锚杆垫板形式对洞室抗爆效果的影响试验研究

为了研究爆炸条件下不同垫板形式锚杆对洞室加固效果的影响,现场试验中选择了平板和碗形两种不同的垫板形式。通过抗爆试验,对锚固洞室宏观破坏形态、洞壁位移特征、拱顶位移与比例距离之间的关系以及爆心两侧拱顶各点位移进行了对比,分析了两种垫板形式在爆炸条件下对洞室加固效果的影响。试验结果表明:在爆炸条件下,碗形垫板可以充分发挥锚杆抗拉能力高的特点,拱部围岩经碗形垫板加固后,整体刚度能够得到较大提高,对岩体的加固效果较好。

地质力学模型试验技术应用研究

介绍了地质力学模型试验技术的新近研究成果,内容包括获国家科技进步一等奖的PYD-50三向加载地质力学模型试验装置、获国家科技进步三等奖的拉-压真三轴仪和YD-A型岩土工程多功能模拟试验装置等模型试验设备的主要功能、特点,并简要介绍了与上述试验设备配套使用的多项模拟试验技术研制情况,包括岩体介质材料的模拟技术、喷锚支护施工工艺过程模拟技术、岩体介质变形量测技术、模型平面变形控制技术、模型边界柔性加载与横向变形同步技术等试验技术及其在工程中的应用情况。

岩土工程多功能模拟试验装置的研制及应用

岩土工程多功能模拟试验装置由主机与配套装置组成,具有一机多用的特点。利用它可对洞室、洞群、边坡和基坑进行平面地质力学模型试验;对预应力锚索加固的岩体模拟试件进行抗剪强度试验;对混凝土或钢筋混凝土梁进行抗弯强度试验。它具有双向旋转功能,可使模型平面旋转360°,立面旋转35°。由于采用了首次研制成功的活塞式均布压力加载器加载,可在模型块体内产生大范围的均匀应变场,可对模型边界施加均布荷载和阶梯形荷载,并能满足不同侧压系数的要求。在剪切试验中可给出t-u全过程曲线等。6次工程试验结果表明,该装置具有良好的力学性能,可满足大型岩土工程试验研究的需要。

软岩加固中锚索张拉吨位随时间变化规律的模型试验研究

根据模型试验研究结果，给出了模拟软岩材料的蠕变方程，探讨了锚索张拉吨位随时间的变化特征，分析了张拉吨位损失后的稳定值与初始张力之间的关系。在此基础上，提出了锚索张拉吨位随时间而损失的估算方法。

在爆炸荷载条件下锚固洞室破坏形态对比试验研究

通过物理模型试验,研究洞室在平面装药和集中装药爆炸荷载作用下不同加固方案的对比抗爆效果。简要介绍新研制的岩土工程抗爆结构模型试验装置、模型试验相似条件、平面装药和集中装药爆炸模拟方法,着重给出在爆炸荷载条件下几类锚固洞室模型的破坏形态试验结果。模型试验结果表明,对相同试验条件下的洞室,在平面装药爆炸试验中洞室拱部材料均发生脱落,在集中装药爆炸试验中洞室拱脚均产生剪切错动裂缝;全长黏结式锚索加固的洞室比自由式锚索加固的洞室抗爆效果好;只增加锚杆长度对阻止围岩裂缝的发展不起控制作用,必须在锚杆间距达到一定密度时才可以阻止围岩裂缝进入锚固区;在拱脚局部加长的密锚杆支护可以有效地阻止或者阻断围岩裂缝的发展,或者迫使裂缝绕过锚固区,从而提高锚固洞室的抗爆能力。研究结果对改进地下抗爆结构加固措施,提高其抗爆能力具有重要参考价值。

拱脚局部加长锚杆锚固洞室抗爆模型试验研究

根据Froude相似理论,开展拱脚局部加长锚杆和等长锚杆加固洞室抗爆对比模型试验,分析各洞室受力变形特性和围岩破坏形态。研究结果表明:与等长锚杆相比,在爆心离洞室很近的极端情况下,拱脚局部加长锚杆起到"密闭"爆炸荷载的作用,增大洞室拱部的爆炸荷载,带来洞室拱顶底板相对位移的快速增长;在爆心离洞室较远的一般情况下,拱脚局部加长锚杆具有承担或转移较多爆炸荷载的作用,不仅能明显减小洞室附近的爆炸压力、洞室拱顶底板相对位移、拱脚压应变峰值和残余值,而且还能明显减少和减轻围岩裂缝数量和开裂程度,有效阻断裂缝的发展和延伸,有利于提高洞室的抗爆能力。

真三轴软岩非线性力学试验系统研制

根据深部软岩非线性力学行为研究的需要,针对目前的试验系统不能进行三向拉压、拉剪复合应力试验及加卸载过程模拟的不足,研制了一套能进行三轴拉压、拉剪等多种组合试验和对不同加卸载过程进行模拟的试验系统。介绍这一试验系统的主要结构、技术标准、功能和为取得满意的试验效果所研制和采用的减摩、传力和应力集中消除等技术,所述的试验系统为深入研究深部工程岩体的力学行为提供新手段。

拉力型和压力型自由式锚索现场拉拔试验研究

通过现场拉拔试验的方法,给出岩质边坡体内拉力型和压力型自由式锚索注浆体与孔壁间的剪应力分布曲线及拉力型锚索钢绞线与注浆体间剪应力分布曲线,获得剪应力沿锚固段长度的分布规律。试验结果表明,对于拉力型锚索,注浆体与孔壁间的剪应力峰值要小于注浆体与钢绞线间的峰值,但剪应力分布长度要长,峰值剪应力出现点后移;无论是何种自由式锚索,剪应力在注浆体与孔壁间的分布都是很不均匀的,峰值剪应力在锚固段出现的部位不同。在相同的荷载作用下,压力型锚索的剪应力峰值大,分布长度短,衰减快。随着锚索荷载的增大,拉力型锚索锚固段的有效长度增加明显,而压力型锚索剪应力峰值增加明显。拉力型锚索的承载力是一定的,当需要提供较小的锚固力时,常采用该种型式的锚索,其施工关键是要保证注浆体的长度;压力型锚索的承载力与承压锚固段分级的数量成正比,当需要提供较大的锚固力时,需采用压力分散型的锚索,其施工关键是要保证注浆体的饱满程度,避免注浆体的收缩。

锚杆长度和间距对洞室抗爆性能影响研究

根据Froude相似理论,通过模型试验,对普通锚杆、中密锚杆、长密锚杆、短密锚杆、长短相间密锚杆加固洞室的抗爆性能进行了研究,分析了不同长度、间距的全长粘结式锚杆加固洞室在围岩应力、洞壁加速度、洞室拱顶底板相对位移、洞壁环向应变、洞室破坏形态等方面的不同特点。采用FLAC3D对模型试验进行了模拟,并利用参数化建模方法分析了洞顶位移随锚杆长度、间距的变化规律。研究结果表明:减小锚杆间距比增加锚杆长度更能有效地提高洞室抗爆能力,且锚杆间距必须达到一定密度时才可以阻止围岩裂缝进入锚固区;在锚杆长度相同的情况下,密锚杆能明显减小洞室拱顶加速度峰值、拱顶底板相对位移峰值、残余值和拱脚部位压应变峰值、残余值;当锚杆长度增加到一定程度后,加固的效果并不明显,而且带来了底板加速度峰值、拱顶拉应变峰值的增加;锚杆的最佳长度可取为1/3洞室跨度,锚杆的最佳间距可取为1/15洞室跨度。

岩土工程抗爆结构模型试验装置研制及应用

根据地下工程科研需要,专门研制了岩土工程抗爆结构模型试验装置。该装置由抗爆箱体、基坑、拉杆联接系统、油缸推拉系统及消波措施等5部分组成。利用该装置可进行常规武器对地下工程的侵彻爆炸破坏效应或核武器对深埋工程产生的直接地冲击破坏效应等室内模型试验。文中给出了该装置的功能指标、模型试验理论和试验技术及其初步应用情况。

平面装药条件下洞室受力特征试验研究

通过抗爆结构模型试验,研究了洞室围岩与衬砌结构受力变形特征。介绍了模型试验原理及平面装药爆炸模型试验方法,根据试验实测结果分析了设计爆炸荷载和超载条件下毛洞与衬砌洞室的洞周应力峰值分布特点,给出了两种工况条件下洞室围岩变形特征,从拱顶-底板相对位移、洞壁应变峰值、洞壁应变随时间变化等方面进行了对比分析。试验结果表明,衬砌支护措施可有效提高洞室的抗爆能力,是提高工程抗力等级的重要技术手段。

锚固边坡楔体稳定性地质力学模型试验研究

以李家峡水电站左岸岩质高边坡加固工程为背景,采用地质力学模型试验方法,完成了预应力锚索加固边坡模型和无锚索加固边坡模型的对比试验,研究边坡双滑面楔体稳定性和锚固效应的问题。给出了复杂岩体边坡和预应力锚索体的相似物理模拟方法,锚固和未锚固状态下边坡双滑面楔体的相对位移和绝对位移的变化形态、锚索预应力时程变化特征、锚索轴力变化特征以及边坡不同部位的锚索的受力破坏特点等结果。在此基础上,对上述两种状态下边坡楔体的安全稳定性进行了计算和对比分析,结果表明锚固边坡比无锚固边坡安全系数高1.4倍以上,并总结给出了预应力锚索对边坡双滑面楔体的加固效应。

中国武汉劳动力市场大楼深基坑边坡支护设计与施工

武汉劳动力市场大楼位于武汉汉口交通繁忙的新华路西侧,地质条件复杂,基坑深达8 m。介绍了该基坑边坡支护所采用的喷锚网支护设计及施工过程,指出深基坑喷锚支护成功的关键除了可行的设计外,采用信息法施工、挖土与支护施工紧密配合以及善于应变等施工技术也是非常重要的。

基坑附近楼房基础综合托换及边坡加固技术

采用锚杆静压桩(硬托换)和灌浆加固(软托换)的综合托换技术,对紧邻开挖基坑边沉降未稳定的旧楼房基础进行加固处理,在基坑开挖中对边坡支护采取喷锚网技术,从而达到了不影响楼房使用、保证楼房安全和基坑开挖顺利进行的目的,其设计方法和施工技术对相关工程具有实际的参考价值。

锚索预应力在岩体内引起的应变状态模型试验研究

介绍锚索预应力在岩体内引起的应变状态模型试验研究成果 ,其中包括由锚索预应力引起的岩体轴向应变沿锚索轴线分布状态 ,岩体表面及断层面上岩体法向应变分布状态 ,岩体内部不同深度上岩体轴向应变沿水平方向分布状态等。上述成果对正确分析预锚加固作用机理和进行合理锚固工程设计具有重要指导意义。

锚固洞室洞周应变分布特征模型试验研究

根据模型试验结果，提出了锚固洞室的洞周应变分布特征，并分析了产生这种应变分布特征的原因。

低强度模拟锚固材料抗弯荷载-位移全过程曲线试验研究

在大比例尺的地质力学模型中,由于相似模型材料的脆性和低强度,很难测得其抗弯应力-应变或者荷载-位移全过程曲线。对抗弯试验的过程进行力学分析,通过对增加辅助弹性元件方案的假设推导得到弹性元件刚度设计原则。依据该设计原则,组装出一台试验原理样机,测到不同节理(均质、层状和块状)含不同角度锚杆的试件的抗弯荷载-位移全过程曲线。此外,由于相似材料的低强度重度大特性,试验中适当考虑试件的自重对实验结果的影响。试验研究表明,弹性元件的增加对抗弯荷载-位移全过程曲线下降段有着质的改善;当弹性元件与台架的复合刚度大于试件的最大刚度,即可测得抗弯荷载-位移全过程曲线;在抗弯试验中试件自重荷载可以等效为集中力荷载,对于550 mm的标准试件其等效荷载相当于其自身重力1/2的集中荷载,相当于试验中均质试件峰值荷载的9%。

预应力锚索对均质岩体的加固效应模拟试验研究

本文采用相似材料模型试验方法研究了单根预应力锚索对均质岩体的加固效应，给出了在三种不同长度的锚索作用下，岩体中受力变形规律，分析了锚索长度、预应力数值等对加固效应的影响，并与有限元计算结果作了对比。

压力分散型锚索锚固性能现场试验研究

通过对现场试验数据的整理分析,给出了压力分散型锚索单元体的轴应变分布特征和剪应力分布规律,并对单元体锚固段的有效长度、注浆体的开裂情况及岩体对无粘结钢绞线的握裹力进行了讨论和分析。试验结果对压力分散型锚索的设计具有一定的参考价值。

预应力锚索对块状岩体加固效应模型试验研究

本文通过模型试验重点探讨了预应力锚索对块状岩体的加固效应,分析了影响预锚加固效果的主要因素,给出了不同因素的影响范围及特征,为进一步分析预锚加固作用机理和探讨预锚加固设计方法提供了基础性依据。