水作用下軟巖隧道錨承載力試驗(yàn)研究.pdf

1、隧道式錨碇作為目前跨江懸索大橋的重要錨碇結(jié)構(gòu)之一，其作用是將主纜錨碇于橋頭岸邊的巖石或土層中，其穩(wěn)定性直接影響著懸索橋后期運(yùn)營(yíng)和安全使用。橋岸庫(kù)水位上升，不僅影響庫(kù)岸邊坡的穩(wěn)定性，也對(duì)邊坡中隧道式錨碇承載力及變形產(chǎn)生影響。評(píng)估橋岸庫(kù)水位上升對(duì)隧道式錨碇安全性影響，確保其正常運(yùn)營(yíng)，具有重要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義。本課題依托幾江長(zhǎng)江大橋隧道式錨碇工程，隧道式錨碇構(gòu)建于軟巖巖體之中。水對(duì)軟巖具有顯著軟化作用，為了合理評(píng)價(jià)隧道式錨碇在正常使用和長(zhǎng)期運(yùn)

2、營(yíng)過(guò)程中的安全性和穩(wěn)定性，本文以幾江長(zhǎng)江大橋隧道式錨碇為研究對(duì)象，采用模型試驗(yàn)、理論計(jì)算和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，研究水對(duì)隧道錨抗拔承載力及穩(wěn)定性的影響。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1、采用極限平衡理論分別推導(dǎo)了兩類典型隧道式錨碇破壞模式（模式一為錨碇沿著錨碇體表面拔出破壞和模式二為錨碇帶動(dòng)周圍一定范圍巖體破壞）對(duì)應(yīng)的承載力理論計(jì)算公式。模式一，計(jì)算幾江長(zhǎng)江大橋隧道錨錨碇體理論極限承載力為7.58×105kN，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)7.01；

3、模式二，計(jì)算天然狀態(tài)模型錨理論極限拉拔承載力為2333kN與試驗(yàn)最大承載力2400kN相近。
　　2、開(kāi)展兩組1:30隧道錨模型試驗(yàn)（泡水狀態(tài)和天然狀態(tài)），研究模型錨泡水前、后錨碇及圍巖體在拉拔荷載下的變形狀態(tài)、極限承載能力及破壞模式，研究結(jié)果表明：泡水狀態(tài)模型錨地表測(cè)點(diǎn)位移和鉆孔中的測(cè)點(diǎn)位移總體大于天然狀態(tài)模型錨，水對(duì)模型錨變形軟化效應(yīng)明顯。天然狀態(tài)模型錨極限拉拔承載力2400kN，泡水狀態(tài)極限拉拔承載力1872kN，模型錨被水

4、浸泡后，拉拔承載能力下降幅度為22％。兩組模型錨破壞模式相似，均為倒楔形破壞。
　　3、在兩組1:30模型試驗(yàn)錨成果基礎(chǔ)上，采用ABAQUS模擬兩組模型錨加載受力全過(guò)程，并結(jié)合均勻設(shè)計(jì)方法對(duì)模型錨錨區(qū)圍巖基本力學(xué)參數(shù)進(jìn)行反演，獲得接近現(xiàn)場(chǎng)兩組模型錨試驗(yàn)的圍巖力學(xué)參數(shù)。根據(jù)反演的參數(shù)，利用ABAQUS對(duì)天然狀態(tài)和泡水狀態(tài)模型錨進(jìn)行正向數(shù)值計(jì)算，并將兩組模型錨數(shù)值計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)錨結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，數(shù)值計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果比較接近，說(shuō)明此種數(shù)

5、值分析方法是可行的。
　　4、利用ABAQUS軟件研究錨區(qū)邊坡水位變化對(duì)隧道錨承載力影響，研究結(jié)果表明：從正常水位到最高洪水水位，由于水對(duì)錨碇區(qū)巖體的軟化作用，隧道錨承載力逐漸降低。在正常水位、小南海成庫(kù)后水位和最高洪水水位三種工況下，隧道錨承載力別為10P(P為單錨碇設(shè)計(jì)荷載，P=108MN)、9.24P和8.17P。在1P作用下，從正常水位到最高洪水位，隧道錨錨碇后端圍巖、錨碇拱頂上部等部位出現(xiàn)小范圍塑性區(qū)，但沒(méi)有形成塑性區(qū)貫