预应力锚索锚固段剪应力分布与锚固段长度研究

基于弹性理论,按照半空间体在边界上受法向集中力作用,对预应力锚索锚固段剪应力沿长度方向的分布规律进行模型研究。通过分析实际工程和现场试验中剪应力分布特征,引入与预应力、锚固段长度、岩体强度、胶结材料强度等相关的参数?和与剪应力最大值的位置、锚固段直径等相关的参数?后,可以较好地模拟锚固段的剪应力分布规律。根据锚固段胶结材料的抗压强度?c、内摩擦角?以及参数?与预应力大致成线性反比例关系,可以估算极限承载力。同时,按所述方法计算实际需要的锚固段长度Ls是设计锚固段长度Ld的2tan?倍。最后,实例分析表明,研究成果是合理的。     

拉力型锚索锚固段周边岩体的应力分布

采用弹性空间体内部一点受集中力的Kelvin解,推导了拉力型锚索锚固段的附加应力和位移分布的理论公式,并依此推出了锚固段周边的剪应力分布公式。在此基础上,讨论了锚固体、岩土体的力学参数对附加应力、位移和剪应力的影响。结果表明,锚固段周边岩体中的正应力场和位移为锥形,在锚固段的起始点上部形成了压应力场,下部为拉应力场,并以力的作用点为中心快速衰减。锚固段周边剪应力形成了一个锥面,并随远离作用点快速衰减。     

桩锚结构预应力的变形协调确定方法

目前,对于如何确定桩锚结构锚索预应力并没有统一的理论,通过对现有的预应力锚索抗滑桩设计中确定锚索预应力值的各种方法的分析研究,提出了一种确定预应力的方法,即把锚索、抗滑桩与周围的岩土体作为一个整体,根据长期作用荷载找出使桩身受力较为合理情况下的锚索总拉力,即桩身正负弯矩基本相等时锚索上的拉力,充分考虑桩锚协调变形条件进行锚索预应力的计算,并以某高速公路互通区一滑坡为例,与其他方法进行对比分析,证明所提出的方法在桩身受力方面更为合理,能更好地发挥桩锚结构体系的作用。     

贵阳蟠桃宫滑坡的稳定性分析和治理

蟠桃宫滑坡位于贵阳市东山南坡,其南边紧接蟠桃宫立交桥,西靠外环东路,东侧为一采石场。该滑坡东西长约70m,南北宽近60m,坡度为40°,其平面形状接近正方形, 总面积近5000m2,属岩溶地区的一个小型顺层岩质滑坡。地质上,组成该滑坡体的岩层为三叠系下统安顺组的一套浅灰色厚层状白云岩和紫红色薄层至中厚层状含铁质白云岩和泥页岩互层; 构造上,蟠桃宫滑坡为贵阳向斜东冀和东山断层南盘。整个滑体为一倾向南西的单斜构造。蟠桃宫滑坡的形成原因主要是人为修筑机场路开挖边坡,产生临空面,然后由于降水下渗进入滑体内部,尤其是经过后缘的一较大溶蚀裂隙渗透至泥页岩层使之软化成软弱夹层即泥化夹层,进而使其抗剪强度下降,导致整个滑坡体出现失稳而滑动,并引起山坡上许多民房地面及墙面开裂。根据地面地质调查,滑坡前缘及后缘等均形成纵向和横向的拉张裂隙。无疑,若不及时治理,一旦山体失稳滑动将会对人民生命及财产造成巨大的损失。本文主要涉及的问题包括对蟠桃宫滑坡产生滑动原因和力学机理的探讨,对其评价和治理方法的优选,以及治理后对滑坡的变形观测和评估等。该滑坡体的稳定性分析,主要是通过在现场地质和水文地质条件调查的基础上,对滑动带内的三个软弱夹层(即可能的滑动面)分别取扰动土样送室内作抗剪试验,并计算其相关的土力学参数。据此,在其后缘溶蚀裂隙充水的情况下计算最危险的第三个滑动面的抗滑稳定系数Fs值。计算结果表明,第三个滑动面的Fs值为1. 09,接近极限平衡状态,在外界因素影响下,很可能产生进一步的滑动。在对蟠桃宫滑坡的评价和治理上,通过对几种方法比较和论证认为,采用预应力锚索为主要的治理手段并与其它辅助手段相结合的方法,无论从经济上还是安全上都为最优的选择。通过在滑坡体的四个主要裂隙上设置9个观测点做原位变形观测证明,在使用预应力锚索治理过后整个滑坡体是稳定的。      

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。     

预应力锚索预应力损失研究

分析了岩土锚索预应力损失的主要因素,建立了锚索预应力损失随时间变化模型,在此基础上,较精确地推算了锚索预应力损失情况及最终损失量,并为锚索预应力计算提供理论依据。通过对襄-十高速公路锚索预应力模拟计算,较好地印证了锚索预应力损失模型的合理性。     

全长粘结锚杆在崩滑体治理工程中的应用

崩滑体是三峡库区奉节、巫山、巴东等地较为普遍的地质现象,具有厚度大、风化破碎等特征,是三峡库区地质灾害治理的主要对象, 锚固是崩滑体治理的手段之一。本文通过分析崩滑体的地质特征及全长粘结锚杆的作用机理,结合三峡库区一大型崩滑体治理工程,说明采用全长粘结锚杆不仅增加了坡体的抗滑力,而且通过锚杆的植入改善了坡体的结构性,从而提高崩滑体的稳定性。     

海洋缆索的动力学仿真研究

论文研究了多体有限段模型中缆索弹性的两种处理方法：段间弹簧模拟弹性和采用弹性缆段。处理弹性问题,弹性缆段是一个更好的选择,它将多体运动力学和弹性力学结合起来,建立了由弹性缆段组成的多体有限段模型,理论上,这种方法对弹性的处理效果类似采用杆单元考虑几何非线性的有限元法,用于求解运动响应。水下缆索的附加质量作用性质与缆索自身惯性相同,文章将其归入了广义惯性力,并将其它流场力等效为多体方法需要的作用于质心的力系。     

预应力锚索加固高陡边坡机制探讨

预应力锚索加固边坡是提高边坡稳定性的重要手段。弄清预应力锚索加固边坡的机制对于指导边坡加固设计具有重要的理论意义。通过建立高陡边坡计算模型,不断提高边坡岩土体强度折减系数,得到了边坡坡脚位移及预应力锚索内力变化规律,并结合预应力锚索加固岩体应力分布规律,得到了有益的结论：（1）边坡岩土体强度折减系数超过边坡安全系数后,预应力锚索内力开始迅速增加,越靠近坡脚的预应力锚索,内力增加越明显,可以监测坡脚处锚索内力变化,评价边坡稳定状态;（2）对于高陡边坡,绝大部分预应力锚索并不能提高潜在滑动面上的压应力,不能提高滑动面的抗剪强度;（3）预应力锚索加固高陡边坡的主要机制在于限制边坡潜在滑动体的位移。     

块石和混凝土排垫保护下海底管道落锚撞击变形响应研究

以往的海底管道落锚撞击防护数值模拟主要为单一保护层模型,这里则针对块石+混凝土排垫复合方案建立模型并开展防护性能研究。基于ABAQUS建立有限元数值模型,模拟了落锚、海底管道、海床土体、块石层和混凝土排垫组成的复杂系统相互作用,研究了管道壁厚、内压,落锚质量和撞击速度等因素对管道应变极值和管体凹陷变形的影响。与单纯块石层保护方案相比,采用的块石+混凝土排垫方案具有更优良的防护效果。研究结果表明：在撞击点处,管道的轴向应变和环向应变均达到最大值,且随着与撞击点距离的增加沿管道轴向逐渐减小;撞击结束后,管道上仍然残留一定的塑性应变。随着管道壁厚的增加,管道的最大应变和凹陷深度也随之减小;随着内压的增加,管道上最大拉伸应变变大,而最大压缩应变和凹陷深度减小。随着落锚速度或者质量的增加,管道上最大应变和凹痕深度均变大;在相同动能情况下,管道上的最大应变和凹陷值基本相同,也表明落锚动能是影响管道变形响应的控制因素。本文研究成果可为海底管道防护方案设计提供科学依据。