Interaction between transverse isotropy rock slope and supporting structure

In order to study the interaction between transverse isotropy rock mass and supporting structure,the laboratory tests for rock sampled from the slope at expressway project were carried out,and the parameters of elasticity for transverse isotropic rock were determined by the uniaxial compression tests for rock sample with different strike of stratification plane.Then,based on the relationship of stress-stain for transverse isotropic rock mass,the analytical model was established for the interaction between transverse isotropic rock mass and frame beam with pre-stressed anchor cable.Furthermore,the conception of the best anchorage-angle in pre-stressed anchor cable was proposed.At last,the parameters of the interaction between transverse isotropy rock mass and frame beam with pre-stressed anchor cable were investigated by finite element method,and the best anchorage-angle in pre-stressed anchor cable was obtained.The rules of the influence of the directivity of stratification plane on supporting structure were determined.The results show that the analytical model and numerical method on the design of pre-stressed anchor cable with frame beam supporting for transverse isotropy rock slope are reasonable and reliable in practical engineering design.

岩锚梁镜面混凝土在抽水蓄能电站中的应用

以敦化抽水蓄能电站为研究背景,结合镜面混凝土施工现状,严格把控模板体系设计、钢筋及预埋件安装、混凝土的施工工艺及技术要点,详细介绍了岩锚梁镜面混凝土施工在敦化抽水蓄能电站中的应用,通过采用特殊的模板工艺及浇筑振捣措施,达到了“光彩照人”的镜面效果,有利于保障岩锚梁镜面混凝土高效和高质量的完工。

贴壁混凝土板高度对岩锚梁稳定影响

以金川水电站为例,利用Midas GTX NX有限元计算软件,计算分析贴壁混凝土高度对岩锚梁锚杆轴力、岩锚梁应力、应变以及贴壁混凝土内力的影响。结果表明,增加贴壁混凝土板高度导致:(1)岩锚梁受拉锚杆、受压锚杆拉应力降低,岩台面附近受拉锚杆拉应力增加;(2)岩锚梁压应力降低,第一主拉应力和纵向正拉应力降低,第二主拉应力、第三主拉应力增加;(3)竖向向上隆起变形以及水平向向上游方向的变形减小,贴壁混凝土板高度的增加使得岩锚梁各处变形更为均匀;(4)贴壁板下端局部区域拉应力急剧增加,最大主拉应力和纵向拉应值大于混凝土抗拉强度标准值,可以通过配置钢筋承担拉应力。

主厂房岩锚梁桥机试验全过程智能监测反馈

TB水电站主厂房内安装2台550 t/100 t单小车桥式起重机,其支撑结构采用岩壁吊车梁。为了解其结构受力状态,确保桥机安全稳定运行,在进行桥机负荷试验(静载、动载)中,对监测断面进行全智能自动监测、反馈。成果表明,试验过程中各项监测指标均处于设计预警值以内,表明主厂房岩壁吊车梁结构和体型合理、安全可靠。

地下厂房岩锚梁开挖施工技术

水电站地下厂房开挖施工主要有顶拱开挖、岩锚梁开挖和高边墙开挖。而岩锚梁施工是整个地下厂房施工过程中的重点和难点,其开挖质量要求高,施工精细,岩锚梁的开挖施工质量及施工精细化程度可体现出整个地下厂房的开挖施工水平,尤其在不良地质条件下岩锚梁施工,其开挖施工技术尤为关键。结合工程实例,分析总结岩锚梁开挖施工技术。

深井软岩掘巷桁架锚索梁支护技术研究

针对煤矿深井软岩巷道支护难题,提出了“桁架锚索梁”支护方式,运用FLAC2D模拟软件对深井软岩掘巷桁架锚索梁支护方式技术进行研究,结合该支护方式下井下巷道周边煤岩体位移量实测结果,得出桁架锚索梁支护方式可将巷道周边煤岩体浅部的高应力引入深部区域,从而有效控制巷道周边煤岩体变形,保障矿井安全高效生产。

基于FLAC3D的边坡支护方案优化研究

为研究抗滑桩及锚杆框架梁在顺层岩质边坡支护中的优化方法,基于三级支护的典型顺层岩质边坡,通过FLAC3D建立数值模型进行计算,对抗滑桩桩身长度及桩身截面积、锚杆锚固倾角及锚固长度进行优化。结果表明,不同长度抗滑桩对岩质边坡进行支护时,抗滑桩稳定系数均随着桩身长度的减小而减小,且在边坡岩性发生突变的地方抗滑桩的水平位移也会发生突变,在一定范围内适当减短抗滑桩的桩身长度并不会引起桩身水平位移的大幅度改变,故在满足规范的条件下可通过减小桩身长度来进行优化设计。改变抗滑桩的截面面积并不会显著改变桩身的水平位移,但抗滑桩截面面积会显著影响抗滑桩稳定系数,存在一个临界截面积使得桩身截面积在小于临界面积时,稳定系数随着截面积的减小迅速减小,而在桩身截面积大于临界面积时,稳定系数随着截面积的减小只会略微减小。边坡最大水平位移随着锚杆锚固倾角的增加、锚固长度的增加而增加,边坡稳定系数随着锚杆锚固倾角的增加、锚固长度的增加而增加,故在进行锚杆框架支护设计时可通过增大锚固倾角及增加锚固长度提高边坡稳定性,此结果可为抗滑桩及锚索框架梁在顺层岩质边坡支护提供优化设计方案。

大型地下厂房岩锚梁爆破安全控制标准研究

利用动力有限元数值模拟,研究爆破震动荷载作用下岩锚梁的动态响应特性,研究结果表明爆破震动作用下保证岩锚梁的安全关键在于防止岩锚梁与岩台黏结面被拉裂,应严格控制岩锚梁水平向质点峰值振动速度。结合龙滩水电站地下厂房开挖爆破震动对岩锚梁影响控制的工程实例分析,综合考虑岩锚梁的结构特点、混凝土的强度性能、强度随龄期的增长规律、岩锚梁与岩台黏结面的微观结构及强度等因素,探讨大型地下厂房岩锚梁龄期小于28d条件下进行下层岩体开挖的可行性及不同龄期的爆破安全质点振动速度控制标准。认为岩锚梁浇注后28d内,爆破安全振动速度可以按新浇混凝土的控制标准确定;龄期大于28d的岩锚梁,振动速度不超过7cm/s的控制标准有一定安全储备。

瀑布沟电站地下厂房洞室群施工期监测分析

瀑布沟水电站地下厂房洞室群包括6条引水隧洞、地下厂房、主变室、尾调室和2条尾水隧洞,布置于大渡河左岸花岗岩山体中。本文在简介洞室群布置、工程地质条件、监测设计和实施情况的基础上,着重分析了地下厂房、主变室和尾调室等三大洞室的变形量级与变形特征,评价了洞室群的稳定性。瀑布沟水电站地下厂房洞室群围岩质量整体较好,变形一般小于40 mm,但是局部受结构面影响变形较大,最大变形可达105 mm。变形较大部位一般出现在侧墙的上部,如主厂房的岩锚梁部位附近。结构面对围岩变形的控制作用显著,其上下盘的差异变形导致了施工过程中的岩锚梁开裂现象。因此,洞室群监测设计和岩锚梁结构设计均需要考虑这类局部差异变形现象。围岩变形的时效特征不显著,开挖施工结束后围岩变形与支护结构应力收敛速度较快,位移变化速率基本在1 mm/月以内,应力变化速率基本在5MPa/月以内,洞室群稳定状况良好。

地下厂房岩锚梁接触面非线性有限元模拟方法

地下厂房岩锚梁接触面是岩锚梁整体结构薄弱环节,建立合理的接触面模拟方法是岩锚梁有限元数值分析的重要内容。针对地下厂房岩锚梁与围岩接触问题,分别构建模拟岩锚梁与围岩接触面非线性特征的有限元数学模型和力学模型。在Desai薄层单元基础上,推导岩锚梁接触面单元有限元数学模型,该数学模型形式简单,便于有限元计算;结合非线性弹性理论和弹塑性理论,提出岩锚梁接触面3维非线性力学模型,该力学模型能够模拟岩锚梁接触面弹性阶段的非线性现象和塑性阶段的损伤软化现象。针对岩锚梁接触面闭合、张开、剪切滑动等变形特征,提出考虑接触面黏结、开裂、滑移现象的分段式抗滑安全系数。详细论述了所提模型的有限元实现方法,并据此编写了有限元程序。将本文模型应用于某地下厂房岩锚梁有限元分析计算中,与接触面等效连续模型相比,所提模型计算得到的岩锚梁梁体应力稍小,荷载更多的是由长锚杆承担,梁体的整体变形量增加了2~3 mm,说明接触面的存在使得岩锚梁整体稳定性降低,岩锚梁接触面处的安全系数也稍小,局部出现拉裂损伤,与实际工程岩锚梁接触面开裂现象相吻合,说明所提模型能够合理反映岩锚梁接触面非线性接触特征。为地下厂房岩锚梁稳定分析提供了一种有效的有限元分析方法。

水电站地下厂房岩锚吊车梁三维非线性有限元分析

应用三维非线性有限元方法,结合实际工程,研究地下厂房中下部分级开挖和吊车梁荷载两个因素对岩锚吊车梁及附近围岩局部变形、稳定性的作用与影响,比较了刚体力系平衡法与有限元法计算岩锚吊车梁锚杆的受力情况和两者之间的差异,分析了吊车梁与洞壁接触面的稳定性,论证了三维非线性有限元方法用于研究水电站地下厂房岩锚吊车梁的合理性。

地应力对地下厂房岩锚吊车梁变形及应力影响分析

对岩锚吊车梁的设计一般基于刚体极限平衡法,该方法忽略岩壁的自身变形,也不考虑后续开挖变形的影响。而锦屏一级水电站地下厂房厂区地应力水平高,地应力最大值达35.7 MPa,地应力释放必然对岩锚吊车梁的变形及应力造成极大的影响。结合现场实测变形资料,采用三维非线性有限元法对地下厂房岩锚吊车梁进行研究,计算各开挖阶段吊车梁自身的变形及应力。结果表明,在锦屏一级地下厂房高地应力场中,会产生大范围失稳破坏和拉杆屈服现象。揭示了分级开挖所致洞壁变位对拉压杆内力的影响机制和内力变化规律。研究发现,适当推迟拉压杆注浆锁固时间,使得岩锚梁拉压杆在洞壁发生一定变位后再与围岩共同变形,可以有效降低后续开挖导致的拉压杆内力。

锦屏一级电站地下厂房岩锚梁载荷试验研究

详细介绍了锦屏一级水电站工程地下厂房岩锚梁试验过程、安全监测方法及结果。试验结果表明,岩锚梁锚杆应力、接缝开度、围岩变形及锚索荷载变化主要由围岩二次应力调整引起的,试验荷载引起的增量远远小于各监测物理量,岩锚梁大多数锚杆承受拉应力,C锚杆的应力增量比A、B锚杆的应力增量反应更敏感;锚杆应力增量随着埋深增加迅速减小,岩锚梁荷载试验全过程中各监测物理量变化均小于设计控制标准值。建议在围岩变形较大的条件下,岩锚梁的设计、施工应考虑围岩和岩锚梁共同作用的影响。

三峡电站地下厂房岩锚梁温度应力控制措施探讨

以三峡地下电站厂房岩锚梁为研究对象,采用三维有限元数值仿真技术,从岩锚梁混凝土浇筑季节、预应力锚杆加载方式等方面,就如何控制岩锚梁的温度应力进行探讨。认为岩锚梁产生较大温度应力的主要原因是预应力锚杆极大地增加了围岩对岩锚梁的约束作用,限制了梁体的温度变形;为有效降低岩锚梁的温度应力,应尽量安排在低温季节浇筑岩锚梁混凝土,采取分期加载或"卸载—恢复预应力"等温控措施和施工工艺。

格构梁与边坡岩体相互作用机制及现场试验研究

基于格构梁弹性假设及Winkler地基模型变形协调条件所得的解析解,分析格构梁与边坡岩体相互作用机制;并依托忠县顺溪场滑坡治理工程,设计间距为4m×4m、截面为0.4m×0.5m的预应力锚索格构梁支挡结构,通过格构梁现场试验,重点探讨预应力加载时格构梁内力的变化特征及锚固力在格构纵横梁上的分配规律。现场试验既考虑了格构梁与边坡岩体相互作用,又克服了数值法中岩体与结构参数难确定及解析法对复杂情况难于求解的问题,为优化格构梁的结构设计提供了科学依据。

锦屏二级水电站地下厂房岩壁梁开挖爆破试验

在锦屏二级水电站地下厂房岩壁梁爆破开挖施工中,为了获得较好的岩台成型效果,进行了不同方案的爆破试验,并在试验时进行了爆破振动监测。试验结果表明:爆破孔孔距为30cm的爆破效果好于孔距为40cm的爆破效果;孔距为30cm的不耦合系数大于孔距为40cm的不耦合系数,故增加不耦合系数,可以有效提高岩面平整度,减少爆破振动对岩壁面的损伤。

岩锚吊车梁破坏机制数值模拟分析

针对某水电站地下厂房在开挖过程中，0＋109-0＋119段下游吊车梁与岩壁接触面发生开裂的情况，使用三维弹塑性损伤有限元，较为全面真实地模拟洞室施工开挖以及吊车梁的浇筑过程，模拟了断层和爆破对岩体和吊车梁的影响，最终找到了开裂原因．计算进一步预测了在后续开挖过程中以及洞室开挖完成后运行期轮压荷载作用下吊车梁的稳定性状况，为工程施工提供了指导意见，对类似工程具有一定的参考价值和借鉴意义．

复杂条件下地下厂房岩壁吊车梁爆破开挖施工技术

在锦屏二级水电站地下厂房岩壁吊车梁爆破开挖施工过程中,针对地质条件较差、裂隙发育等特点,通过反复的开挖爆破试验优化爆破参数,并在施工中预留保护层、控制钻孔精度、优化装药结构,获得了良好的岩台成型质量。

地下厂房岩锚梁锚杆涂沥青段有限元模拟研究与应用

基于AutoCAD和OpenGL有限元可视化建模,利用Fortran语言对模型文件中的单元信息进行改写,提出了一种在地下厂房有限元模型中生成沥青单元网格的方法,显著减少了模型单元数与节点数,提高了建模与计算效率。采用隐式杆单元法模拟涂沥青锚杆,隐式柱单元法模拟普通锚杆,推导了其刚度矩阵及有限元迭代计算公式,并应用于地下厂房岩锚梁锚杆涂沥青段的有限元分析中。结果表明,吊车梁附近围岩破坏区减少,围岩深部锚杆应力增大,说明围岩受力特性得以改善,围岩和吊车梁整体安全度增大,符合工程实践经验。所提出的计算和单元再分方法可操作性和实用性大,可为类似工程有限元分析提供参考。

负荷试验对岩锚梁及围岩稳定的影响

以湖北白莲河抽水蓄能电站工程为研究对象,利用同步监测的成果,分析了桥机在多种加载条件下,对岩锚梁承拉和承压锚杆应力、梁体与围岩接触变形、梁体位移以及对地下厂房围岩变形、支护结构应力的影响。研究结果表明,地下厂房岩锚梁和围岩稳定的影响均较小。试验完成后,各项测值恢复至试验前的状态。