滑坡中地下水与岩土体相互作用机理的研究

滑坡中地下水与岩土体相互作用机理的研究周平根（地质矿产部环境地质研究所，北京，１０００８１）滑坡的变形发展及破坏是一个复杂的过程，影响因素很多。内在因素有岩土体性质、岩土体结构，这些因素的变化是十分缓慢的，它们决定滑坡变形的形式及规模。外在因素有水文...

基于三维离散-连续耦合方法的NPR锚索-围岩相互作用机理研究

恒阻大变形(NPR)锚索作为一种高效的吸能锚索已广泛应用于边坡和采矿工程的加固和监测预警中。NPR锚索工作时的径向膨胀特性将影响整个锚固系统的性能。因此,基于离散元法(DEM)-有限差分法(FDM)耦合方法对静力拉伸作用下NPR锚索-围岩的相互作用机理进行分析。NPR锚索考虑为连续单元体,围岩和锚固材料由离散球体单元表征,将整个NPR锚固系统实现了离散元法与有限元法耦合模拟。围岩的离散元细观参数得到校准,NPR锚索的有限差分宏观参数由相应的静力拉伸室内试验进行验证。通过分析数值结果,对NPR锚索与NPR锚固系统的恒阻力进行了比较;描述了锚索-围岩界面的正应力与切应力的分布特征;此外,对锚固剂与围岩的破坏模式进行了细观研究。研究结果描述了NPR锚索与围岩的相互作用并揭示了NPR锚索的特殊锚固机理,可用于预测和提高NPR锚索锚固系统的性能。

刚体和土体的相互作用原理

在荷载作用下，刚体与其周围土体之间会产生相对于刚体表面的法向位移和切向位移。由于刚体不可变形，这些相对位移只能通过土体的法向和切向变位来实现。但这两种相对位移不是孤立的，它们通过刚体绕某一特定点（ｘ０，ｙ０）转动一个微小角度φ０被统一起来。文中从刚性抗滑桩空间受力状态的静力平衡条件出发，推导了若干组静力平衡方程式。将这些方程组简化后，用于刚性明挖基础的计算，结果基底竖向应力和目前通行的计算方法完全相同。

护坡格构与坡面相互作用的研究

边坡防护中的锚固格构梁多采用Winkler假设计算内力,设计者通常忽略了边坡岩土体和格构之间摩擦阻力的影响。摩擦阻力对于预应力而言较小,但确实存在,在未加预应力锚固格构梁中不应忽略。本文提出了一种简单有效的计算方法,并结合工程实例,使格构梁的设计得以优化。

岩土体对锚索预应力的响应特性

基于空间半无限体理论,对外锚头预应力线荷载在岩土体中的传递规律进行了研究.给出了锚墩下岩土体内任意点的应力及位移分布形式及相应的表达式.通过数值模拟,得到与理论计算一致的结果,结果表明:锚墩下岩土体形成一个近似椭球状的压缩区,位移等值线呈U型.锚墩下岩土体的应力和位移均呈双曲线形式分布,锚墩之间部分岩土体在一定深度内形成无应力锥区.据此提出锚索间距的"预应力墙厚度"设计法,锚墩间无应力区锚杆补强方法.

预应力锚索在岩土边坡工程治理中的应用

预应力锚索因其能增强岩土体被锚固强度,改善岩土体应力状态,提高岩土体稳定性等特殊性能,现已广泛应用于岩土边坡工程治理。结合某一公路的滑坡治理实例,分析了滑坡的原因,详细介绍了预应力锚索在路堑边坡和地质条件复杂下的应用。通过预应力锚索在岩土边坡工程治理中的应用,介绍了预应力锚索施工技术,总结预应力锚索在边坡治理中的经验。

不同岩性条件下预应力锚索锚固力损失规律研究

影响预应力锚索锚固效果的因素多而复杂,并且各因素之间又相互影响。锚固力损失与岩土体性质密切相关,通过理论分析、试验研究、数值模拟等方法,研究岩土体的蠕变变形和压缩变形对锚固力损失的影响机理,对坚硬岩体、软弱岩体、破碎岩体以及土体所造成的预应力锚索锚固力损失规律进行研究,研究表明:岩土体性质不同,引起的预应力锚索锚固力损失也不相同;岩土体质量越好,在相同初始锚固力条件下其锚固力损失就越小。该研究成果可指导锚固工程的设计、施工和运行管理,有利于提高锚固工程的经济效益和社会效益。

加固岩体的预应力锚索拉力松弛分析模型

为了解决加固岩体预应力锚索拉力松弛的解析计算问题,基于锚索与周围岩体的基本相互作用原理与特征,提出了采用描述锚索力学性质的Hooke体和描述围岩流变力学性质的Kelvin-Hooke体的串联模型,以此来整体描述锚索与围岩之间的相互作用耦合关系.推导出了锚索拉力松弛方程,定量表达了锚索的长期拉力与锚孔间距、锚索弹性模量、围岩的流变参数、锚索直径及其初始拉力等重要因素之间的关系.室内试验和现场测试实例分析结果表明:所提出的计算模型与测试结果较为一致,锚索松弛拉力终值的最大计算误差约为7%,该串联分析模型更具有合理性;锚孔间距、锚索直径与围岩的流变参数对锚索拉力松弛有显著的非线性影响特征.

不同岩性条件下预应力锚索锚固力损失规律研究

影响预应力锚索锚固效果的因素多而复杂,并且各因素之间又相互影响。锚固力损失与岩土体性质密切相关,通过理论分析、试验研究、数值模拟等方法,研究岩土体的蠕变变形和压缩变形对锚固力损失的影响机理,对坚硬岩体、软弱岩体、破碎岩体以及土体所造成的预应力锚索锚固力损失规律进行研究,研究表明:岩土体性质不同,引起的预应力锚索锚固力损失也不相同:岩土体质量越好,在相同初始锚固力条件下其锚固力损失就越小。该研究成果可指导锚固工程的设计、施工和运行管理,有利于提高锚固工程的经济效益和社会效益。

综述预应力锚索技术在岩土边坡治理工程中的应用

摘耍：预应力锚索技术因为具有增强岩土体强度、提高岩土体应力、改善岩土体稳定性的优点而被广泛的使用在岩土边坡的治理工程中。本文结合公路滑坡实例介绍了预应力锚索技术，探讨了滑坡的原因、治理的过程以及预应力锚索技术在复杂地质条件下的应用，并总结了治理公路滑坡的经验。

压力型锚索锚固段的受力分析

根据压力型锚索锚固段受力状态,导出了锚固段剪应力和轴力分布的理论解。在此基础上讨论了锚固体、岩土体及其界面的力学参数对剪应力和轴力分布的影响,从而得出了一些有意义的结论,为该类锚索设计和计算以及新型锚固技术的开发和应用提供了一种理论依据。

论土体本构关系对应力路径的依赖性

在进行不同应力路径下黏土和砂土的三轴压缩试验的基础上,根据塑性体应变与塑性剪应变之间的相互作用原理,在理论上证明,岩土塑性变形对应力路径的依赖性确实是存在的,并且它是塑性体应变与塑性剪应变相互作用的综合表现;应力路径相关性不仅包括压硬性效应,而且还包括剪胀性。3种不同应力路径下黏土和砂土的三轴压缩试验结果表明,剪切和体积屈服面随应力路径变化而发生整体转动,同时伴随着应力空间中屈服面尺寸的变化;这种现象称为旋转硬化;对在循环荷载或大应力转折条件下屈服面发生旋转的机制进行分析,阐明这种旋转硬化是应力路径影响的结果,其本质上是塑性体应变与塑性剪应变相互作用的反映。

均布式压力分散型锚索体系在工程中的应用

在加固软弱岩土体的工程中采用均布式压力分散型锚索有效的避免了预应力损失,解决了其它形式锚索钢绞线受力不均的难题,提高了锚索受力安全性。采用磁通量传感器测量系统在线远程监控技术监测,可实时监测安装完成后锚索预应力的变化过程,有效的掌控边坡应力场的工况,并对其健康状况进行智能化评估。

锚索应力场分析及其应用研究

针对锚索预应力作用于岩体内形成的应力场状况,利用弹性力学中的Boussinesg解和R.D.Mindlin解,研究处于锚头的岩石是否会由于挤压而产生破坏,锚根附近的岩石是否会由于张拉而发生破坏。通过研究,得出了锚索预应力作用于岩体内各受力部位形成的应力特点;以及为避免群锚效应,锚索应保持的合理间距。将此研究应用于江苏省连云港将军崖岩画的加固工程中,取得了理想的工程效果。

厚煤层围岩巷道支护研究

通过对巷道围岩与锚杆锚索相互作用的理论研究,详细分析了锚索锚杆支护下巷道变形量的控制,同时针对厚煤层开采中冲击地压显现等问题,利用FLAC3D数值模拟软件对支护方案进行了优化。结果表明,改进后的“锚杆+钢带+锚索”的支护方案能有效提高围岩的锚固力,使巷道围岩更加稳定,为矿井的生产提供便利。

新型让压锚索工作原理及应用试验

目前，锚索支护已成为岩土体边坡加固的主要手段，它的受理特点是锚索的变形必须与岩土体的变形相协调，岩土体的变形量超过了锚索允许的最大变形量将被拉断，从而造成边坡失稳、垮塌，酿成重大的安全事故。杭州图强工程材料有限公司研发出一种让压锚具，通过让压装置的相对抗阻位移，形成一个恒定的滑移，达到让压效果。能让变形地质体在锚固中将有害变形适度释放，是一种能应对爆炸、地震强烈冲击和地质变形并能保持预定力继续工作的受荷装置。可对工程高边坡安全稳定运行能起到至关重要的作用，应用前景十分广泛。

锚固力损失与岩土体时效变形耦合模型研究

预应力锚索的锚固力损失是造成锚固工程失效的关键因素,研究锚固力时效变化规律至关重要。锚索与岩土体长期相互作用时,两者受力相等而变形不同,锚固力的损失需要同时考虑锚索自由段和锚固段分别与岩土体相互作用的影响。采用胡克体和广义开尔文体分别模拟锚索和岩土体,考虑锚索自由段与相应的岩土体并联,锚固段与岩土体串联,建立锚索与岩土体蠕变的耦合模型,推导其本构方程、松弛方程和蠕变方程。对比已有计算模型和试验值,验证该模型的合理性和精准性,分析锚索和岩土体的参数对锚固力损失率的影响。结果表明:锚固力损失率随锚索等效弹性模量增大而增加,随岩土体的滞后弹性模量和黏滞系数增大而减小;自由段和锚固段岩土体的瞬时弹性模量或黏滞系数等量变化时,引起的损失率改变量相等;自由段的岩土体滞后弹性模量等量变化引起的损失率改变量比锚固段更大。该模型能更真实地反映锚固力损失规律。

一种新的本构理论及其在基桩分析中的应用

首次将岩土体荷载与位移特征曲线划分为3种类型,并定义高地应力的判别标准。提出一种新的本构理论,可以描述在不同正压力(或不同围压)下应力(或荷载)与应变(或位移)的全过程特征,只有3个描述材料结构和状态的力学参数。该理论不仅可以描述单个材料,也可以描述多种材料组成的复合材料和两种不同材料界面等力学特性,变形可达任意值。对于长沙湾特大桥基桩,在不同静载荷作用下不同土体与桩之间的力学特性采用新本构理论进行数值模拟,结果表明该本构理论可以描述不同岩土体和岩土体与基桩之间的力学特性。

水文地质对工程地质勘察的影响

在工程地质勘察中，地下水与岩土体的相互作用会产生多种多样的地质灾害，这些地质灾害具有机理复杂、分布广泛、后果严重等特征，加强水文地质对工程地质勘察的影响分析是十分重要和十分必要的，评价地下水对建筑物基础造成的影响，及时提出科学、合理的预防和治理措施，为设计和施工提供有力的参考，才能使地质勘察结果真正起到应有的作用。