軟巖隧道錨變形破壞機(jī)理縮尺模型試驗(yàn)研究.pdf

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1、第33卷第10期長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)Vol.33No.102016年10月Journa里ofYangtzeRiverScientificResearchInstituteOct.2016doi：10.11988/ckyyb.201508322016,33(10)：67-71軟巖隧道錨變形破壞機(jī)理縮尺模型試驗(yàn)研究周火明a，李維樹％王帥b,吳相超a，王中豪°，(長(zhǎng)江科學(xué)粽a.重庚分除重慶400026;b.水利部.翁土為爭(zhēng)與3；襄重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武&430010)摘要:為了研究軟巖中隊(duì)道錨變鍛破壞機(jī)規(guī)及破壞模式，通過(guò)對(duì)隧道錨現(xiàn)場(chǎng)1:1〇霉：R模型進(jìn)行超載破壞試驗(yàn)f:對(duì)加?過(guò)程中錨體_的夕卜

2、觀歲形、內(nèi)觀變班、鉆孔測(cè)斜以及破壞裂縫迸行分析，廉得了錨體橇型霜推力雜用下載荷-變寧全過(guò)程曲線以及變形破壞特征,并結(jié)合數(shù)值模擬的超載試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了綜合分析。研究成果表明:錨體模麵變形破壞垂過(guò)栽類姐于敏巖載德試驗(yàn)蜜形截壞3個(gè)階段,?鋪塞體底都與巖體接觸面部位受拉剪破壞形成破壞底邊界，錨寨體上_體受錨塞體向上擠壓形成縱向拉裂縫以及與錨塞體成約45。栗角的剪裂縫。隧道錨極限承載能方食要取決.于e猶寒體底界商以.IJj部.巖體抗拉能力和揀剪能_力。關(guān)鍵詞:隧道錨；縮反稿蓮試驗(yàn);數(shù)值模擬.矣形披壞機(jī)理；破壞模_式：中圖分類號(hào):U443_..24文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1001-548

3、5(2016)10-0067-05_致，邊界條件相似，試驗(yàn)在地表進(jìn)行,巖體為天然含水狀態(tài)&錨碇體基巖巖性為侏羅紀(jì)上統(tǒng)遂寧組1研究背景(J3sn)紫紅色泥巖，中等風(fēng)化。巖M產(chǎn)狀110°乙7°，隧道式錨碇(簡(jiǎn)稱隧道錨)相對(duì)童力式錨旋來(lái)說(shuō)發(fā)育2組陡傾角節(jié)理。錨碇體形狀、模塑尺寸經(jīng)濟(jì)且環(huán)保，在大跨度懸索橋建設(shè)中越來(lái)越多地得到以及埋深按實(shí)橋隧道錨碇1:1〇比例縮?。▓D2)。采用s對(duì)于隧道錨變形破壞機(jī)理研究，主要通過(guò)室內(nèi)錨碇由前錨室、錨碇體(錨室）、后錨室組成，錨碇體石膏模型試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)縮尺模塑試驗(yàn)、數(shù)值模擬分析等手段進(jìn)行_前程鴻鑫和夏才初[1—4等人對(duì)廣東虎門大橋進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)縮尺模型試驗(yàn)

4、研究,論于試驗(yàn)結(jié)果對(duì)錨碇系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究;朱杰兵等[3]對(duì)四渡河特大懸索橋的現(xiàn)場(chǎng)縮尺模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，得到了隧道鋪?lái)值拈L(zhǎng)期安全系數(shù)和瞬時(shí)承載力;董志宏等[4]用數(shù)值模擬對(duì)矮寨大橋隧道錨圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行了分析;胡波等通過(guò)數(shù)值模擬進(jìn)行了壩陵河特大巖錨懸索橋隧道錨破壞模式的研究。但由于種種圖1隧道錨1:10縮尺模型試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)Fig.1Photoof1：10scaletunnel-type原因，現(xiàn)場(chǎng)縮尺模型試驗(yàn)大多未能達(dá)到破壞，也就難anchoragemodeltest以對(duì)隧道錨變形破壞機(jī)理和破壞模式進(jìn)行i更加深人的研究。本文針對(duì)軟巖中隧道錨變形破壞機(jī)理問(wèn)題,開展現(xiàn)場(chǎng)1:1

5、0縮尺錨體模型的超載破壞試驗(yàn)和數(shù)值模擬分析，以期對(duì)軟巖中隧道錨變形破壞機(jī)理及破壞模式獲得更深人的認(rèn)識(shí)。2縮尺模型試驗(yàn)及成果分析2.1縮尺模型試驗(yàn)縮尺模型試驗(yàn)在某實(shí)橋現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施（圖1)，現(xiàn)場(chǎng)縮尺錨體模型試驗(yàn)的地質(zhì)條件與實(shí)橋錨碇基本一model*sgeometrysizeandburieddepth收稿日期：2015-10-08;修回日期:2016-01-16作者簡(jiǎn)介:周火明（1963-)，男，湖北新洲人，教授級(jí)高級(jí)工程師，碩士，主要從事巖石力學(xué)特性試驗(yàn)研究方面的工作,（電話)027-82820726(電子信箱）1152259016@qq.com。68長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào).2016年斷

6、面為城門洞形，前錨面尺寸1mxl后錨面尺寸2.3內(nèi)觀變形分析為1.4mxl.4m。前鋪室長(zhǎng)度為1.8ras錨碇體長(zhǎng)度錨體模型內(nèi)觀變形觀測(cè)沿推力方向布置6個(gè)鉆6ra:_，平均埋深約3.5m?？?Zkl—讓6)，埋設(shè)多點(diǎn)位移計(jì)觀測(cè)深部巖體沿推力加載方式采用后推法，千斤頂加載，伺服控制，方向變形;在地表布置10個(gè)鉆孔Uk7—zkl6)，觀測(cè)雙錐推力1P與設(shè)計(jì)拉力方詢一致,P的大小為深部巖體鉛直方向變形?，測(cè)斜鉆孔觀測(cè)點(diǎn)布置為2個(gè)2160kN。外觀變形和內(nèi)觀變形分別采用光柵式傳(XI，X2)9鉆孔布置及孔內(nèi)多點(diǎn)位移計(jì)布置見圖5感器、多點(diǎn)位移計(jì)和鉆孔傾斜儀等進(jìn)行觀測(cè)。所示刀載荷試驗(yàn)按

7、IP，2.25P，3.5P，4.75P，6P,7P,…，分級(jí)加載，加載至U.5P時(shí)破壞，此吋K力能墓本維持，但變形顯著増大，錨體周圍裂縫顯著擴(kuò)展，錨體模型達(dá)到破壞的極限。，鉆孔位置2.2外觀變形分析錨體f莫型外觀變形包括前錨面沿推力方向變形和地表鉛直方向上抬變形，測(cè)點(diǎn)布置見圖3，外觀測(cè)點(diǎn)變形與載荷關(guān)系全過(guò)程曲線見圖4，其全過(guò)程變形破壞過(guò)程類似于軟巖載荷試驗(yàn)。載荷7P前，荷載-變形曲線呈線性;7P后變形増大，至10P變形約増大1倍，進(jìn)入屈服階段;11.5P變形迅速増大，西錨最大變形超過(guò)48mm(見圖4(g)中箭頭所指