改进灰色模型的隧道锚极限承载力研究

以某悬索桥隧道锚为研究对象,开展1∶12现场隧道锚缩尺模型拉拔试验,通过超载试验得到锚体及其周围岩体的变形量,分析隧道锚围岩的极限承载力变化,建立一种基于对数变换的改进灰色预测模型,进而提出了一种预测隧道锚围岩极限承载力的方法。结果表明:对数变换有效提高了灰色模型的预测精度,利用遗传算法得到对数控制方程的关键参数合理可用,通过灰色预测模型计算得出锚体围岩的极限承载力为7.28倍的设计荷载,其与通过模型超载试验得到的7.6倍设计荷载基本一致,且满足锚体安全系数的设计要求;研究成果可供悬索桥的建设提供技术支撑。

基于混合高阶非连续变形分析的刚性伺服数值试验方法

相对于传统的力学试验而言,数值试验具有成本低和灵活方便的优点,且不受试验机性能和岩石试样自身离散性等因素的影响;通过对岩石细观结构及其参数的敏感性分析可以方便地实现对其变形破坏细观机制的研究。作为宏观力学试验的有益补充,细观数值试验方法近年来逐渐发展成为研究岩石力学特性的重要手段。基于非连续变形分析方法,建立能够同时实现刚性试验机的理想刚性和电液伺服试验机的伺服控制机制的细观数值试验方法。在混合高阶非连续变形分析框架下,组成岩石试样部分的块体单元根据需要可采用常应变单元或高阶多项式位移模式,模拟加载框架部分的块体单元则采用刚体位移模式,从而实现加载系统的理想刚性。通过对加载速率及其量值的实时反馈控制实现了对电液伺服试验机闭路循环控制机制的数值模拟;"加载步回撤"和"二分法搜索"等计算策略的应用使得数值试验中的加载速率及其量值能够始终与岩石试样自身的承载能力相适应,从而能够得到更为接近真实的的峰后曲线。采用两块体简化模型对伺服数值模拟程序的有效性进行验证;之后,利用研发的程序开展了单轴压缩数值试验,获得应力–应变全过程曲线。基于混合高阶DDA的伺服数值试验方法为岩石基本力学特性的细观数值试验研究提供了全新的研究手段。