隧道软弱围岩挤压大变形非线性流变力学特征及其锚固机制研究

介绍围岩大变形的工程实例、隧道围岩挤压性大变形的定义及其工程特征。系统总结国际上隧道围岩挤压性大变形的3种预测方法,即:经验法、半经验半理论法和试验判定法。将Hoek(1999)对围岩挤压大变形的预测和判定方法(半经验半理论法)应用于乌鞘岭隧道岭脊段F7断层带开挖施工中的围岩稳定性判别,并对这种预测方法进行了可靠性评价,认为有支护情况下比无支护情况下变形预测失效概率要小得多,也就是说毛洞围岩变形收敛率的大小更难以掌控。介绍作者团队对隧道围岩挤压性大变形问题按三维非线性流变的理论分析、相应专用软件的研制;并将理论研究计算成果与现场实测数据进行对比,结果按大变形三维问题的计算值比按小变形二维平面问题的计算值更接近工程实际;同时,指出了有待进一步深化研讨的若干问题。最后,提出了管控/约束隧道围岩大变形持续发展的锚固技术措施--一种新型大尺度让压锚杆/预应力长锚索,分析其机制和优势,介绍其构造类型,并提出下一步的研究思路。该方法已在几处工地不同程度地成功实施,取得了应有的经济效益和技术成果。

小江断裂带的运动及应变积累特征研究

利用1999—2001、2001—2004和2004—2007三个时段的GPS速度场数据,基于块体运动的线性模型(RELSM)研究了小江断裂带的运动与变形的时空特征,得出小江断裂的总体左旋走滑速率为3.0～7.1 mm/a。根据断裂带历史地震地表破裂分段,结合GPS速度剖面,研究了断裂带的分段应变积累时空特征,结果表明:1)小江断裂各个分段不同时间段的相对运动与变形方式有较好一致性,均呈现左旋走滑兼拉张的运动特征;2)RELSM得出小江断裂分段滑动的差异性,表现为沿断裂带的北段到南段的左旋滑动速率逐渐减小;3)小江断裂各段应变积累特征表明,北段高于中北段,中南段及南段不利于积累或积累水平低;4)小江断裂带北段为相对闭锁且剪切应变积累速度较高的异常区域。

摩擦型单桩承载性能设计理论研究

进一步分析了摩擦型单桩承载性能,建立了复杂介质中摩擦型单桩的地基土体系模型,将线性变形层模型和非线性传递函数模型相结合,以改进的适合于分层介质内的Mindlin解答为基础,给出了按摩擦型单桩承载机理分析计算的“广义弹性理论法”:同时,利用等效模量的概念解决了Mindlin解中土体位移为负值的现象,为桩基础设计计算提供了有力的理论依据。编制的计算程序,不仅可用于计算单桩竖向加载时的沉降值,而且可根据静载试验实测的荷载-沉降数据反演分析桩侧和桩端土的岩土力学参数值,可用于指导设计和施工,以弥补静载试验抽样率低的缺陷。对工程实例进行计算分析,结果显示。

桩基承载性能时空效应新理论

本文充分考虑复杂地质条件下桩-土和土-土相互作用的时间效应和空间效应对桩基承载性能的影响,将土的流变学理论与桩基承载性能综合弹性理论法相结合,建立一套完善、实用的桩土体系力学模型,创建了桩土承载性能时空效应分析新理论,提出了计算桩基承载性能时间和空间效应计算分析方法。结合试验研究和应用实例进行验证。该理论可用于指导桩基础设计时计算单桩的承载性能,预测单桩承载力和沉降随时间的变化趋势,达到有效地控制基础沉降的目的;用于桩基础施工质量的验收,计算基础的荷载-沉降关系,弥补目前桩基础检测技术的不足。