水作用下軟巖隧道錨承載力試驗研究.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營和安全使用。橋岸庫水位上升，不僅影響庫岸邊坡的穩(wěn)定性，也對邊坡中隧道式錨碇承載力及變形產(chǎn)生影響。評估橋岸庫水位上升對隧道式錨碇安全性影響，確保其正常運營，具有重要的社會和經(jīng)濟意義。本課題依托幾江長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。水對軟巖具有顯著軟化作用，為了合理評價隧道式錨碇在正常使用和長期運

2、營過程中的安全性和穩(wěn)定性，本文以幾江長江大橋隧道式錨碇為研究對象，采用模型試驗、理論計算和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，研究水對隧道錨抗拔承載力及穩(wěn)定性的影響。主要研究內(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周圍一定范圍巖體破壞）對應(yīng)的承載力理論計算公式。模式一，計算幾江長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，計算天然狀態(tài)模型錨理論極限拉拔承載力為2333kN與試驗最大承載力2400kN相近。
　　2、開展兩組1:30隧道錨模型試驗（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)模型錨地表測點位移和鉆孔中的測點位移總體大于天然狀態(tài)模型錨，水對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模型試驗錨成果基礎(chǔ)上，采用ABAQUS模擬兩組模型錨加載受力全過程，并結(jié)合均勻設(shè)計方法對模型錨錨區(qū)圍巖基本力學(xué)參數(shù)進行反演，獲得接近現(xiàn)場兩組模型錨試驗的圍巖力學(xué)參數(shù)。根據(jù)反演的參數(shù)，利用ABAQUS對天然狀態(tài)和泡水狀態(tài)模型錨進行正向數(shù)值計算，并將兩組模型錨數(shù)值計算結(jié)果與現(xiàn)場試驗錨結(jié)果進行對比，數(shù)值計算和試驗結(jié)果比較接近，說明此種數(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)，但沒有形成塑性區(qū)貫