浅埋软岩隧道式锚碇稳定性原位模型试验研究

为了研究高拉拔荷载作用下浅埋软岩(泥岩)隧道式锚碇的稳定性(强度特性、变形规律及长期稳定性),以某在建的长江大桥隧道式锚碇工程为依托,开展了缩尺比例为1∶10的浅埋软岩(泥岩)隧道式锚碇原位模型试验(蠕变试验、极限破坏试验)。研究发现:浅埋软岩(泥岩)隧道式锚碇具有较高的承载能力,在设计荷载甚至在高于设计荷载几倍的荷载作用的情况下,其蠕变变形呈现出基本上趋于稳定的趋势,具有一定的长期稳定性。其破坏模式为锚塞体上方的岩体破裂成块体状,锚塞体下方沿与岩体接触面产生整体错动,破坏的下边界为锚塞体与岩体的接触带,锚塞体混凝土未发生破坏。此外,还探讨了在高拉拔荷载作用下,锚塞体地表围岩蠕变变形的空间分布规律以及锚塞体地表围岩、深部围岩各部位的变形规律。研究成果可为类似的工程提供参考和借鉴。

南溪长江大桥隧道锚原位模型试验及参数反演分析

针对南溪长江大桥南岸隧道锚围岩类别为Ⅳ类和Ⅴ类,其承载力和稳定性相对较低的特点,为了解锚塞体与不同地质条件的围岩相互作用的变形情况,开展了缩尺比例为1/30和1/20的锚塞体原位模型试验。试验成果表明,1/30锚塞体模型试验最高应力达到14.24 MPa,为设计应力的28倍,1/20锚塞体模型试验最高应力达到8.68 MPa,为设计应力的17倍。加载过程中两个模型的位移应力曲线基本保持线性,但卸载后残余变形较大。通过有限元方法对试验过程进行了反演,得到的岩体力学参数与试验结果接近,变形规律基本一致。

隧道锚原位缩尺模型试验的施力方式研究

介绍了隧道锚原位缩尺模型试验两种施力方法的原理及方法,剖析了不同施力方式对缩尺模型锚试验的影响。缩尺后模型尺寸变小,前拉法的散索难以可靠实施,直接影响拉拨效果,同时,拉拨中需要设置巨大的反力梁,不仅大大增加试验成本,而且对围岩变形测量影响大。为此研究了一种替代方法——后推法。以实例为基础剖析了前拉法的优缺点,介绍了后推法的原理、方法及实施要点,并以重庆几江长江大桥为例,采用有限差分法对模型锚不同施力方式作用后的塑性区分布、变形特征及破坏特征进行了比较分析,两种施力方法作用于模型锚后的塑性区分布和变形分布上有细微差别,通过重庆几江长江大桥1∶10缩尺模型试验验证,其破坏模式基本吻合,表明后推法可以替代前拉法。目前该方法得到了推广应用。

黄土边坡悬臂式与全埋式单排两桩抗滑桩原位模型试验

以单排两桩抗滑桩为研究对象,将室内抗滑桩缩尺模型试验方法中的重塑土条件改进为原状土条件,参照岩土体现场直剪试验方法设计了抗滑桩现场模型试验,在高速公路高陡黄土边坡上进行悬臂式、全埋式抗滑桩原位缩尺模型试验,确定2种埋设方式的模型桩与原状黄土体相互作用至极限状态过程中的受力变形规律,探究2种埋设形式的抗滑桩在原状黄土中的受力分配过程,获得2种埋设形式的模型桩各自的破坏模式。试验结果表明:各模型桩在受力过程中均经历了零位移阶段、有效变形阶段和失效阶段,并将3个阶段的分界点分别定义为临界启动荷载和临界阻滑荷载。2种埋置形式的模型桩均属于多点依次断裂破坏,两悬臂式模型桩首次破坏点位于模型桩入土深度约68 cm处,A桩为两桩中的首先破坏桩,两桩的临界启动荷载为32.5 kN,临界阻滑荷载为75.5 kN;两全埋式模型桩首次破坏点位于模型桩入土深度约51 cm处,A桩为两桩中的首先破坏桩,A桩的临界启动荷载为32.5 kN,B桩为22 kN,两桩的临界阻滑荷载为93 kN。在全埋式条件下,两桩在受力过程中均存在明显的相互协调过程,而这一过程在悬臂式条件下并未出现。试验结果为抗滑桩破坏预警及设计计算提供了数据支持。

坝陵河大桥隧道锚围岩力学特性原位试验研究

为全面认识坝陵河悬索桥西岸隧道锚的受力变形特性及安全稳定性,在分析研究锚碇区地层岩性特点基础上,利用相似性原理设计了与锚碇系统实际受力状态相适应的隧道锚原位模型试验系统,研究了原位试验加载及测试方法.试验成果表明,锚塞体混凝土和岩体在不同岩体条件下呈现出不同的变形特点:当岩体质量较好时,变形基本呈线性变化;当锚塞体周围岩体质量较差时,岩体的非线性变形特征明显.锚塞体与岩体之间的剪切残余变形表明锚塞体和岩体接触面在设计荷载作用下将产生较大的相对滑动.完整性较差岩体中的锚塞体变形远大于完整性较好情况下的锚塞体变形.

模拟路基动力响应的原位激振试验研究

动荷载下路基动力响应规律是研究路基长期动力稳定性的基础。采用自行研制的分离式变频激振器,开展铁路路基动力响应的模型试验,研究不同激振频率、动载水平下铁路路基本体的动力响应规律,掌握石灰改良土+粉质黏土填筑的铁路路基本体的共振频率约为25 Hz,路基表层的振动加速度、动应力随着激振频率的增加而显著增大;弄清了振动加速度、动应力沿深度和水平方向的变化规律,两者在主要影响深度1.5 m处已衰减90%,表明其沿深度方向的衰减速度较无砟轨道路基情况下快,而两者沿水平方向的变化受到应力扩散效应的影响,在浅层水平面会迅速衰减,而一定深度(0.7 m)处反而比较稳定,反映了路基动力响应的空间变化特征。