›› 2010, Vol. 31 ›› Issue (7): 2173-2178.

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

非预应力格构锚固机制与优化设计研究

祝启坤1,覃 雯1,盛建豪2   

  1. 1.武汉工程大学 环境与城市建设学院,武汉 430073;2.中国科学院武汉岩土力学研究所,武汉 430071
  • 收稿日期:2009-11-19 出版日期:2010-07-10 发布日期:2010-07-19
  • 作者简介:祝启坤,男,1963年生,硕士,副教授,主要从事岩土工程加固与地质灾害防治等方面的教学和研究。

Study of mechanism and optimization design of non-prestressing frame anchor

ZHU Qi-kun1, QIN Wen1, SHENG Jian-hao2   

  1. 1. School of Environment and Civil Engineering, Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430073, China; 2. Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China
  • Received:2009-11-19 Online:2010-07-10 Published:2010-07-19

摘要:

非预应力格构锚固是集坡面生态防护、浅表层与深层加固于一体的新型边坡加固技术,但目前无论就其加固力学机制,还是工程设计计算方法而言,学术界尚未达成共识。在分析边坡开挖失稳破坏力学过程与稳定性工况的基础上,依据应力扩散原理与Mohr-Coulomb强度理论,探讨了非预应力全长黏结格构锚固通过自主调动稳定区岩土体的力学强度来有效改善不稳定区边坡的受力状态和主动约束边坡不稳定变形持续发展的综合加固机制,包括双向挤密效应、锚拉效应、销钉效应、框箍效应与土拱效应;依照优化设计的基本原理与有关规范,构建了格构框架的优化设计数学模型与相关约束方程;利用Matlab7.0编写了该结构优化模型的自动寻优程序;通过在三峡库区某边坡治理工程中的应用,详细地介绍了其优化设计的计算过程;与基于工程类比法的原设计相比,可达到节省工程造价和优化设计结果的目的。

关键词: 边坡治理, 非预应力, 格构锚固, 机制, 优化设计

Abstract:

Non-prestressing frame anchor is a new slope prevention technology which sets surface ecological protection, shallow and deep reinforcement in one, but regardless of its reinforcing mechanism, or engineering design method, academia has not yet reached a consensus. On the basis of analysis of failure mechanism and stability operating during slope excavation, according to stress dispersion principle and Mohr-Coulomb strength theory, the reinforcing mechanism of non-prestressing frame anchor is discussed, including two-way compaction effect, anchor-pull effect, pin effect, skeleton-hoop effect and soil arching effect. These comprehensive effects can effectively improve the loading states of slope and actively constrain the deformation of slope in unsteady zone by initiatively transfering the mechanical strength of steady zone. According to the general principles of optimization design and relevant codes, the optimization design model of frame structure and associated constraint equations are constructed. The automatic optimizing programs of the model are compiled in Matlab7.0. The processes of optimization calculation are detailedly introduced by the practical application of a slope treatment project in the Three Gorges Area. The optimization design method can achieve savings in project cost and the purpose of optimization design results comparing with original design based on analogue method.

Key words: slope treatment, non-prestressing, frame anchor, mechanism, optimization design

中图分类号: 

  • U 416.1
[1] 李剑, 陈善雄, 余飞, 姜领发, 戴张俊. 预应力锚索加固高陡边坡机制探讨[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 707-713.
[2] 史吏, 胡东东, 蔡袁强, 潘晓东, 孙宏磊, . 增压式真空预压吹填淤泥孔压 实时响应及加固机制初探[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 185-193.
[3] 于丽, 吕城, 段儒禹, 王明年, . 考虑孔隙水压力及非线性Mohr-Coulomb破坏准则下浅埋土质隧道三维塌落机制的上限分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 194-204.
[4] 朱雷, 黄润秋, 陈国庆, 严明, . 岩质斜坡中缓倾角破裂系统形成演化的 力学模式研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 53-62.
[5] 楼烨, 张广清. 压裂液黏度对循环水力压裂影响的试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 109-118.
[6] 闫国强, 殷跃平, 黄波林, 张枝华, 代贞伟, . 三峡库区巫山金鸡岭滑坡成因机制与变形特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 329-340.
[7] 谢芸菲, 迟世春, 周雄雄, . 复杂环境中大规模桩筏基础的优化设计方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 486-493.
[8] 丁长栋, 张杨, 杨向同, 胡大伟, 周辉, 卢景景, . 致密砂岩高围压和高孔隙水压下渗透率 演化规律及微观机制[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3300-3308.
[9] 邓红卫, 罗益林, 邓畯仁, 伍礼杰, 张亚南, 彭述权. 微生物诱导碳酸盐沉积改善裂隙岩石防渗 性能和强度的试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3542-3548.
[10] 杜长城, 祝艳波, 苗帅升, 高明明, 祝俊华, 赵法锁. 三趾马红土失水收缩裂缝演化规律研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3019-3027.
[11] 王东星, 肖杰, 李丽华, 肖衡林, . 基于碳化-固化技术的武汉东湖淤泥 耐久性演变微观机制[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3045-3053.
[12] 张传庆, 刘振江, 张春生, 周辉, 高阳, 侯靖, . 隐晶质玄武岩破裂演化及破坏特征试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2487-2496.
[13] 冯君, 王洋, 吴红刚, 赖冰, 谢先当, . 玄武岩纤维复合材料土层锚杆抗拔性能 现场试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2563-2573.
[14] 周小文, 程 力, 周 密, 王 齐, . 离心机中球形贯入仪贯入黏土特性[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1713-1720.
[15] 王东星, 肖 杰, 肖衡林, 马 强, . 武汉东湖淤泥碳化-固化试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1805-1812.
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  Discussed   
[1] 刘小文,常立君,胡小荣. 非饱和红土基质吸力与含水率及密度关系试验研究[J]. , 2009, 30(11): 3302 -3306 .
[2] 黄建华,宋二祥. 大型锚碇基础围护工程冻结帷幕力学性态研究[J]. , 2009, 30(11): 3372 -3378 .
[3] 王观石,李长洪,陈保君,李世海. 应力波在非线性结构面介质中的传播规律[J]. , 2009, 30(12): 3747 -3752 .
[4] 王朝阳,许 强,倪万魁. 原状黄土CT试验中应力-应变关系的研究[J]. , 2010, 31(2): 387 -391 .
[5] 邓 琴,郭明伟,李春光,葛修润. 基于边界元法的边坡矢量和稳定分析[J]. , 2010, 31(6): 1971 -1976 .
[6] 万少石,年廷凯,蒋景彩,栾茂田. 边坡稳定强度折减有限元分析中的若干问题讨论[J]. , 2010, 31(7): 2283 -2288 .
[7] 闫 铁,李 玮,毕雪亮. 基于分形方法的多孔介质有效应力模型研究[J]. , 2010, 31(8): 2625 -2629 .
[8] 刘 嘉,王 栋. 正常固结黏土中平板锚基础的吸力和抗拉力[J]. , 2009, 30(3): 735 -740 .
[9] 徐维生,柴军瑞,陈兴周,孙旭曙. 岩体裂隙网络非线性非立方渗流研究与应用[J]. , 2009, 30(S1): 53 -57 .
[10] 赵尚毅,郑颖人,李安洪,邱文平,唐晓松,徐 俊. 多排埋入式抗滑桩在武隆县政府滑坡中的应用[J]. , 2009, 30(S1): 160 -164 .