碳纤维布用于格构缺陷修复技术的模型试验研究

格构锚固是边（滑）坡工程常用的防治技术之一,长期服役的格构梁通常会产生局部破损的现象,影响边（滑）坡长期稳定性,而贴附碳纤维布是修复格构梁缺陷最行之有效的手段。采用室内模型试验槽填筑黏土方式模拟滑坡体,设计相似比为1:10的格构梁,通过千斤顶施加滑坡推力,开展碳纤维布用于格构缺陷修复技术的模型试验,监控格构梁后部土压力、格梁应力、格梁位移等参数,分析碳纤维布修复前后格构梁和碳纤维布两者的荷载分担比、钢筋应力改善情况和格梁弯矩的前后变化规律。试验数据分析表明,碳纤维布和格构梁荷载分担比得到了改善,滑坡推力作用在碳纤维布和格构梁复合体时,碳纤维布先于格构梁受力,并且受力远远大于格构梁,碳纤维布所承受的荷载分担比约为83%;格梁破坏首先为受拉破坏,然后为受压破坏;模型试验中,在钢筋表面粘贴了应变片,监测到钢筋的应变情况,碳纤维布修复后钢筋受力得到改善,修复后的最大钢筋应力比修复前降低了8倍多;对修复前后,格构梁弯矩变化进行了研究,碳纤维布修复后格梁弯矩显著降低,约为修复前的1/10-1/3。鉴于以上研究结果,说明碳纤维布用于修复、加固缺陷格构梁工程效果显著。     

土质滑坡格构锚杆抗滑机制及受力试验研究

通过滑坡防治格构锚固大型物理模型试验,分析了土质滑坡格构锚杆体系在坡顶荷载下的变形和位移,揭示了格构锚杆的抗滑机制,探讨了锚固力与坡体位移及锚杆变形的关系,提出了极限锚固力的计算方法。结果表明：滑坡滑动时,格构梁与坡体整体发生旋转滑移,锚杆在滑面处发生了弯曲变形,处于弯曲和轴向拉伸组合变形状态;格构锚杆的抗滑作用表现为锚杆在滑面处的抗剪抗滑和锚杆格构梁的挡土阻滑;格构锚杆的极限锚固力由初始预应力、锚杆弯曲变形引起锚拉力、坡体位移引起锚拉力三部分组成,可通过公式 计算。该研究结果可为格构锚固体系的优化设计提供一定的参考。     

格构锚固体系梁下土体反力分布规律的试验研究

应用地质力学方法,开展格构锚固体系与滑坡体相互作用的模型试验,利用土压力计测量作用于格梁底部的土体反力,研究滑坡防治中格构锚固体系梁下土体反力的分布规律。结果表明:格构梁各排横梁及竖肋在滑坡滑动时的受力模式基本相同,具有节点处大跨中小的规律;滑坡滑动时,各排锚索格梁同时受力、同时发生变位,但自上而下所承担的滑坡推力不均等,具有最上排格梁受力最大、中排次之、下排最小的特点。最后,分析了产生测试误差的原因,并建议提高岩土体的测试技术及方法,为格构锚固体系结构优化设计研究提供一定的借鉴思路。     

滑坡治理中格构锚固结构的解析解分析

在分析格构锚固结构受力的基础上 ,将格构梁简化为受集中力作用的弹性地基上的梁 ,提出了格构锚固结构的力学模型 ,利用 Winkler弹性地基上梁的解析解对格构梁进行了内力和变形的分析 ,发现格构梁的受力状况受弹性特征λ、梁格间距 ls以及悬臂长度影响 ;建议梁长 l与λ宜满足 lλ≥ 2π;采用较小间距的格构梁以及小吨位锚索 ,间距宜满足 lsλ<π/ 2 ,悬臂长度取 (0 .3～ 0 .5 ) ls,并将分析结论应用于三峡库区巴东太矶头东滑坡治理工程的设计中     

滑坡钢筋砼格构防治"倒梁法"内力计算研究

格构锚固技术能有效地控制滑坡深部和浅表破坏,提高锚固体系的整体刚度。目前在格构 锚杆体系的设计中,大多采用经验设计钢筋砼格构,常导致配筋不合理,不仅造成浪费,而且可能埋下工程隐患。本文采用“倒梁法”对格构梁的内力计算方法进行研究,对滑坡防护钢筋格构进行如下简化:(1)锚杆对格构梁的作用以垂向力为主,轴向力可以忽略不计。(2)纵向格构梁的刚度大于横向格构梁的刚度,因而横向格构梁的内力计算可以简化,钢筋砼格构可以作为在锚杆施力下的超静定连续梁。结合三峡工程库区巫山新城秀峰寺滑坡格构防护工程设计,通过“三弯矩方程”进行了格构梁内力实例计算,为格构梁的合理设计提供了依据。     

滑坡治理工程中钢筋混凝土格构梁设计理论研究

钢筋混凝土格构锚固是滑坡治理的一种有效措施,在三峡工程地质灾害治理中应用广泛。在钢筋混凝土格构梁与预应力锚索复合结构受力分析的基础上,提出了格构锚固的力学模型,将格构梁简化为受集中力作用的弹性地基上的梁,并按无限长梁和有限长梁上受一个集中力和多个集中力作用,分别推导出变形和内力分布表达式,讨论了格构梁工程设计的基本要求,提出了格构梁工程设计的步骤和方法。以三峡工程库区巴东县太矶头滑坡为例,系统介绍了该滑坡治理设计的实施过程。     

滑坡治理中预应力锚索格构梁内力计算方法对比分析

本文结合某一滑坡防治工程实例,对预应力格构锚索工程提出了适合该工程布置方式的格构梁设计计算模型,并将此模型的计算结果与常用的winkler弹性地基梁和倒梁法的计算结果进行对比分析,研究表明此计算模型更加符合格构梁实际受力情况。      

粉细砂填料柔性挡墙受力变形特性模型试验

本文以孟加拉达卡绕城高速公路为依托,通过模型试验研究了以粉细砂为填料的土工格室柔性挡墙在静载作用下的受力变形机理。试验过程对挡墙土压力、结构层的水平位移和土工格室壁应变进行了监测。试验结果表明：墙踵处水平土压力最大,最大值为24.8 kPa,墙中心位置的土压力最小,最小值为15.8 kPa;挡墙同一高度处,墙背的土压力要大于挡墙中部土压力,土压力分布曲线均为内凹曲线;挡墙墙身最大水平位移位于墙高H/2处,水平位移最大值为66 mm,为墙宽的2.2%,墙身水平位移分布呈外凸曲线,墙身变形模式为鼓型;土工格室应变在墙趾处最大,柔性挡墙墙身内土工格室的最大应变连线在墙高H/2以下区域从墙趾到墙背线性发展,最大应变连线与水平面的夹角为34°,在墙高H/2以上区域,格室最大应变连线沿墙背向挡墙顶面发展。柔性挡墙破坏模式为内部破坏,破裂面为折线型。试验结果为柔性挡墙设计提供了参考。     

管道穿越滑坡下静力学与数值模拟对比分析

以管道横穿一滑坡工程实例为背景,利用ANSYS有限元分析软件建立管道横穿滑坡的力学数值模拟模型,采用FLAC3D软件对管道受力变形进行模拟研究,并采用静力学解析计算的方法,对管道变形受力状态进行分析研究,获得了管道临界破坏时管道的应变及应力和滑坡位移等特征。两种分析方法结果基本一致,结果均表明:管道横穿滑坡时,管道两端最易发生破坏。滑坡体管道正中部位变形最大,两侧变形变小,挠度变形曲线表现为正态分布;管道两端应力最大,中部正弯两侧负弯,和两端固定简支梁承受均布荷载弯矩形态一致。在静力学分析的基础上进行数值模拟分析对管道地质灾害的预测预警更准确。      

隧道围岩中全长注浆岩石锚杆的应力分布分析

在弹性状态下,根据锚固体的受力情况建立了锚固体的摩阻力分布模型。根据此模型,结合隧道围岩位移变化函数推导了全长注浆岩石锚杆在围岩变形下的全长受力分布函数。并结合工程实例,分析了锚杆的应力分布特征,得出了注浆岩石锚杆在围岩变形中受力的基本特征。     

压力型锚杆支护滑坡的地震动力响应特性研究

为研究地震作用下锚固滑坡的动力响应特征及压力型锚杆的受力机制,采用ABAQUS有限元软件建立了压力型锚杆联合格构梁支护的锚固滑坡模型,在此基础上,分析了锚固滑坡的加速度响应规律、地震动参数对加速度响应的影响以及压力型锚杆的受力特征等。结果表明:地震作用下锚固滑坡具有明显的高程放大效应,坡顶响应最强;不同类型的地震波作用时,由于其频谱特性的差异,锚固滑坡的加速度响应不同,锚固滑坡对输入地震波的低频段存在放大作用,对高频段具有滤波作用;随地震波幅值的增大,锚固滑坡的加速度响应呈先减小后增大的趋势。对于同一根锚杆而言,锚杆杆体轴力分布较均匀;对于同列不同排的锚杆而言,各排锚杆杆体的轴力值差异较大,自上而下呈"C"型分布,底排锚杆和顶排锚杆承担大部分荷载。研究结果对于压力型锚杆支护滑坡的抗震设计具有一定的指导意义。      

滑坡防治格构梁锚固系统振动台模型试验

为研究地震作用下锚固系统的动力响应,采用振动台进行格构梁锚杆支护滑坡模型试验。试验分别输入汶川波、EL Centro波、正弦波作为地震激励,监测锚杆轴力、坡体加速度和位移时程,研究锚固滑坡在地震作用下的动力响应差别、不同位置锚杆在地震作用下的受力机制。结果表明：低量级地震波（0.05 g～0.40 g）作用下,坡脚相对坡体的其他部位,浅表效应表现明显,坡脚滑面由于反复的揉搓作用,更容易出现裂缝,影响整个锚固体的稳定;建议在拟静力法设计的基础上,在滑坡坡脚密集地打入短锚杆或土钉以平衡坡脚滑面处出现的不协调往复运动。高量级地震波作用（0.6 g～0.8 g）下,坡肩处坡表效应表现明显、坡顶滑面处裂缝宽度不断增长,更易出现崩裂、崩滑等现象;建议加长坡顶的第1排锚杆,以抑制坡顶滑面处裂缝的下切发展;同时在坡顶面垂直地打入短锚杆或种植根系发达的植物护坡。格构梁锚固系统不会出现素土边坡的整体性破坏,强震作用下,首先是坡脚锚杆的承载能力受到损伤,顶层锚杆的抗拉力则因坡顶面及上表面的拉裂急剧增长。研究结果为更加合理地进行锚杆抗震设计提供了良好的基础。     

格构梁与锚管注浆复合结构加固裂隙 岩质边坡的应用研究

格构梁与锚管注浆复合结构是治理滑坡的一种有效措施,文中系统阐述了格构梁与锚管注浆复合结构的作用机理、格构梁简化为受多个集中力作用的弹性地基梁进行计算的原理与步骤以及锚管注浆加固裂隙岩体的设计实施过程,并将其应用于常张高速公路K129边坡的治理中,取得了满意的结果,可为同类工程提供有意义的参考。     

Calculation of the Internal Forces and Numerical Simulation of the Anchor Frame Beam Strengthening Expansive Soil Slope

Anchor frame beam is an excellent method for strengthening the expansive soil cut slope. It can effectively prevent cracks and fissures of expansive soil slope from expanding. There are plentiful engineering experiences that are important for the design of anchor frame beam. However its design theory is still not uniform and there is not any code to be followed. The assumption of Winkler foundation beam and semi-infinite elastic theory are used for calculating the internal forces of the frame beams. At the meantime FLAC^3D software is used for simulating anchor frame beam strengthening expansive soil cut slope. Main parameters, such as length, range interval and angle of the anchor, are researched so as to acquire how to influence slope deformation. The internal force distributing of different length beams is analyzed. The results indicate that it is absurd to design frame beams just by expansive force. It is suggested that the internal forces of pre-cast and cast-in-place beams be calculated with Winkler foundation beam and semi-infinite elastic theory. The numerical results show that ratio of slope has an impact on the slope deformation, and that the angle and the range interval of the two neighboring anchors influence the slope deformation. The pertinent proposal for designing frame beam is offered based on an actual project so as to optimize the design.     

某电厂工程场址地质灾害防治工程研究

建设工程场址紧邻某露天矿北采坑,最近距离不足10 m,且在场址地基中连续分布厚1.5～3.0m软弱夹层,该软弱夹层南倾并出露于露天采坑边坡,与采坑边坡构成顺向坡.因该场址所处周边环境的特殊性以及特定的地层结构,使得本工程可能遭受场地整体滑移、边坡滑动等地质灾害威胁,且危害后果严重.对场址地基整体稳定性验算与采坑边坡稳定性的计算表明：场址地基整体稳定性可满足规范要求,而采坑高边坡则处于不稳定状态,必须进行工程加固.综合考虑本场区地层结构、周边环境与危害后果等,提出了削坡减载十预应力格构锚固主体加固方案,同时辅以截排水与工程监测措施.依据锚固段岩土体力学特性,确定了各锚杆锚固力,采用Winkler弹性地基梁和连续梁模型计算了格构梁的内力.对削坡、锚固后边坡的稳定性验算表明：其安全稳定性可满足规范要求.     

预应力锚索锚固力损失与岩土体蠕变耦合效应研究

因预应力锚索锚固力损失而导致锚固失效的工程事故屡屡发生,锚索锚固力损失与岩土体蠕变之间存在复杂的耦合效应关系,建立二者之间的耦合效应模型,确立二者之间的计算关系式,为预应力锚固工程的设计、施工、安全运行管理以及锚固力损失的控制与补偿技术提供理论基础和技术手段。通过理论分析和模型研究,在岩土体常用流变模型基础上建立了基于应变相等的耦合效应计算模型,并进行了模型验证。研究结论：（1）建立了与工程实际相符合的锚索锚固力变化和岩土体蠕变的耦合效应计算模型,正确反映了预应力锚索锚固力损失和岩土体蠕变之间的关系,推导出了其本构方程、松弛方程和蠕变方程,从理论上解决了锚固力变化与岩土体蠕变之间的计算关系。（2）通过耦合效应计算模型的蠕变方程,在材料参数已知的情况下,可以计算出边坡蠕变影响引起的锚索锚固力损失量,并结合实际工程中监测到的锚索应力数据进行对比分析,就能够准确地了解、评价锚索锚固力的异常变化情况,指导实际工程中的设计和施工,保证工程建设过程中的安全性。（3）通过耦合效应计算模型的松弛方程,可以对预应力锚索受力状态的监测数据进行分析整理,通过对锚索锚固力损失量的数据进行反分析,分析岩土体的蠕变参数,根据蠕变介质的材料特性,计算岩土体蠕变量,根据蠕变量判断预应力锚索锚固工程的安全性和可靠性,指导锚固工程的安全运行管理。     

拉力型锚杆锚固界面剪应力分布偶应力理论分析

锚杆锚固段界面剪应力分布规律是锚杆设计研究的重点,直接影响锚固效果。锚固段界面上的剪应力会引起界面附近的岩土体较大的应变梯度,而用经典弹性理论分析锚固段剪应力时没有考虑应变梯度。偶应力理论引进弯曲曲率,考虑弯曲效应对介质变形特性的影响,基于该理论建立平面应变问题的有限元计算模型,研究拉力型锚杆锚固段界面上的剪应力分布、界面附近的边界层效应和偶应力的尺度效应,并将偶应力理论的计算结果和经典弹性理论的计算结果进行比较。结果表明,在偶应力理论下,拉力型锚杆锚固段界面的剪应力和剪应变有所减小,特别是峰值处的剪应力减少明显;界面处的剪应力不再连续;界面附近的剪应变突变有所改善,出现一个过渡区域。特征长度减小,过渡区域变小,应变梯度增大,第二剪切模量对剪应力分布的影响不明显。