复合多层顺倾岩质边坡最优锚固角研究

锚杆支护是一种加固边坡的有效方式,但目前针对复杂多层岩质边坡的锚杆最优锚固角研究较少,且未考虑中间主应力对锚固效果的影响。采用统一强度理论,以全长粘结型锚杆为对象,根据锚杆失效模式及锚固段与围岩的作用方式,推导出复合多层岩体中锚杆的极限抗拔力公式。通过计算不同岩层锚固段微元体的单位长度抗力比,提出了复合多层顺倾岩质边坡的锚杆最优锚固角模型与最优锚固角的确定方法。将该方法应用到三峡库区巴东县一公路边坡工程,结果表明模型计算所得最优锚固角与均匀试验方案确定的最优锚固角一致。新方法计算所得的边坡单位宽度锚杆总长与规范法计算结果相比减少约11.2%,与传统莫尔-库伦理论计算结果相比减少约8.9%。研究结果可为复合多层顺倾岩质边坡的锚固支护设计提供一定的参考和借鉴。

山地建筑含软弱夹层岩质边坡锚杆最优锚固角分析

为了分析含软弱夹层边坡锚杆最优锚固角,依托实际工程背景,以边坡安全系数作为评价指标,通过Midas/GTS有限元软件分析软弱夹层厚度、锚杆长度两种因素对锚固角的影响。结果表明:最优锚固角与夹层厚度、锚杆长度、锚杆打设的竖向间距相关,两者共同作用与锚固角的关系拟合为二元线性方程。为此,构建了该边坡锚杆最优锚固角数学模型,经现场监测表现出显著的锚固效果,可为类似边坡支护提供参考。

锚杆长度与边坡坡率对最优锚固角的影响

最优锚固角是锚固工程设计中的重要参数,为了探讨锚杆长度和边坡坡率对于锚杆最优锚固角的影响,采用FLAC3D数值方法,建立边坡模型,通过数值计算发现锚杆长度和边坡坡率对最优锚固角影响较大,研究结果表明:1边坡安全系数随锚杆长度的增大呈现先增大后基本保持不变的趋势,存在有效锚固长度,锚杆倾角越大对应的有效锚固长度越小。2边坡安全系数随锚杆倾角的增大呈现先增大后减小的趋势,存在最优锚固角;并且最优锚固角随锚杆长度的增大而线性减小。3当锚杆倾角未达到最优锚固角之前,边坡坡率对安全系数影响较小,而当锚杆倾角达到或者超过最优锚固角,边坡坡率的影响逐渐显现,并且坡率越大所对应的最优锚固角也越大。

岩质边坡楔形体最优锚固角的计算方法研究

以岩质边坡楔形体为研究对象,研究其最优锚固角的计算方法。将楔形体边坡的安全系数作为目标函数,将锚固力的方向角度作为优化变量;并结合楔形体的平衡方程、结构面的屈服条件、边界条件等约束条件,提出一套使安全系数最大化的楔形体最优锚固角的计算方法。这种计算方法可以准确、简便的计算得到楔形体的最优锚固角,具有概念明确、计算精度高等特点,方便工程技术人员对楔形体的加固进行优化设计,以达到安全、经济之目的。

预应力锚索地梁中合理锚固角的确定

在现有预应力锚索地梁设计中一般直接沿用预应力锚索的锚固角确定方法,而工程中时有因锚索锚固角设计不合理导致结构工程失效的事例。鉴于此,研究了预应力锚索地梁中合理确定锚固角的方法,提出以锚索地梁和坡面岩体间不发生相对滑动为初判条件;以锚索提供最大抗滑力为设计目标,定义了预应力的利用率,并建议以初判条件和预应力利用率为主,兼顾经济和施工因素合理确定锚固角。最后以实际工程算例说明了该方法的具体应用。

基于FLAC^(3D)对预应力锚索最优锚固角的分析

预应力锚索在边坡工程中的运用非常广泛,锚固角度的选择直接关系到边坡的整体稳定性。结合了"垂直论"、"平行论"和"最优论",通过有限元数值模拟的方法,从锚固力、安全系数和经济因素等方面,进行了综合分析和论证,提出了实际最优锚固角的概念,比理论最优锚固角值更加切合实际。

不同锚固角加锚无摩擦节理面剪切试验研究

为进一步阐明锚固角对锚固节理抗剪作用的影响,开展了无摩擦锚固节理双面剪切试验。对比不同锚固角情况下锚固节理的抗剪强度,分析锚固角对锚固节理抗剪性能的影响。试验采用应变片测量节理岩体中锚杆在节理面位置处的轴力,研究锚固节理在剪切荷载作用下锚杆的轴力变化规律以及变形特性。试验结果表明,锚固角增大,锚固节理极限荷载、屈服荷载以及抗剪刚度先逐渐增大后逐渐减小,在锚固角为60°时达到最大值;不同锚固角锚杆最终破坏模式不同,锚固角较小时,锚杆发生拉剪破坏;锚固角较大时,锚杆发生拉弯破坏;试验也发现,剪切位移较小时,锚杆的抗剪作用就已经充分发挥。

山岭隧道洞口边坡加固中锚杆(索)最优锚固角分析

在山岭隧道洞口边坡工程中锚杆(索)是常用的一种加固方式,而锚固角是锚杆(索)设计中的一个关键参数,其对洞口边坡的稳定性和工程的经济性均会产生影响。文章通过综合分析锚杆(索)锚固角对边坡加固工程安全性的影响,提出隧道洞口坡面锚杆(索)最优锚固角的计算表达式,并通过工程实例验证了锚固角计算式的有效性。

数量化理论Ⅰ在边坡锚索锚固角优化中的应用

锚索的锚固角是边坡支护设计中的重要参数之一。基于数量化理论Ⅰ的建模原理和方法,选取了15组可靠的实测样本数据,以滑面倾角、坡面角、滑面粘结力、滑面内摩擦角、锚索直径、边坡天然稳定系数等6项定量指标作为锚索锚固角的判别指标,建立了边坡锚索最优锚固角的预测模型。通过模型检验和精度分析,得出最优锚固角的残差绝对值为0.17°～4.60°,平均为2.18°;相对误差为0.51%~11.79%,平均为4.96%;复相关系数r为0.9613,剩余标准差s为2.8185,总体上最优锚固角的预测曲线与实测曲线吻合较好。可见,利用数量化理论Ⅰ确定边坡锚索最优锚固角是科学可行的,它为确定边坡支护设计的锚固角参数提供了一个新思路。

边坡地梁锚索加固中的锚固角设计

针对工程中因地梁锚索锚固角设计不合理而导致锚固失效的工程问题,该文以地梁锚索和坡面岩体间不发生相对滑动为初判条件,以锚索提供最大抗滑力为设计目标,对锚固角进行分析。得到了预应力地梁锚索的合理锚固角计算公式,进而提出了预应力的利用率这一概念,并以工程实例进行分析。结果表明,该方法方便、可靠;以抗滑力和预应力的比值作为预应力利用率指标,并用其下限值作为是否采用预应力锚索地梁加固措施的判断标准是安全的。

预锚格构体系中不同锚固角的仿真分析

工程实践表明,在预锚格构体系中,锚固角的大小对格构梁的内力及坡体的变形均有显著的影响。应用有限差分程序(FLAC3D)对不同锚固角作用下的预锚格构体系进行了仿真分析,得到了一些有益结论,可为预锚格构体系的设计提供一定的参考依据。

基于相关性分析的反倾岩质边坡最优锚固角逆预测

为了快速得出反倾岩质边坡的最优锚固角,利用1stOpt程序从相关性分析角度对反倾岩质边坡坡角、层面倾角、边坡初始安全系数、最优锚固角4个变量的35组数据进行回归拟合,得到4个变量之间拟合优度R2为0.985,P值为0的相关性预测模型。以相关性预测模型求得最优锚固角逆预测模型,并结合基于一阶Taylor展开的,以变异系数代替标准差的"方和根合成"随机误差传递公式求得逆置信限表达式。通过对龙滩水电站左岸蠕变体边坡最优锚固角的数值模拟分析及逆预测计算,发现最优锚固角逆预测值与实际值相对误差为5.67%,且逆预测值位于95%可信度的逆置信区间内,表明由相关性预测模型计算得出逆预测模型的方法能够为最优锚固角的快速获取提供一定思路。

预应力锚索格构体系中锚索锚固角度研究

针对预应力锚索格构体系中锚索锚固角度进行了研究,通过分析格构梁与坡体表面相互作用、抗滑力、施工工艺、坡体角度等对锚索锚固角取值的影响,得出应综合考虑坡角、滑面倾角、粘聚力、设计安全系数等因素,通过计算确定锚索预应力的合理锚固角度,进而比较分析得出最佳锚固角度。

考虑横向约束的锚杆复合锚固力计算方法

为了研究剪切方向与锚杆倾向共面条件下锚杆的复合锚固力计算和锚固角对有锚结构面抗剪力的影响规律,利用FLAC3D有限元软件进行数值模拟。首先,基于实体单元和接触面单元建立数值计算模型,通过物理试验结果反演数值模拟所需参数;其次,采用FLAC3D中的fish语言记录在剪切过程中结构面抗剪力随剪切位移的变化规律;最后,通过力学模型中的几何关系得到锚杆受压侧反力沿锚杆的分布函数,基于经典梁理论,根据最小势能原理和位移变分法推导出结构面处锚杆的抗剪力计算公式。结果表明:随着锚固角的增大,有锚结构面的抗剪力呈先增大后减小的趋势;当锚固角β≤90°时,锚杆的“导轨效应”较明显;锚固角β>90°时,剪切变形后,由于锚杆的变形使岩块分离。

关于预应力锚索单位长度锚固力确定最优方位角的探讨

预应力锚索的方位角影响着锚索的受力状况、锚索总长度的变化,关系到工程投资的大小及施工的难易程度,因此讨论锚索的最优方位角是十分必要的。现有资料中关于方位角的确定多依赖经验公式及专家意见,不同的地区标准多采用不同的数值。本文拟从单位长度锚索提供最大锚固力确定锚索最优方位角。

锚固角对倾倒边坡的变形影响研究

该文基于相似模型试验,结合现场地质资料及监测数据,探究不同锚固角下软硬互层倾倒边坡的变形破坏特征,评价不同锚固角的锚固支护效果,确定与倾倒变形体破坏特征相适应的最优锚固方案。通过试验发现,无论采取何种方式进行锚固,均能不同程度地降低模型的破坏程度,这表明锚固角对边坡模型的变形特征和支护效果有直接的影响。

岩质边坡坡率与滑动面倾角对锚固效果的影响

以含结构面的岩质边坡为例,首先采用ANSYS进行建模与网格划分;之后使用FLAC^3D软件内置接触面语句,建立固定的滑动面倾角;最后采用强度折减法求解边坡的安全系数。通过对理论公式的推导与数值模拟结果的拟合,得出如下结论:①在岩质边坡中,通过理论推导,将最优锚固角定义为锚杆自由段承受最大抗滑力时所对应的锚固角。②当坡率固定时,锚固角与安全系数呈负相关关系,随着锚固角增大,安全系数逐渐减小;当滑动面倾角固定时,在最优锚固角状态下,边坡的安全系数随着边坡坡率的增大而减小。③当滑动面倾角固定时,锚固角与安全系数呈负相关关系,随着锚固角的增大,安全系数逐渐减小;当坡率固定时,在最优锚固角状态下,随着边坡滑动面倾角的增大,安全系数先减小后增大。

锚杆(索)最佳锚固角的取值分析

在公路边坡工程的防护设计中,锚杆(索)的锚固设计是较常用的防护形式,而在锚杆(索)的设计中锚固角是很关键的一个参数,关系到整个锚固边坡工程的稳定性和经济性。该文通过综合分析锚杆(索)的锚固角对锚固边坡工程的安全性和经济性两方面的影响,确定了锚杆(索)最佳锚固角的表达式,并通过工程实例验证了最佳锚固角的实用性。

剪切滑移型反倾向岩质边坡锚固参数优化研究

以娄湘公路北侧反倾边坡为实例,采用有限差分软件FLAC3D建立数值模型,对不同锚固参数下反倾边坡的变形破坏特征和锚固力加固机理进行分析,揭示了各个参数与反倾边坡滑移变形特征的响应关系。结果表明:锚杆加固在坡底时对剪切滑移型边坡的变形起到主要控制作用,边坡抗滑移能力最高;锚杆越长,边坡变形量越小,锚杆锚固力随锚杆长度的增加而增大,边坡稳定性提高;在保持锚杆长度和锚固位置不变的情况下,锚固角增大可以使边坡锚固力增加,边坡稳定性提高,但影响很小。

危岩锚固机理的断裂力学分析

危岩主控结构面受荷断裂扩展是危岩失稳的根本原因。用锚杆加固危岩体在危岩治理中有着广泛应用，效果十分明显。从线弹性断裂力学角度考虑锚固力对危岩主控结构面的阻裂增韧作用，分析在拉剪综合应力作用下锚固力对减小主控裂隙面尖端相当应力强度因子的贡献，并讨论了锚杆水平角变化对相当应力强度因子的影响。以重庆万州太白岩危岩为例计算结果表明，锚固力的存在使得相当应力强度因子明显减小，并随着锚杆倾角的增大，其成抛物线变化，并在20°～30°时具有最优锚固效果。