摘要：锚注法是富水隧道工程中常见的地层加固和止水工法,目前仍缺乏可以同时考虑锚杆−围岩力学相互作用和注浆防水抗渗作用的解析理论。以径向锚注复合围岩体为研究对象,基于达西定律和应力均布法将注浆加固后围岩内的孔隙水压力以及锚杆对围岩的相互作用力代入被加固围岩的应力平衡方程,构建出锚注复合围岩体微分方程,求解出复合围岩体及原岩的渗流场、位移场、有效应力场及锚杆轴向应力场的解析解并进行有限元验证和对比。对比结果表明:解析结果与有限解结果一致;与仅注浆的工况相比,锚注加固可改善围岩的应力状态。然后,基于所得解析解,揭示并讨论了锚注加固参数、支护力、二衬抗渗压力等参数和条件对隧道锚注复合围岩体安全系数的影响规律。规律指出:锚注范围、锚杆密度因子及支护力的增加使安全系数分别以先快后慢、准线性及先慢后快的趋势提高;二衬抗渗压力的增加虽然可减小涌水量,但不利于隧道的稳定。最后,基于所提出的解析解给出了锚杆的参数优化设计方法并给出算例。上述研究成果可为渗流隧道的锚注加固设计提供解析理论参考。

摘要：倾倒变形常见于反倾结构边坡,特别在具有软硬互层结构边坡中,甚至可发育为深度上百米的大型滑坡。为进一步探明此类反倾边坡倾倒变形的破坏机制,以及边坡形态结构及岩体力学参数等因素的影响规律,以离心模型试验为原型,结合离散元数值模拟,分析了倾倒变形的形成过程以及在外界扰动下的破坏机制。并通过单因素分析法、正交设计法等,研究了多种因素对反倾边坡倾例变形的影响,通过极差分析获得了各因素的敏感性。通过在岩层内预置大量多边形随机裂隙,数值模拟较好地实现了对破裂面起裂及延展规律的模拟。结果表明:离心模型试验可较好地还原倾倒变形过程,而离散元数值模拟则可对实验结果进行有效的重现与扩展,两者吻合度良好;岩体变形过程存在3个阶段,即起始变形、稳态变形和失稳破坏等阶段;破裂面呈弧形,在变形积累到一定程度后快速形成;边坡可自下而上形成多级破裂面,并伴随岩层的强烈弯曲变形,在外界扰动下,倾倒变形体将由外到内沿不同破裂面形成渐进后退式破坏;多种影响因素中,边坡形态结构影响最大,层面参数次之,软硬岩岩石力学参数的差异影响较小;具体而言,边坡形态与坡体结构对倾倒变形的影响性大小表现为坡角>倾角>坡高>坡形>层厚比>层厚,坡角、倾角、坡高越大,坡形越外凸,软硬岩层厚差越小,倾倒变形越容易发生;边坡变形规模主要受形态结构因素控制,倾角和坡角影响最显著。

摘要：揭示悬臂式抗滑桩间土拱效应的空间分布,有助于桩间距设计及桩间土稳定性控制等技术的发展。采用有限元分析数值模拟方法,通过对悬臂桩后土体的应力及位移进行分析,得到了土拱的三维空间形态及其影响因素。在此基础上,对桩后土体水平方向应力突变峰值点数据进行统计分析,得到了不同桩间距条件下的土拱轴线方程。通过土拱的轴线方程可以判断自然土拱的位置,在桩间自然土拱不同位置布置微桩群,研究微桩布置在不同区域对桩间土稳定性的影响,探究微桩最佳布置区域。同时探索微桩尺寸、弹性模量对其桩间土加固效果的影响规律。

摘要：剖释了传统有限元教学和课程设计方面涉及的缺陷,介绍了Abaqus软件的模拟框架及特点,而后利用此软件提出了《有限元分析及应用》课程教学的应用与探索方法,主要包括理论先导、课堂实践和案例分析实践等实施手段。基于反馈分析结果表明,有限元教学过程中学生对基础理论的理解和工程实践案例的解决能力由于采用Abaqus软件的方案而显著提升,能够达到提高教学质量的目的。