岩土锚固工程设计施工问题

预应力锚索被广泛应用于边坡及滑坡工程的加固,并获得了良好的加固效果和经济效益。但预应力的不稳定变化关系到工程运营期的安全性,因而研究锚固工程的设计施工显得非常重要。锚固工程只有采取有效措施把不利因素控制在允许范围内,才能确保工程的安全稳定。本文通过对岩土体加固中采用的预应力锚固体进行分析,详细讨论了影响预应力锚索锚固力的变化因素,得出了不同影响因素对预应力锚固工程中的设计施工问题的危害,总结了目前预应力锚索设计施工中容易出现的问题,并提出了解决办法与对策措施。     

影响大吨位预应力长锚索锚固力损失的因素分析

通过对水利水电工程岩体加固中常采用的大吨位预应力长锚索锚固力变化规律的分析,详细讨论了影响预应力锚索锚固力变化的钢材松弛、岩体强度与性质、施工质量、锚索结构与环境变化等因素,得出了不同影响因素对预应力长锚索锚固过程中锚固力损失的影响效应。观察表明,引起锚索锚固力损失的最主要因素是岩体的变形与施工质量。根据岩锚实测资料的统计分析,进一步提出了各影响因素与锚固力损失间相应的经验关系,最后,提出了控制锚固力损失的工程措施,可供相关锚索设计与施工时的参考。     

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。     

不同岩性条件下预应力锚索锚固力损失规律研究

影响预应力锚索锚固效果的因素多而复杂,并且各因素之间又相互影响。锚固力损失与岩土体性质密切相关,通过理论分析、试验研究、数值模拟等方法,研究岩土体的蠕变变形和压缩变形对锚固力损失的影响机理,对坚硬岩体、软弱岩体、破碎岩体以及土体所造成的预应力锚索锚固力损失规律进行研究,研究表明:岩土体性质不同,引起的预应力锚索锚固力损失也不相同; 岩土体质量越好,在相同初始锚固力条件下其锚固力损失就越小。该研究成果可指导锚固工程的设计、施工和运行管理,有利于提高锚固工程的经济效益和社会效益。     

渗透作用下土体蠕变与锚索锚固力损失特性研究

预应力锚索广泛应用于边坡、基坑等工程中,锚固力损失是影响其锚固效应的重要方面,由于锚固力失效而导致的工程事故屡见不鲜。特别是在降雨或者地下水丰富的地区,由于渗流作用等的影响更容易引起预应力锚索锚固体等应力状态的改变,导致锚索失效引发工程事故。以滨海某基坑为研究背景,以现场监测数据为基础,建立了一种综合考虑渗透作用下土体蠕变和预应力锚索锚固力损失三维本构模型,推导出土体蠕变和预应力锚索锚固力松弛方程。基于FLAC3D软件开发了相应的计算程序,分析了滨海某基坑渗透作用下土体蠕变和预应力锚索锚固力损失特性。结果显示,数值模拟结果与现场监测数据有较好的一致性,表明所建立的模型是正确和可行的。该方法可用于分析渗透作用下的预应力锚索锚固力损失特性,为类似工程提供理论指导和分析手段。     

预应力锚索锚固体破坏与锚固力传递模式研究

预应力锚索的破坏机理及锚固力传递模式随锚索形式及结构的不同而不同。对锚固体的一种破坏模式及锚固力渐进破坏时的传递规律进行了研究,总结出了该模式块体稳定性判据及渐进破坏时的锚固力传递递推公式,对预应力锚索的施工设计及机理研究有一定的参考价值。     

水作用下黄土土层锚杆的预应力损失

为研究水的作用下,土层锚杆的预应力损失,作者进行了土层锚杆抗拔模型试验。利用所得数据,得到了锚杆预应力损失随时间变化的曲线、预应力锚杆的锚头位移随时间而变化的曲线等。在对所得曲线分析与讨论的基础上,得出黄土土层锚杆的预应力损失主要是由于锚固段土层的蠕变引起的,而且随着土体含水量增加,土体的蠕变性也愈加明显,使得锚杆最终因锚固力不足而被拔出破坏。并提出施工过程中,注意排水、选择优质材料、保证安装质量,同时注重超张拉和二次张拉,是补偿预应力损失,确保工程安全性的重要手段。     

预应力锚杆内锚固段长度效应研究

为研究预应力锚杆内锚固段长度对杆体轴力及围岩支护效果的影响,将锚杆内锚固段长度与杆体总长度之比定义为内锚固段长度系数,根据锚固界面剪应力计算公式,推导锚杆轴力与杆体伸长量的关系式。在分析内锚固段长度系数对杆体轴力影响规律的基础上认为,在锚杆杆体总长度一定的情况下,减小内锚固段长度,可有效控制杆体轴力的增大。基于预应力锚杆加固围岩的组合拱理论,利用FLAC3D数值模拟技术,分析内锚固段长度对锚杆的预应力场及围岩支护效果的影响,结果表明:内锚固段长度的降低,有利于扩大锚杆的预应力场影响范围、提高围岩有效承载圈厚度、减少围岩塑性区深度和变形量。最后,讨论了通过改变锚固长度协调支护刚度的工程意义。     

预应力锚索锚固效应的三维数值模拟及其工程应用研究

预应力锚固技术在岩土加固的各个领域中得到了广泛的应用,但是关于其锚固机理的研究仍处于探索阶段。本文采用快速拉格朗日分析法(FLAC3D)对预应力单、群锚体系作用下锚固段、自由段以及锚头部位的受力、变形和破坏机理进行了三维数值模拟分析,探讨了影响锚固段剪应力分布的一些因素,在此基础上得出了一些有益的结论,可为预应力锚固的工程设计和理论研究提供参考。最后,将其应用到工程实践中,证明了其有效性。      

卸荷岩体锚固预应力损失的影响因素分析

讨论了影响卸荷岩体锚固预应力变化的岩体应力状态、岩体性质与流变、锚固时间、钢材松弛、施工质量、锚索结构与环境变化等因素,得出了不同因素对卸荷岩体锚固预应力损失的影响效应,并分析了各种影响因素与预应力损失的耦合作用,得出了相关的结论。     

基于桩身应力测试的静压PHC管桩贯入机制

压桩过程中PHC管桩侧摩阻力与端阻力的分离是制约其贯入机制及承载力研究的瓶颈。通过桩身预埋准分布式FBG光纤传感器,对贯入成层土地基中5根足尺开口PHC管桩侧摩阻力及端阻力发展变化情况进行了监测。试验表明,准分布式光纤传感测试技术现场可操作性强,粗放施工环境下贯入阻力分离效果较为理想。成层土地基中压桩力曲线基本反映地层土性变化,桩端土层性状对压桩力影响较大。硬质土层界面处试桩压桩力平均增幅约为64.06%,端阻力受地层变化影响更为显著,平均增长幅度约为97.41%,侧摩阻力平均增长幅度约为17.92%;桩端位于非硬质土层试桩压桩力变化不明显。贯入过程中现场足尺试验桩身应力变化不同于室内模型试验,桩身上、下部侧摩阻力发挥的力学机制不同。受现场粗放施工条件及深度方向土层变化影响,贯入成层土地基中桩侧摩阻力临界深度现象不明显。     

双孔盾构隧道近接施工离心模型试验研究

通过室内离心模型试验模拟双孔盾构隧道近接施工,研究了衬砌结构横向内力的量值、分布规律以及随盾构推进距离和两隧道相对位置的变化规律。结果表明,衬砌结构拱顶和拱底内侧受拉,左右拱腰外侧受拉,拱底出现最大弯矩;整个结构均受压,拱顶和拱底处轴力较小,左右拱腰轴力较大;既有隧道施工完成后,结构内力基本呈对称分布,且随着新建隧道的施工,两隧道结构内力将随其相对位置的变化而变化;新建隧道施工对既有隧道结构内力影响明显,设计施工时应采取相应的加强措施。     

藕塘古滑体在三峡水库形成后的平面弹塑性有限元稳定分析

采用平面弹塑性有限元分析方法 ,对藕塘古滑体在三峡水库形成后的稳定性进行了分析。计算中考虑了库水位变化、渗透压力、建筑荷载以及地震等诸多因素对滑体稳定性的影响 ,并给出了滑体失稳的临界破坏条件。为库区移民迁建新址的勘查工作提出了量化的论证。     

藕塘古滑体在三峡水库形成后的平面弹塑性有限元稳定分析

采用平面弹塑性有限元分析方法 ,对藕塘古滑体在三峡水库形成后的稳定性进行了分析。计算中考虑了库水位变化、渗透压力、建筑荷载以及地震等诸多因素对滑体稳定性的影响 ,并给出了滑体失稳的临界破坏条件。为库区移民迁建新址的勘查工作提出了量化的论证。     

Effect of shape on holding capacity of plate anchors buried in soft soil

Plate anchor is one of the most common varieties of anchors used in the construction and maintenance work of various on-land and offshore structures. An accurate estimation of the uplift capacity of anchor foundations is necessary for an economical design as well as for the safety and stability of structures. This paper outlines the effect of shape of anchor plates on their breakout capacity, through a series of model tests. Both shallow and deep anchor behaviours were investigated under conditions developing suction force and without suction force. The results of these tests are presented in terms of load-displacement behaviour, variation of breakout factors (with and without suction force) with depth of embedment, the critical embedment depth of anchors and variation of suction force with embedment ratio. Further, the variations of breakout factor ratio with aspect ratio and embedment ratio are reported. Based on the experimental results and the model test results of other investigators an empirical relationship has been suggested to determine the shape factor and holding capacity of plate anchors buried in saturated cohesive soils.     

土压平衡盾构施工的顶进推力模型试验研究

在盾构的掘削过程中,千斤顶顶进推力是一个重要的施工参数,它不仅决定着施工速度,而且还影响着刀盘的切削扭矩、转动速度等其他参量。但是,目前对千斤顶顶进推力的变化规律,尤其是土体与盾壳之间摩擦阻力的研究还不够深入。以上海地区粉砂地层为参照原型,借助于模型试验方法,通过对盾构机工作参数和地层特性参数进行不同的组合试验,研究了土压平衡盾构推进过程中顶进推力变化的规律,以及土体与盾壳之间摩擦作用的机理及其影响因素。在此基础上推导了盾构千斤顶顶进推力的计算公式。     

饱和土中单桩融沉附加力的试验研究

为探讨人工冻结法施工不稳定含水表土层地下工程中的冻融灾害，通过物理模拟试验，研究了饱和土冻融过程中土层的融沉规律、土层对单桩产生的竖向融沉附加力变化规律，分析了土层性质及主要冻结参数对附加力的影响。研究表明，饱和冻土在融沉初期会产生明显的热胀效应：粘土、砂质粘土的融化固结速度明显低于砂土：最大融沉负摩擦力达3.012kPa：砂土的最大负摩擦力分别是粘土、砂质粘土的1.34和2.25倍：饱和冻土融沉的过程能对桩产生明显的工程灾害效应。     

深基坑地连墙支护体系协调变形规律试验研究

深基坑地连墙支护体系中局部应力集中问题,以及施工过程中的实际变形与设计值之间往往存在较大差异造成施工风险。通过设计模型试验,采用可伸缩的内支撑体系来解决上述问题。研究了内支撑体系、地连墙和墙后土体之间的协调变形特性;得出了内支撑的轴力、墙后水平土压力、基坑周围地表位移、地连墙的最大变形量等随支撑体系调节方式的变化规律;提出了地连墙支护体系协调变形智能调节方法。研究发现,相同的位移控制条件下,上部支撑伸缩引起的轴力变化量最大,底部支撑伸缩次之,4道支撑同时伸缩时影响最小;但是,支撑伸缩的位置越深,对地表竖向位移的影响范围越大,4道支撑同时伸缩对地表位移的影响范围和幅度大于单独伸缩某一道内支撑;支撑伸长可明显减小地连墙水平位移,但是会导致支撑轴力急剧增大。结果表明,实际工程中并非基坑水平位移控制越严格,支护体系就越安全,而是应合理控制内支撑伸缩长度,加强支撑轴力和位移监测。     

考虑高边坡强卸荷的锚索锚固力耦合变化模型

在岩质高边坡锚固工程建设中,锚索的锚固力能否长期维持决定着边坡锚固工程的成败。因此,研究锚索锚固力的时效变化规律至关重要。以不同地区的高边坡锚固工程为例,讨论了高边坡强卸荷作用与工程初期锚固力快速损失的对应关系,并分析了在强卸荷作用影响下的高边坡锚索前期锚固力损失差异机制。通过案例总结出锚索锚固力变化模型的建立需要考虑高边坡强卸荷作用对锚固力损失的影响,基于锚固力损失与高边坡岩体时效变形的耦合效应,将引入转化时间K的西原流变模型与模拟锚索体并联,建立了锚索锚固力的耦合变化模型,推导出锚索锚固力长期变化的理论方程。结合锦屏水电站左岸高边坡LE1915排水洞与L2J连接洞K0+126 m下游附近的锚固力实测数据与已有理论模型对比,证明了新模型应用于开挖强卸荷的高边坡工程中的准确性,比以往的耦合模型具有更广泛的适用范围,不仅为高边坡锚固工程锚索锚固力的控制与补偿时间提供了理论依据和技术手段,而且对锚索锚固力的变化异常预警和高边坡工程的长期安全运营有重要意义。     

近距离下穿在建地铁隧道施工爆破变形及控制方法研究

近距离爆破下穿尚未完成二衬的区间隧道是一种较为特殊的工况,涉及初支破坏、既有隧道下沉等诸多问题。以青岛地铁2号线近距离（250 mm）下穿刚完成初支的3号线隧道工程设计及施工为实例,通过在施工时采用自进式管棚、拱顶部位掏空、辅助中孔掏槽、对既有隧道施加张拉力、限载限行等多项措施,并根据类比给出合理的爆破振速控制指标,控制爆破振速及隧道变形。运用有限元分析软件MIDAS-GTS进行三维模型数值分析,揭示在建隧道爆破施工对既有隧道变形及内力变化规律。经过理论计算与实测分析,采取的各项措施能够达到预期的效果,3号线初支结构未见异常,其研究成果对特殊条件下的爆破下穿设计与施工具有参考价值。