软岩隧道锚变形破坏机理缩尺模型试验研究.pdf

《软岩隧道锚变形破坏机理缩尺模型试验研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第33卷第10期长江科学院院报Vol.33No.102016年10月Journa里ofYangtzeRiverScientificResearchInstituteOct.2016doi：10.11988/ckyyb.201508322016,33(10)：67-71软岩隧道锚变形破坏机理缩尺模型试验研究周火明a，李维树％王帅b,吴相超a，王中豪°，(长江科学粽a.重庚分除重庆400026;b.水利部.翁土为争与3；襄重点实验室，武&430010)摘要:为了研究软岩中隊道锚变锻破坏机规及破坏模式，通过对隧道锚现场1:1〇霉：R模型进行超载破坏试验f:对加•过程中锚体_的夕卜

2、观歲形、内观变班、钻孔测斜以及破坏裂缝迸行分析，廉得了锚体橇型霜推力雜用下载荷-变寧全过程曲线以及变形破坏特征,并结合数值模拟的超载试验结果进行了综合分析。研究成果表明:锚体模麵变形破坏垂过栽类姐于敏岩载德试验蜜形截坏3个阶段,•铺塞体底都与岩体接触面部位受拉剪破坏形成破坏底边界，锚寨体上_体受锚塞体向上挤压形成纵向拉裂缝以及与锚塞体成约45。栗角的剪裂缝。隧道锚极限承载能方食要取决.于e猶寒体底界商以.IJj部.岩体抗拉能力和拣剪能_力。关键词:隧道锚；縮反稿蓮试验;数值模拟.矣形披坏机理；破坏模_式：中图分类号:U443_..24文献标志码:A文章编号:1001-548

3、5(2016)10-0067-05_致，边界条件相似，试验在地表进行,岩体为天然含水状态&锚碇体基岩岩性为侏罗纪上统遂宁组1研究背景(J3sn)紫红色泥岩，中等风化。岩M产状110°乙7°，隧道式锚碇(简称隧道锚)相对童力式锚旋来说发育2组陡倾角节理。锚碇体形状、模塑尺寸经济且环保，在大跨度悬索桥建设中越来越多地得到以及埋深按实桥隧道锚碇1:1〇比例缩小（图2)。采用s对于隧道锚变形破坏机理研究，主要通过室内锚碇由前锚室、锚碇体(锚室）、后锚室组成，锚碇体石膏模型试验、现场缩尺模塑试验、数值模拟分析等手段进行_前程鸿鑫和夏才初[1—4等人对广东虎门大桥进行了现场缩尺模型试验

4、研究,論于试验结果对锚碇系统的稳定性进行了研究;朱杰兵等[3]对四渡河特大悬索桥的现场缩尺模型试验结果进行了分析，得到了隧道铺碇的长期安全系数和瞬时承载力;董志宏等[4]用数值模拟对矮寨大桥隧道锚围岩稳定性进行了分析;胡波等通过数值模拟进行了坝陵河特大岩锚悬索桥隧道锚破坏模式的研究。但由于种种图1隧道锚1:10缩尺模型试验现场Fig.1Photoof1：10scaletunnel-type原因，现场缩尺模型试验大多未能达到破坏，也就难anchoragemodeltest以对隧道锚变形破坏机理和破坏模式进行i更加深人的研究。本文针对软岩中隧道锚变形破坏机理问题,开展现场1:1

5、0缩尺锚体模型的超载破坏试验和数值模拟分析，以期对软岩中隧道锚变形破坏机理及破坏模式获得更深人的认识。2缩尺模型试验及成果分析2.1缩尺模型试验缩尺模型试验在某实桥现场实施（图1)，现场缩尺锚体模型试验的地质条件与实桥锚碇基本一model*sgeometrysizeandburieddepth收稿日期：2015-10-08;修回日期:2016-01-16作者简介:周火明（1963-)，男，湖北新洲人，教授级高级工程师，硕士，主要从事岩石力学特性试验研究方面的工作,（电话)027-82820726(电子信箱）1152259016@qq.com。68长江科学院院报.2016年断

6、面为城门洞形，前锚面尺寸1mxl后锚面尺寸2.3内观变形分析为1.4mxl.4m。前铺室长度为1.8ras锚碇体长度锚体模型内观变形观测沿推力方向布置6个钻6ra:_，平均埋深约3.5m。孔(Zkl—让6)，埋设多点位移计观测深部岩体沿推力加载方式采用后推法，千斤顶加载，伺服控制，方向变形;在地表布置10个钻孔Uk7—zkl6)，观测双锥推力1P与设计拉力方询一致,P的大小为深部岩体铅直方向变形•，测斜钻孔观测点布置为2个2160kN。外观变形和内观变形分别采用光栅式传(XI，X2)9钻孔布置及孔内多点位移计布置见图5感器、多点位移计和钻孔倾斜仪等进行观测。所示刀载荷试验按

7、IP，2.25P，3.5P，4.75P，6P,7P,…，分级加载，加载至U.5P时破坏，此吋K力能墓本维持，但变形显著増大，锚体周围裂缝显著扩展，锚体模型达到破坏的极限。，钻孔位置2.2外观变形分析锚体f莫型外观变形包括前锚面沿推力方向变形和地表铅直方向上抬变形，测点布置见图3，外观测点变形与载荷关系全过程曲线见图4，其全过程变形破坏过程类似于软岩载荷试验。载荷7P前，荷载-变形曲线呈线性;7P后变形増大，至10P变形约増大1倍，进入屈服阶段;11.5P变形迅速増大，西锚最大变形超过48mm(见图4(g)中箭头所指