着锚杆预应力值的增加,潜在滑裂面的倾角逐渐减小,对基坑整体稳定性的贡献先增大后减小;锚杆设置越低,增加预应力对基坑整体稳定性的贡献越大。通过实际基坑支护工程的数值模拟分析与施工过程监测结果的对比分析,验证了考虑预应力锚杆施工过程特点的复合土钉支护体系增量解析方法的合理性。     

框架预应力锚杆柔性边坡支护结构设计和施工中的若干问题探讨

框架预应力锚杆柔性边坡支护结构是在预应力锚杆柔性支护技术基础上发展起来的,用于深基坑支护或提高边坡稳定性的一种新型主动加固技术。为深入了解其工作性能和作用机制,促进该项技术快速发展,对其设计和施工中的若干问题进行了分析讨论。结合某实际边坡加固工程,具体研究设计中的问题包括：安全系数取值、支护结构承载力和稳定性双重控制的分析设计法、坡角的设计、最下面一排锚杆的位置确定、锚杆锚固段长度和自由段长度分析、基础桩的作用分析、伸缩缝的设置。另外,讨论了施工中的几个关键问题：修坡放线、锚杆灌浆、锚杆预应力的施加和超开挖。最后,给出了一些定性化和定量化的结论,提出了合理化建议,为进一步认识框架预应力锚杆柔性边坡支护结构的工作性能和作用机制提供了依据,同时可供工程技术人员进行设计和施工时参考     

强降雨条件下碎裂岩质边坡锚墩式主动网加固机理模型试验

川藏铁路沿线岩体受地质构造、风化作用以及酸雨作用的影响,广泛发育有深厚的碎裂带,工程开挖常形成长大碎裂岩质边坡。该类边坡除坡面碎块石的崩落外,还存在整体失稳风险,常规主动网难以有效加固。基于此,提出锚墩式主动网新型组合结构,以预应力锚索代替主动网中的短锚杆,约束碎裂岩质边坡坡面岩块位移的同时进行边坡的深层加固。设计了1 ︰ 10大比例尺室内模型试验,探究强降雨条件下锚墩式主动网在碎裂岩质边坡加固中的应力-应变特征,探索其协同受力机理及设计方法。试验结果表明,强降雨条件下,锚墩式主动网组合结构可协同受力,且主动网受力对预应力锚索的工作状态有显著影响,会形成明显的二次张拉,设计时应充分考虑。     

试论提高深基坑预应力锚固效果的途径

简要论述了锚拉支挡结构中预应力锚杆的加固机理 ,对土层锚杆锚固力的影响因素进行了分析 ,讨论了确定预应力设计值的依据和预应力施加的程序 ,最后提出了提高预应力锚固效果的途径。     

多级支护边坡屈服加速度及因素敏感性分析

基于拟静力法,结合塑性极限分析上限定理和强度折减技术,推导了桩板式挡墙与二级锚杆挡墙支护高边坡地震作用下的水平屈服加速度系数的上限解,分别计算了多级支护结构总高度、边坡平台宽度、土的抗剪强度折减系数、桩板墙桩侧土压力分布经验系数、锚杆挡墙倾角、锚杆轴力及倾角等因素下,多级支护边坡的水平屈服加速度系数的临界极限值。根据正交分析法,给出了地震条件下基覆边坡水平屈服加速度系数影响因素的敏感性顺序。研究表明,多级支挡结构高度和锚杆轴力敏感性较大,而锚杆倾角、桩侧土压力分布经验系数和边坡平台宽度的敏感性较小。锚杆倾角、锚杆挡墙倾角、边坡平台宽度、桩板墙抗力及桩侧土压力分布形式的选择等,对水平屈服加速度系数的影响较小。土的抗剪强度参数中,黏聚力对水平屈服加速度系数的影响较小,而内摩擦角的影响较大。     

对某钢厂建设中边坡支护问题的研究

利用修整斜山坡场地的边坡支护的实践经验,研究了扶壁式＋预应力锚杆挡墙、板式锚杆挡墙、格构式锚杆挡墙和岩石锚喷支护方式在边坡支护中的应用,可为以后类似工程的设计与施工提供参考依据。     

Seismic Retrofit of Gravity Retaining Walls for Residential Fills Using Ground Anchors

Failure of several gravity retaining walls in residential areas built on reclaimed land, during the October 23, 2004 Chuetsu earthquake in Niigata Prefecture, Japan, determined the authorities to consider the seismic retrofit of the walls in order to mitigate future similar disasters in the urban environment. This study addresses the effectiveness of ground anchors in improving the seismic performance of such retaining structures through a sliding block analysis of the seismic response of an anchored gravity retaining wall supporting a dry homogeneous fill slope subject to horizontal ground shaking. Sliding failure along the base of the wall and translational failure along a planar slip surface of the active wedge within the fill material behind the wall were considered in the formulation, whereas the anchor load was taken as a line load acting on the face of the gravity retaining wall. The effects of magnitude and orientation of anchor load on the yield acceleration of the wall-backfill system and seismically induced wall displacements were examined. It was found that for the same anchor orientation, the yield acceleration increases in a quasi-linear manner with increasing the anchor load, whereas an anchor load of a given magnitude acting at various orientations produces essentially identical yield accelerations. On the other hand, the computed earthquake-induced permanent displacements of the anchored gravity retaining wall decrease exponentially with increasing magnitude of anchor load. Additionally, the influence of backfill strength properties (e.g., internal friction angle) on the seismic wall displacement appears to diminish considerably for the anchored gravity retaining wall. A dynamic displacement analysis conducted for the anchored gravity retaining wall subjected to various seismic waveforms scaled to the same peak earthquake acceleration revealed a good correlation between the calculated permanent wall displacements and the Arias intensity parameter characterizing the input accelerogram.     

竖向预应力锚杆挡墙整治滑坡应用技术研究

结合河北省太行山区阜长公路滑坡整治工程,利用工程物探、地质钻探等综合勘察手段,分析了某小型滑坡的发生发展机理,明确了该滑坡属牵引-外扩式浅层碎石类滑坡。本着经济、技术可行的整治原则,提出了采用竖向预应力锚杆挡墙整治滑坡技术措施。该方法利用锚固于地基中的锚杆对墙体施加的竖向预应力平衡滑坡体的下滑力,以达到减少圬工,降低工程造价的目的。并详细分析了竖向预应力锚杆挡墙的设计思路,介绍了其施工工艺及技术要点。良好的整治效果表明了该方法的有效性,可为同类工程地质灾害整治提供技术支持。     

强降雨条件下框架预应力锚杆柔性支护结构整体稳定性影响参数分析

为完善框架预应力锚杆柔性支护结构稳定性研究,针对该结构的稳定性分析和设计均未考虑降雨入渗影响的现状,基于GeoStudio软件,分析了黄土地区强降雨条件下的框架预应力锚杆柔性支护结构的整体稳定性影响参数,在分析中考虑了土体含水率变化对摩擦型灌浆锚杆极限抗拔承载力的影响。分析结果表明:降雨持时、降雨强度和地下水位对框架预应力锚杆柔性支护结构的整体稳定性有明显的影响; 土体饱和渗透系数的影响十分显著; 渗透各向异性的影响可以忽略; 降雨条件下框架预应力锚杆柔性支护结构的安全系数变化存在滞后效应:随着降雨持时和土体饱和渗透系数增大,滞后效应逐渐减弱; 降雨强度越大、初始地下水位越高,滞后效应越明显。本文的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。