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原文传递水作用下软岩隧道锚承载力试验研究

论文题名：	水作用下软岩隧道锚承载力试验研究
关键词：	隧道式锚碇;缩尺模型试验;抗拔承载力;数值模拟;稳定性
摘要：	隧道式锚碇作为目前跨江悬索大桥的重要锚碇结构之一，其作用是将主缆锚碇于桥头岸边的岩石或土层中，其稳定性直接影响着悬索桥后期运营和安全使用。桥岸库水位上升，不仅影响库岸边坡的稳定性，也对边坡中隧道式锚碇承载力及变形产生影响。评估桥岸库水位上升对隧道式锚碇安全性影响，确保其正常运营，具有重要的社会和经济意义。本课题依托几江长江大桥隧道式锚碇工程，隧道式锚碇构建于软岩岩体之中。水对软岩具有显著软化作用，为了合理评价隧道式锚碇在正常使用和长期运营过程中的安全性和稳定性，本文以几江长江大桥隧道式锚碇为研究对象，采用模型试验、理论计算和数值模拟相结合的方法，研究水对隧道锚抗拔承载力及稳定性的影响。主要研究内容如下：　　1、采用极限平衡理论分别推导了两类典型隧道式锚碇破坏模式（模式一为锚碇沿着锚碇体表面拔出破坏和模式二为锚碇带动周围一定范围岩体破坏）对应的承载力理论计算公式。模式一，计算几江长江大桥隧道锚锚碇体理论极限承载力为7.58×105kN，抗滑稳定安全系数7.01；模式二，计算天然状态模型锚理论极限拉拔承载力为2333kN与试验最大承载力2400kN相近。　　2、开展两组1:30隧道锚模型试验（泡水状态和天然状态），研究模型锚泡水前、后锚碇及围岩体在拉拔荷载下的变形状态、极限承载能力及破坏模式，研究结果表明：泡水状态模型锚地表测点位移和钻孔中的测点位移总体大于天然状态模型锚，水对模型锚变形软化效应明显。天然状态模型锚极限拉拔承载力2400kN，泡水状态极限拉拔承载力1872kN，模型锚被水浸泡后，拉拔承载能力下降幅度为22％。两组模型锚破坏模式相似，均为倒楔形破坏。　　3、在两组1:30模型试验锚成果基础上，采用ABAQUS模拟两组模型锚加载受力全过程，并结合均匀设计方法对模型锚锚区围岩基本力学参数进行反演，获得接近现场两组模型锚试验的围岩力学参数。根据反演的参数，利用ABAQUS对天然状态和泡水状态模型锚进行正向数值计算，并将两组模型锚数值计算结果与现场试验锚结果进行对比，数值计算和试验结果比较接近，说明此种数值分析方法是可行的。　　4、利用ABAQUS软件研究锚区边坡水位变化对隧道锚承载力影响，研究结果表明：从正常水位到最高洪水水位，由于水对锚碇区岩体的软化作用，隧道锚承载力逐渐降低。在正常水位、小南海成库后水位和最高洪水水位三种工况下，隧道锚承载力别为10P(P为单锚碇设计荷载，P=108MN)、9.24P和8.17P。在1P作用下，从正常水位到最高洪水位，隧道锚锚碇后端围岩、锚碇拱顶上部等部位出现小范围塑性区，但没有形成塑性区贯通，说明隧道锚围岩整体处于弹性工作状态。水位上升增大隧道锚位移和应力，但不影响隧道锚整体稳定性。
作者：	张锐
专业：	土木工程
导师：	梁宁慧
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文