龙王塘水库大坝预应力锚固工程数值模拟研究
快速拉格朗日差分分析法 预应力锚固技术 数值模拟 应力改善 坝型优化
快速拉格朗日差分分析法论文：预应力锚固技术在水工重力坝中的应用研究【中文摘要】世界上首例预应力锚固工程即是应用于阿尔及利亚舍尔法坝的加高加固工程,这就是预应力锚固技术与水工结构工程的渊源。
随着国内外预应力锚固技术的发展和相关规范的完善,现在预应力锚固工程用于水工大坝可解决如下除险加固问题：提高大坝坝基抗滑稳定；加固补强坝体裂缝或局部损坏；抵抗上浮力,削减坝踵拉应力；提高整体稳定性等。
本文考虑此技术在水工领域的广泛应用与发展前景,学习了预应力锚索技术的基本理论,探索研究了目前应用比较成熟的预应力锚索数值模拟方法,结合算例及工程实例,应用有限差分法对预应力锚索单锚、群锚进行模拟计算及研究。
进行数值模拟时,利用ANSYS软件对复杂模型的建模及网格划分功能,以及FLAC3D软件在预应力锚固模拟方面的成熟应用,在研究了预应力锚固机理的基础上,对龙王塘水库重力坝预应力锚固工程也进行了模拟研究。
此后又研究了预应力群锚应用于中等均质重力坝的加固效果及影响,以此改善坝体及坝踵的应力条件,还有可能优化坝体的剖面设计。
【英文摘要】Sherfar dam heightening and strengthening engineering,in Algeria,is the first prestressed anchor engineering of the world. Along with the development of the prestressed anchorage te-chnology and perfection of relevant rules,the application of prestressed tendons,to the emerg-encyeliminating and dam strengthening work,can solve the following questions:improving the stability against sliding of dam base,strengthening the body crack of dam or localdamage,res-istance on buoyancy,reducing tensile stress of dam...【关键字】快速拉格朗日差分分析法预应力锚固技术数值模拟应力改善坝型优化【英文关键字】Fast lagrangian Analysis of Continua The Prestressed Anchorage Technology Numerical Simulation Improve the Stress Dam type optimizing【索购全文】联系Q1：138113721 Q2：139938848【目录】预应力锚固技术在水工重力坝中的应用研究摘要4-5ABSTRACT5 1 绪论8-14 1.1 研究背景8-10 1.2 预应力锚固技术的发展及研究概况10-11 1.2.1 发展概况10 1.2.2 研究概况10-11 1.3 预应力锚固技术的应用领域11-12 1.4 本文技术路线和主要工作12-14 1.4.1 技术路线12 1.4.2 主要工作12-14 2 FLAC3D基本原理14-21 2.1 概述14 2.2 计算基本原理14-18 2.2.1 有限差分法15 2.2.2 混合离散法15-16 2.2.3 求解过程16-18 2.3 本构关系18-21 2.3.1 本构模型18-19 2.3.2 本构模型的选择19-21 3 预应力锚固机理及数值模拟技术21-31 3.1 预应力锚索的锚固机理分析21-22 3.1.1 应力状态改善机理21 3.1.2 剪涨效应机理21-22 3.1.3 增韧止裂机理22 3.2 预应力锚索的群锚效应分析22-23 3.2.1 表层岩体的应力改善机理22-23 3.2.2 内锚固端应力集中现象23 3.2.3 岩体在群锚作用下产生的泊松效应23 3.2.4 软弱夹层的固结效应机理23 3.3 预应力锚固数值模拟23-30 3.3.1 岩体模型23-24 3.3.2 锚索单元模拟24-25 3.3.3 数值模拟算例25-30 3.4 小结30-31 4 龙王塘水库重力坝预应力锚固工程数值模拟研究31-42 4.1 工程综合说明31-32 4.1.1 工程概况31 4.1.2 工程水文31-32 4.1.3 工程区地质32 4.2 工程任务与设计32-36 4.2.1 工程任务32-33 4.2.2 预应力锚索加固工程方案设计33-36 4.3 预应力锚固工程方案三维数值模拟36-39 4.4 研究方案三维数值模拟39-41 4.5 小结41-42 5 预应力锚固技术对重力坝坝型优化的数值模拟研究42-48 5.1 研究模型及研究结果42-45 5.2 工程实例模拟45-47 5.3 小结47-48 6 结论与展望48-50 6.1 结论48-49 6.2 展望49-50参考文献50-52攻读硕士学位期间发表学术论文情况52-53致谢53-55。
地下工程预应力锚杆支护数值模拟分析
地下工程预应力锚杆支护数值模拟分析摘要：现有支护方式、支护构件和协同支护理论为基础，在不考虑原岩应力的条件下，应用FLAC3D模拟软件对锚杆、锚索不同预应力值匹配方案进行模拟支护，获得合理预应力值匹配方案，并进行实地实验，获得良好支护效果。
关键词：协同支护；预应力；数值模拟前言我国煤炭企业支护成本高的主要原因：一是受锚杆预应力低影响，巷道开挖后，无法向巷道围岩提供足够大的及时支护力，围岩失去承载能力，增加锚杆支护密度；二是一味追求高强度、高刚度的支护构件，并未考虑各支护材料之间的协同，加大施工难度和增加支护材料浪费，降低掘进效率，间接增加支护成本。
1 锚杆、锚索预应力协同支护原理1.1 协同支护原理协同支护是基于对各支护构件中各因素考虑，合理匹配各个因素，使得充分发挥各支护材料的性能与作用，所产生的总力量远大于各支护材料的力量总和，充分体现协同支护的优越性与支护本质。
协同支护可分为广义协同支护和狭义协同支护。
而广义协同支护包括围岩、环境与支护体的协同效应、不同支护体的协同效应以及同一支护体支护参数间的协同效应。
1.2 锚杆、锚索预应力协同支护原理锚杆、锚索协同支护被作为协同支护的重要组成部分，由于预应力值对协同支护至关重要，因而将二者的预应力值匹配作为主要变量进行研究。
巷道开挖后，预应力锚杆及时向巷道围岩提供支护力，改变顶板受力状态，抑制锚固区围岩产生离层、滑动和新的裂纹等，使围岩处于受压状态，形成组合梁结构提高围岩抗压和抗剪能力。
2 杆锚索预应力值匹配方案模拟2.1 模拟方案在不考虑原岩应力的条件下，应用有限差分计算软件FLAC3D对锚杆、锚索预应力引起的锚杆、锚索预应力场进行模拟，通过在巷道围岩中形成的压应力值和压应力场范围求得二者合理预应力匹配值。
巷道为矩形，宽×高=3.0m×2.0m，巷道直接顶、基本顶分别为粉砂岩、泥岩，平均厚度分别为3.26、30.85m。
巷道布置在煤层中，沿顶板掘进。
浅析龙王塘水库除险加固工程中的加固与防渗技术
銎：塑媳．浅析龙王塘水库除险加固工程中的加固与防渗技术陈磊(大连市自来水集团有限公司，辽宁大连116000)睇}要】帷幕灌装、预应力锚索加固及沥青混凝±挂强防渗技术的综合应用，极大的提高了龙王塘水库大坝的抗渗能力和靛．倾覆能力，排除了坝体的安全隐患。
哄键词]帷幕灌浆；锚索加固；沥青混凝主挂掘防渗龙王塘水库位于大连市旅顺口区龙塘镇官房村，是一座以城市供水为主，兼顾防洪的中型水利枢纽工程。
该水库枢纽工程由挡水坝段、溢流坝段、土坝段、取水塔四部分组成。
龙王塘水库始建于1920年8月，于1925年3月竣工使用。
该水库运行了80多年，存在许多病险问题，2005年4月被水利部大坝安全管理中，懈定为三类坝。
该水库存在的主要病险问题是：重力坝防浪墙顶高程、土坝项高程和坝心墙高程不满足防洪标准要求，挡水坝段右坝肩有一竖向裂缝，坝顶防浪墙及下游防护墙出现裂缝、错位现象；下游坝面局部有裂缝：大坝混凝土的老化现象严重，挡水坝段右侧出现渗漏现象等。
该工程由大连市工程地质勘察公司做地质勘察；由大连市水利设计院做初步设计。
经大连市发改委批复后，确定建设内容如下：土坝加高培厚，坝顶设防浪墙，下游护坡采用草皮护坡：重力坝防浪墙、路面拆除重建；大坝E游坝面挂沥青混凝土板，下游坝面局部修补：增设坝踵预应力锚索，对坝体裂缝灌浆处理，坝基帷幕灌浆处理等。
其中最为重要的技术环节是坝体和坝基的帷幕灌浆、重力坝段的锚索加固及上游坝面的沥青砼挂板防渗。
对该工程中的三大技术环节的实际应用做简要分析如下：1坝体及坝基的帷幕灌浆作业帷幕灌浆的主要技术应用：钻孔采用地质钻机钻进，开口孔位与设计位置偏差不大于1O c m，钻具采用金钢石或硬质合金钻头。
钻孑L孔壁应平直完整。
钻机安装必须平正稳固：钻孔应埋设孔口管：钻机立轴和孔口管方向必须与设计方向一致。
并在钻孔过程中随时观测，及时纠偏。
终孔后应进行测斜，若钻孔偏差超过设计值时，应按监理^指示采取其它补救措旌，或报废原孔，重新钻孑Lo钻孔时对岩层、岩性及孔内各种情况进行详细记录并采集岩芯归类封存。
预应力锚杆及其作用机理的数值模拟
拱， 并 推 导 了该 加 固拱 厚 度 与 锚杆 长 度 的 近 似 关 系 。最 后 对 预
应力锚杆的多种作用机理进行 详细 总结 ， 可 以得 出， 高预 应力
４ 结 语
２ ） 在低 围压下 ， 围岩的强 度对围压 非常敏感 ， 较 小的 围压
即可使 围岩的强 度有较大 的提升 。尤其是巷道周 边 ， 围岩的径
为锚杆施加 的预 紧力 对于巷道 的支 护起 到的作 用非常 关 键， 本文通过数值模拟软件 Ｆ Ｌ Ａ Ｃ ３ Ｄ数值模拟 了端锚锚杆 预应
具有粗大孔的材料 因其水分不易存 留， 其吸水率 常小于孔
隙率 ； 而那些孔 隙率较 大 ， 且 具有细 小开 口连 通孔 的亲 水性材 料具有较大的吸水能力 。材料内部除了孔 隙的多少 以外 ， 孔隙 的特征状态也是影响其性 质 的重 要 因素之一 。材 料 的孔 特征
生冻融循环 的现象造成破 坏。
技 术研 发
Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ ０ Ｌ ｏ ＧＹ Ａ Ｎ Ｄ ＭＡ Ｒ Ｋ Ｅ Ｔ
Ｖ ０ 【 ＿ ２ ２， ０ ． ７， ２ ０ｌ ５
径 向围压 ， 使围岩的受力状态恢 复为 三 向应 力状态 ， 从 而提 高
围岩的残余强度 ， 提高了围岩的 自承载能力 。
成 了统一 的锚 固体 ， 具有一定 的承载能力 。
向应力几乎为 ０， 锚 杆群 向围岩施 加 的径 向围压 ， 使 其强度 得
到较大提升 。 ３ ） 锚杆杆体本身具有较强 的抗剪ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ用 ， 锚杆群 与围岩组 成 的锚 固体 ， 具有较大 的抗 剪切强 度 ， 减 小 了围岩切 向应力集 中
深基坑超前钢管桩复合预应力锚杆支护数值模拟研究
深基坑超前钢管桩复合预应力锚杆支护数值模拟研究一、前言随着我国经济的快速发展，城市建设日新月异，高层建筑、地下工程等建筑工程在城市中占据越来越重要的地位。
然而这些建筑工程的建设过程中，基坑工程的安全问题一直是困扰工程技术人员的一个难题。
基坑工程作为土木工程的重要组成部分，其安全性和稳定性直接关系到建筑物的质量和使用功能。
因此研究基坑工程的支护技术，提高基坑工程的安全性和稳定性具有重要意义。
深基坑工程是一种特殊的基坑工程，其特点是基坑深度较大，施工难度较高，支护结构复杂。
在深基坑工程中，钢管桩复合预应力锚杆支护作为一种常用的支护结构形式，因其良好的抗拉强度、刚度和抗变形能力，被广泛应用于深基坑工程的支护设计中。
然而由于深基坑工程的复杂性和不确定性，钢管桩复合预应力锚杆支护结构的性能和可靠性仍然存在一定的问题。
为了解决这些问题，本课题对深基坑超前钢管桩复合预应力锚杆支护结构进行了数值模拟研究。
通过对钢管桩复合预应力锚杆支护结构的数值模拟，可以更好地了解其受力特点、变形规律以及承载能力等方面的性能，为深基坑工程的设计和施工提供理论依据和技术支持。
本课题的研究方法主要包括有限元法、ABAQUS软件等。
通过对钢管桩复合预应力锚杆支护结构的数值模拟，可以对其在不同工况下的受力性能进行分析和评价，从而为优化钢管桩复合预应力锚杆支护结构的设计提供依据。
同时本课题还将对实际工程中的深基坑超前钢管桩复合预应力锚杆支护结构进行现场测试和实测数据采集，以验证数值模拟结果的准确性和可靠性。
1.1 研究背景和意义随着城市建设的不断发展，深基坑工程在各个领域得到了广泛应用。
深基坑工程具有施工周期长、安全风险高、技术要求严格等特点，因此对深基坑支护结构的设计和施工提出了更高的要求。
钢管桩复合预应力锚杆支护作为一种常用的深基坑支护结构，具有较高的承载能力和较好的抗震性能，但其在实际工程中的应用仍存在一定的问题，如钢管桩与土体之间的粘结强度不足、锚杆的抗拔力难以保证等。
基坑支护锚索预应力损失数值模拟
基坑支护锚索预应力损失数值模拟通过FLAC3D建立了一个桩锚体系的数值模型，并对模型计算结果的水平位移和竖直位移加以分析，说明建立的模型较适合，得到了比较理想的结果。
通过总结现场施工理论，可为指导后续类似工程建设参考。
预应力锚索自工程应用以来，已经越来越频繁地应用于众多的实际工程中，包括水利水电、矿山、公路铁路及大多数的基建工程中，可以说预应力锚索及其支护体系已经成为边坡和基坑支护的主要手段之一。
预应力锚索凭借其在改善边坡岩土体应力分布，提高岩土体的整体的承载力和完整性方面发挥越来越重要的作用，已经广泛应用于世界各地。
但锚索预应力的损失及其影响因素的作用机理仍然不是特别明确，尤其是对于较破碎岩土体的边坡，与工程实践相比还有很多不足，缺乏深入系统的理论研究，并且近几年的预应力锚索边坡因锚索失效导致的滑坡也造成了极坏的社会影响。
1工程概况旧城及棚户区改造项目位于贵阳市，场区东侧紧邻河滨公园，交通便利。
该项目所在场地按建设需要划分为3个地块，其上拟建有7栋单体建筑，规划用地面积65986m2，总建筑面积557007.4m2，建成后将成为贵阳市的地标级城市综合体。
开挖后的基坑深度大于30m，将形成高度（19.0~38.3m）不等的基坑边坡。
场地基岩为较破碎的白云岩，属于碳酸盐岩系，且位于岩溶发育地段，不良地质作用一般发育，场地复杂程度为二级（中等复杂场地）；场地岩土种类较多，主要为杂填土，红粘土、强风化白云岩及中风化白云岩，性质变化较大，地基等级为二级（中等复杂地基）。
1.1周边环境工程位于贵阳市瑞金南路旁，北侧临贵州省总工会及一在建高层（31层），南临瑞花巷旁（人员非常密集），西侧为花溪大道。
工程周边环境较为复杂，边坡安全等级均为一级。
1.2地层构造及岩性本场地位于贵阳向斜北部、图云关断层的西侧、五里关背斜的东侧，呈单斜缓倾构造，场区岩体节理较发育，岩体较破碎。
1.3水文条件（1）地表水场区原为商业用地，场地内无地表水。
边坡预应力锚索加固的数值模拟方法研究
RESEARCH ON METHOD OF NUMERICAL SIMULATION OF PRESTRESSED ANCHOR CABLE IN SLOPE
LI Ning1 2，ZHANG Peng1，YU Chong1
，
(1. Institute of Geotechnical Engineering，Xi′an University of Technology，Xi′an，Shaanxi 710048，China； 2. State Key Laboratory of Frozen Soil Engineering，Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute， Chinese Academy of Sciences，Lanzhou，Gansu 730000，China)
(a) 两点集中力法
3
预应力锚固数值模拟方法的改进
笔者通过近几年对小湾饮水沟堆积体、拉西瓦
2 变形体、大柳树厂房上游边坡、马来西亚巴贡引 水发电系统上下游边坡、锦屏水电站坝肩边坡稳定 性分析中研究探索，先后提出过两种预应力锚固模 拟方法，这两种方法均是在原有两点集中力法的基 础上，致力于解决锚索模拟中刚度贡献问题。 3.1 后续张拉补偿法 该方法对预应力锚索的自由段模拟仍采用集中 力模型，即在锚索自由段两端节点上加一对等值反 向的作用力(或锚头处采用均布力反压)。根据开挖 台阶不断下切，预应力锚索的刚度作用采用应力补 偿方法实现，即后续补偿力通过数值仿真分析出围 岩锚固后在外荷载下的变形，然后再利用这一变形 反算出补偿力增量，在下一次施工中用“附加预应 力”来模拟它。基本假定预应力锚索对围岩刚度影 响忽略不计，则后续开挖后，锚索处的新增变形引 起的锚索预应力增加 ∆F ： ∆d EA0 ∆F = I0 3.2 集中力+杆单元方法——复合杆单元法 该方法为了克服上一方法工作量大的缺点，通 (1) 过锚索张拉阶段自由段锚杆单元不激活，在自由段 两端施加一对反向集中力或坡面锚头施作等值均布 压力；待锚索锁定下台阶开挖变形阶段，再将锚索 单元激活，使锚索刚度发挥作用约束边坡的后续变 形。 该方法借鉴了两点集中力法与只承拉不承压杆 单元法中可取之处，即吸收了两点集中力模拟锚索 应力贡献优势，同时又通过激活杆单元时间控制来 达到只承拉不承压杆单元的锚索刚度贡献的相同功
探讨预应力锚杆施工技术在大坝加固工程中的应用
赵 锦 华
（ 洙赵 新河 流域 工程 管理 处 菏 泽 ２ ７ ４ ０ ０ ０ ）
【 摘 要】 在浮 岗水库加 固工程 中， 为 改善厂房 的受力条 件， 在顶拱及边墙相 应的不稳定 区域布 置 了预应力锚杆 。
本文详细分析 了预 应力 锚杆的施工方案和施工技 术， 以供 同行参考 。
１ ． ３ 预 应 力 锚 杆 的具 体 布置 情 况
在 设 计 阶 段 针 对 主 厂 房 两 侧 的边 墙 、 主 变 室 的 顶
拱 位 置 等 采 取 预 应 力 锚 杆 施 工 技 术 进 行 加 固 。在 这 当
中 主厂 房 两侧 边 墙 一 共 使 用 １ ７ ０根 预 应 力 锚 杆 ， 主 变 室 的顶 拱 位 置 使 用 ６ Ｏ根 ， 此 外 还 在 安 装 场 的拱 角 位 置
２ 预 应 力树脂 锚杆 施 工工 艺
２ ． １ 施 工 过 程 中主 要 的技 术 参 数 设 置
２ ． １ ． １ 钻 孔 深度
浆管， 浆 液的拌制 一定要 严格地根 据规定 的配合 比进 行， 当排气管连续 ５ ｍ ｉ ｎ排出与注浆浓度一致 的浆液并 且没有 出现气泡之后 ， 取 出浆液 ， 封堵排气 。
标 的误 差控 制 在 １ ０ ｅ ｍ以 内， 将 源自效 孔 深 的超 深 控 制 在
２ ０ ｅ ａ 以 内 。在 实 际 的 施 工 过 程 中利 用 液 压 多 臂 台 车 ｒ 进行 造 孔 ， 由于 孔 深 的 控 制 较 难 ， 因 此需 要 在 完 成 钻 孔 之后对 每一个孑 Ｌ 进 行 细 致 的检 测 ， 确 定 树 脂 锚 固剂 所 需要 的 数 量 。 ２ ． １ ． ２ 杆 径 与 孔 径 的 确 定 方 法
论水库环境溢洪道预应力锚索施工
清洗钻孔 ， 使孔 内的粉尘水 体等杂物清理 干净 ， 保证钻孔灌浆后 ， 达到设计要求 ， 真正让我们 的防洪系统起到作 用。同时 ， 我们也要
科 技 论 文 与 案例 交流
论水 库环境溢洪道预应 力锚索施工
郑建丽
（ 云南省大理市水利水 电规划设计队
摘 要： 近年 来 ， 全球 地 质 波 动 频 率 ， 气 象 变化 差 异 幅
云南大理
６ ７ １ ０ ０ ０ ）
确认无误后再用高压 风吹孔 ， 人工缓缓将锚 索体放人孔 内 ， 用 钢 尺量 出孔外露 出的钢绞 线长度 ， 计算孔 内锚 索长度 ， 确保锚 固长 度。 锚索体放入锚孑 Ｌ 后就开始灌浆 ， 采用水泥砂浆 。 现实用浆量一 般要大于理论的注浆量 ， 一般 以锚具排气孔不再排气且 孔 口浆液
溢出浓浆作为灌浆完成 的标准 。接着制作地梁 。地梁也用混凝土 浇注 。最近进行锚 索张拉及锁定 、 封锚 。张拉的测验需 要进 行两 次， 二者之 间相隔 ６到 １ ０天。张拉测验完成后 ， 把 留出的钢 绞线
度加强 ． 使得 洪 水 泛滥 。我 们 国家 受 洪 水 隐 患 的影 响 也 不 小。 特 别 是 近 两年 ， 到 处 洪水 泛 滥 ． 给 当地 居 民的 生 活 与农 作 带 去 了极 大 的伤 害 ， 如 ９ ８抗 洪 等 。 本 来水 库 是 用 来 灌溉 良田 、 发 电等 为 民造 福 ， 可是 “ 碰 上” 大 暴 雨 天 气 的 时候 ， 这 水 库 就 变成 了 “ 魔鬼” ． 吞 没 了 老 百姓 的 农 田 ， 夺 走 了人 们
我们的好帮手 ． 才 能 为 国 家做 出贡 献
留下一定 长度 ， 把多余部 门减去后 ， 用水 泥净 浆把锚头等空 隙部
预应力锚索锚固效应数值模拟分析
Ｔｅ ｍ ， ｉ ｎｇ ｕ Ｂｕｒ ａ ｅ ｏｇ ｎｄ Ｍ ｉ ｒ ｌＲ ｅ ｏ ｃ ｓ Ｘ ｕｚ ｏｕ， ｉ ｎｇ ｕ ２ ０ ａ Ｊａ ｓ ｅ ｕ ｏｆＧ ｏｌ ｙ ａ ｎｅ ａ ｓ ｕｒ ｅ ， ｈ Ｊ ａ ｓ ２１ ０４， Ｃｈｉ ） ｎａ
第 ｌ Ｏ卷 第 ４期
２１ ０ ０年 １ 月 ２
徐 州 建 筑 职 业 技 术 学 院 学 报
Ｊ ＯｕＲＮＡＩ ＯＦ ＸＵＺＨＯＵ ＮＳ ＴＵＴＥ ＯＦ ＡＲ Ｉ ＴＩ ＣＨＩ ＴＥＣ ＴＵＲＡＩ ＴＥ ＣＨＮＯＬ ＯＧＹ
Ｖ０ Ｊ ０ ｏ ４ ｌ １ Ｎ ．
Ｄｅ．２ １ ｃ ０ ０
预 应 力 锚 索 锚 固 效 应 数 值 模 拟 分 析
郁 浩 侯 圣 权 。 李 忠 宝。 ， ，
（１ 徐 州 市 交 通 规 划 设 计 研 究 院 ， 苏 徐 州 ２ １ ０ ． 江 ２ ０ ０；
２安徽 省 煤炭 科学 研 究 院 ， 徽 合肥 ２０ ０ ； ． 安 ３ ０ １ ３ 江苏 省地 质 矿产 局第 五地 质 大 队 ， 苏 徐 州 ２１ ０ ． 江 ２ ０ ４）
ｄ ｃ ｅ ｓ ｄ ｇ ｎｅ ａ ｌ ｎ ｔ ｇ ｔｖ — ｘｐ ｅ ｉｌｆ ｒ ， ａ ｄ ｔ ｈｅ ｉ ｔ ｅ ｓ ｔ ａ ｆ ｒ ｅ ｎ ｄ ｐ ｈ ｅ ｒ ａ ｅ ｅ ｒ ｌｙ ｉ ｈｅｎｅ ａ ｉ ｅ ｅ ｏｎ ｎｔａ ｏ ｍ ｎ ｈｅ ｓ ａｒｎｇ ｓ ｒ ｓ ｒ ｎｓ ｅ ｒ ｄ ｉ ｅ ｔ
预应力锚索的三维数值模拟及其锚固机理分析
参考内容
引言
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
预应力锚索是一种广泛应用于岩土工程中的加固措施，可以有效提高岩体稳 定性，防止岩体变形和破坏。然而，预应力锚索的锚固机理较为复杂，涉及到多 个因素，如岩土力学性质、锚固材料特性、锚固深度等。为了更好地理解和应用 预应力锚索，本次演示将对预应力锚索的锚固机理进行深入研究。
预应力锚索的基本结构
6、结果分析：根据试验数据进行分析，评估锚索的锚固性能，为工程设计 提供依据。
四、注意事项
1、试验前应对试验设备进行检查和校准，确保设备的准确性和可靠性。 2、在试验过程中应保证安全，避免因操作不当导致的意外事故。
3、在记录数据时应注意数据的准确性和完整性。 4、对试验结果进行数据分析时应注意数据的可靠性。
在本次演示中，我们将探讨预应力锚索锚固机理的数值模拟试验研究。首先， 对预应力锚索的结构和特点进行简要介绍。其次，针对数值模拟试验的原理和方 法进行阐述，包括有限元法、离散元法等。再次，通过数值模拟试验，对预应力 锚索在不同条件下的锚固效果进行深入研究，包括不同预应力大小、不同锚固段 长度等。最后，对预应力锚索锚固机理进行总结和分析，提出改进意见和建议。
预应力锚索的锚固机理分析
预应力锚索的锚固机理主要包括两个方面：锚索对岩体的约束作用和应力场 的分布特征。
首先，锚索对岩体的约束作用主要包括拉伸约束和弯曲约束。在预应力状态 下，锚索对岩体产生拉伸作用，使岩体处于三向受压状态，从而提高其稳定性。 此外，锚索的弯曲约束作用也可增加岩体的承载能力。
其次，预应力锚索的应力场分布特征也是影响其性能的重要因素。在预应力 作用下，锚索的应力分布不均匀，呈现出两端高、中间低的趋势。此外，锚索还 会对周边岩体产生一定的影响，形成应力场。
预应力锚索加固边坡的数值模拟分析
பைடு நூலகம்
预 应 力锚 索 加 固边 坡 的数 值 模 拟 分 析
Ｎｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓｉ ｍ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａｎａ ｌ ｙｓ ｉ ｓ ｏｆｐ ｒ ｅ ・ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｅ ｄ Ａｎ ｃ ｈｏ ｒ Ｃａ ｂｌ ｅ ｉ ｎ Ｓｌ ｏｐ ｅ Ｒｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｍｅ ｎｔ
ｇ ｒ ｏｕ ｔ ａ ｎ ｃ ｈ ｏ ｒ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ ｇ ｒ ｏ ｕ ｔ ａ ｎ ｃ ｈ ｏ ｒ ｒ ｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｃ ｉ ｎｇ ｓ ｌ ｏ ｐ ｅ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｂ ｙ ｎ ｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎｇ ｔ ｈ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ， ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ －
锚 索具 有 一 定的 优 越 性 关键词 ： 边 坡 工程 ； 预 应 力锚 索 ： 数值模拟 ； 边 坡 稳 定 性 中图分类号 ： Ｔ Ｕ４ ５ ７ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ ｔ 一 ９ １ ０ ７ （ ２ ０ １ ５ ） １ ０ － ０ ０ ４ １ — ０ ４
关志鹏 １ Ｉ ２ 一 。 雷 用１ ． ２ 。 胡 明１ Ｉ ２
（ １ 后 勤 Ｔ 程 学 院军 事 土 木 丁程 系 ， 重庆 ４ ０ １ ３ １ １ ； ２重 庆 市 城 乡 建 没 委 员 会 ， 重庆 ４ ０ ０ ０ １ ４ ； ３岩 土 力 学 与 地 质 环 境 保 护 重 庆 市 重 点 实 验 室 ． 重庆 ４ ０ １ ３ １ １ ） 摘要 ： 结合３ ｚ ． 程 实例 ． 采 用 有 限 元 软 件ＡＮＳ ＹＳ ． 对全粘结拉 力型、 自 由段 非 粘 结 拉 力 型和 压 力 型 预 应 力 锚 索加 固边 坡 进 行 数 值 计 算 ， 并 基 于强 度 折减法原理 ． 计 算 了边 坡 加 固前 后 的 稳 定 安 全 系数 ． 对 预 应 力 锚 索 加 固边坡 的 稳 定 性 进 行评 价 。 结 果表 明 ， 预 应 力锚 索加 固边 坡 后 ， 边坡的 最大 变形 、 最 大竖 向 位 移 、 最 大 塑性 等 效 应 变和 最 大等 效 应 力 均 较 小 ， 迪 坡 塑 性 区很 小 ， 并 且 有 限 元 计 算 得 到 的 稳 定 安 全 系数 满 足 要 求 ， 达 到 了加 固 边 坡 的效 果 ： 压 力型 预 应 力 锚 索 最 大 等 效 应 力 小 于拉 力 型 预 应 力 锚 索 ． 且 全粘 结拉 力 型 预 应 力 锚 索在 滑 带 处 产 生 应 力 集 中 ． 因此 压 力型 预 应 力
预应力锚索加固基坑的三维数值研究
学位论文作者签名： 年月
指导教师签名：
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年月日
摘要
摘要
目前，人们对预应力锚索加固机理的理论研究一直落后于其在工程中的应用，并且， 对预应力锚索加固机理的观点也是五花八门，从而也导致了多种预应力锚索设计计算方 法，但这些设计计算方法都存在着其各自的片面性。基于此，本文结合总参工程兵科研 三所的试验项目，采用三维数值计算的方法，对预应力锚索的加固基坑的机理进行研究。 文章具体内容包括以下几个方面：
① The general traits, calculation principle (finite difference method) and application range of the calculation software FLAC-3D were introduced firstly, then the structure elements consisting in FLAC-3D, especially the cable element were introduced as an emphasis.
关键词： 基坑；预应力锚索；模型试验；数值仿真试验；三维数值分析
i
河南理工大学硕士学位论文
Abstract
At present, the theoretical study on the reinforcement mechanics of pre-tensioned cable is lag behind its engineering application, and further more, there are many viewpoints of its reinforcement mechanics, which has lead to many design methods of the pre-tensioned cable. But all these design methods have their own limitations respectively. In the circumstance, this thesis studies the reinforcement mechanics on the pit foundation of pre-tensioned cable by the method of 3-D numerical calculation in combination with the test item of The Third Scientific Research Institute of the Corps of Engineers of PLA. The content of this paper consists of these following aspects:
龙王塘水库大坝预应力锚固工程数值模拟研究
龙王塘水库大坝预应力锚固工程数值模拟研究
徐雪飞;许劲松;赵鹏;迟颖
【期刊名称】《东北水利水电》
【年(卷),期】2010(028)011
【摘要】FLAC3D软件建立复杂模型的功能有限,利用具有强大建模与网格划分功能的ANSYS软件来实现复杂模型的构建与网格划分,将建好的模型再导入到FLAC3D软件中进行模拟计算,最后将计算结果导到TECPLOT软件中进行后处理分析,以此进行预应力群锚的设计研究.
【总页数】3页(P42-44)
【作者】徐雪飞;许劲松;赵鹏;迟颖
【作者单位】大连理工大学,建设工程学部,水工结构教研室,辽宁,大连,110624;大连理工大学,建设工程学部,水工结构教研室,辽宁,大连,110624;大连市水利建筑设计院,辽宁,大连,116001;大连市水利建筑设计院,辽宁,大连,116001
【正文语种】中文
【中图分类】TV223.2+4
【相关文献】
1.马鞍山水库大坝预应力锚固设计 [J], 刘宏健;吴凤祥
2.预应力锚固技术在龙王塘水库的应用 [J], 迟颖
3.预应力锚索锚固效应的数值模拟研究 [J], 李轼;王科亮;李涛
4.预应力锚固机制数值模拟研究 [J], 王忠昶;杨庆;赵德深
5.预应力锚固在杉木河水库大坝坝基加固中的应用 [J], 兰芙蓉;彭映凡
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龙王塘水库帷幕灌浆及预应力锚索工程
龙王塘水库帷幕灌浆及预应力锚索工程龙王塘水库位于大连市旅顺口区龙王塘街道官房村。
大坝地处东经121度26分5秒，北纬38度55分39秒。
该水库是一座以防洪、城市供水等为主要任务的综合性中型水库。
龙王塘水库所在龙王塘河，主干流起源上游鞍子岭，海拔高程387.9m，坝址以上集水面积37.65km2，河道长度9.08km，河道比降为10.03‰。
龙王塘水库所在流域属温带亚湿润季风气候区，夏无酷暑，冬无严寒，春早多风，秋季凉爽。
多年平均降水量590mm，降水量年际分配极不均匀。
多年平均气温10.4。
最冷在一月，平均气温为-4.8°C，最热在八月，平均气温为24.0°C，年极端最高气温35.3°C，年极端最低气温-21.1°C。
2、工程原由及项目龙王塘水库重力坝混凝土经过多年运行，强度、抗冻性、抗渗性都有所降低，细微裂隙在扩大加深，右坝端已出现竖向裂缝，对大坝整体稳定不利，必须进行做防渗加固处理。
龙王塘水库按100年一遇洪水设计，1000年一遇洪水校核。
水库加固后总库容为1976.24万m3，工程等别为Ⅲ等，相应的永久性水工建筑物级别为：主要建筑物3级，次要建筑物4级。
龙王塘水库枢纽由土坝、混凝土挡水重力坝、混凝土溢流坝、取水塔四部分组成。
0＋000桩号在大坝左端，0＋000~0+106.72段为混凝土溢流坝，长106.72m，堰顶高程28.26m。
0＋106.72~0+266.1段为混凝土挡水坝，长159.38m，顶高程30.75m，防浪墙顶高程31.65m。
0+266.1~0+325.24段为土坝，长59.14m，顶高程31.25 m，防浪墙顶高程32.15m。
取水塔位于0+169.38处。
3、工期管理与质量要求为确保工期目标实现，在施工中采取了如下措施；（1）据确定的施工进度总计划，将其分解成小段计划、周计划，用倒计时的方法安排工期，使计划更贴近与实际。
（2）认真研究施工的逻辑性、工序的合理性、工艺的科学性，确保工程顺利进行。
建筑工程预应力锚杆柔性支护方法的数值分析
建筑工程预应力锚杆柔性支护方法的数值分析【摘要】本文针对建筑工程预应力锚杆柔性支护方法进行了综合了比较，得知有限单元数值分析法最适用于对支护内力分析，它的规范化程序化以及方便模拟土与支护结构的复杂力学行为的优点使他成为应力锚杆柔性支护的首要方法，最后，通过软土地基上路堤的有限元分析法测试了此方法在柔性支护技术的运用。
标签应力；数值分析；有限单元分析法1. 引言目前，建筑工程中用于深基坑支护的方式种类较多，而当前最常用方法的主要是深基坑预应力锚杆柔性支护，它的主要优点是安全系数高、造价低廉、施工便捷且基坑原貌得到有效保持。
自上世纪90年代预应力锚杆柔性支护的概念提出，得到了市场的广泛认可。
本文对应力锚杆柔性支护方法进行了综合分析对比后，最后决定采用数值计算方法对预应力锚杆柔性支护进行分析研究，以达到对支护结构的内力分析[1]。
2. 应力锚杆柔性支护方法优选在对预应力锚杆柔性支护方法选取之前，有必要先介绍一下预应力锚杆柔性支护体系，它是由众多小吨位预应力锚杆(索)、面层、锚下承载结构和排水系统组成的，详细结构参照图2-1所示。
图2-1 预应力锚杆柔性支护基本结构随着应力锚杆柔性支护技术的普遍应用，与之产生的支护技术的计算方法也日渐精湛[2]。
每种方法都有其应用的独特之处，在此，我们将对各种方法进行一个简单比较。
具体详见表2-1所示。
有限单元法因其优点成为应力锚杆柔性支护技术计算数值分析的首选方法。
其主要实现方式是将支护结构与土体都划分为有限的单元，每个单元均可采用特定模型进行分析[3]。
本文提出的建筑工程预应力锚杆柔性支护方法的数值分析，主要是指建筑工程预应力锚杆柔性支护方法的有限单元分析。
3. 数值分析法于建筑工程预应力锚杆柔性支护的运用3.1 有限单元法实现步骤要将数值分析法中的有限单元法运用于应力锚杆柔性支护设计，必须先对有限单元法的实现步骤有一个大致了解，如3-1所示。
3.2 有限单元法实现实例分析本文以软土地基上路堤的有限元分析法作为建筑工程预应力锚杆柔性支护方法的数值分析的实例。
某水库大坝地震反应数值模拟及加固措施
某水库大坝地震反应数值模拟及加固措施
凌和平
【期刊名称】《西部探矿工程》
【年(卷),期】2013(025)002
【摘要】某水库大坝工程勘察样品的试验数据显示:坝体迎水坡砂壳层容重低,当坝址区发生烈度Ⅶ级的地震时,大坝水下部分可能发生液化,导致坝体滑坡.由于几何和材料的非线性,大坝地震反应很难从理论计算得出,而数值方法的优点在于能够较好地模拟复杂的工况,分析大坝的地震反应.为确保大坝在地震作用时的稳定和为大坝的加固措施提供科学的指导,基于水库坝基土体和坝体材料的试验数据,采用非线性动力有限元数值模拟法对大坝的地震反应进行了研究,并提出了迎水坡压重的抗震加固措施,解决了水库蓄水条件下上游坝坡的抗震加固问题.结果可供同行在类似工程的设计加固时参考.
【总页数】4页(P184-187)
【作者】凌和平
【作者单位】镇江市建设工程代建中心,江苏镇江212000
【正文语种】中文
【中图分类】TV698.13
【相关文献】
1.深坑水库大坝防渗加固措施探讨 [J], 鲍协武
2.巴州区水库大坝常见病险及除险加固措施 [J], 李小凤
3.水库大坝渗漏原因及除险加固措施 [J], 方兴
4.岸堤水库大坝除险加固措施研究 [J], 周业友;齐强;臧凯鹏
5.千泉湖水库大坝除险加固措施研究 [J], 寇福星
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［ 文章编号 ］０ ２ ６ ４ ２ １ ）１ ０ ２ ３ １０ —０ ２ （０ ０ １ —０４ —０
东北 水利水 电
２ １ 年第 １ 期 ００ １
．
龙王塘水库大坝预应力锚固工程数值模拟研究
徐 雪 飞 ，许 劲松 ， 鹏 ２迟 颖 ２ ， 赵 ，
（． 理工 大学 建设 工程学 部 水 工结构 教研 室 ， １ 大连 辽宁 大连 １０２ ；． 连市 水利建 筑设计 院 ， 宁 大连 １６０ ） １６４ ２ 大 辽 １０ １
成， 已经 运 行 ８ ０多年 ， 体 有很 多隐 患。２０ 大 坝 ０８年
坝段 １ 坝段 ２ 坝段 ３ 坝段 ４ 坝段 ５ 坝段 ６
图 １ 预 压 力锚 累 纵 剖 面布 置 图
连市水利建筑设计院对龙王塘水库进行 除险加 固 工程设计 ，校核计算发现 挡水重 力坝 （ 最大坝高
木 、 利 等 工程领 域 。预 应 力锚 索加 固大 坝 用于 解 水 决 如 下 问题 ： 高 大 坝坝 基 抗 滑 稳 定 ； 固补 强坝 提 加 体 裂缝 或局 部损 坏 ； 抵抗 上 浮 力 ， 削减 消 除 坝 踵 拉 应力 ， 提高 整体 稳 定 性等 。但 是 很 多 工程设 计 之 初 是 基 于二 维 计 算 的 ，现 在 随 着 大型 三 维 土 木 计算 软 件 的 开 发 应 用 ， 以进 行 更 精 确 、 理 的计 算 、 可 合 研 究与 设计 。文 中将 ＡＮＳ Ｓ Ｆ Ａ ３ Ｔ ＣＰ ＯＴ Ｙ ，Ｌ Ｃ Ｄ， Ｅ Ｌ 三 大软 件 结 合运 用 ，对 龙 王塘 水 库 重 力 坝 预应 力 锚 固工 程进 行数 值 模 拟研 究 。
４．ｍ） ０８ 坝踵 处 出现 拉 应 力 ， 要 进 行 预 应 力加 固 需 工 程 消 除拉应 力 。成 果见 表 １ 。
直 坝面 １２ｍ。通过 对 ６个 坝段 分别取 其最大坝 断 ．
面进行应力计算 ， 最后确定单根预应力锚索的设计 张拉力为 ３００ｋ ０ Ｎ。每根锚索 由２ 根 ７ ５ １ 钢绞线 组成 ， 孔孔径为 １０ｒｎ 内锚 固段采用水 泥浆 钻 ８ ｒ， ｎ 粘结。锚索间距为 ３ ８ｍ， ￣ 为改善锚固段部位的应 力状态， 索长、 锚 短相问布置 ， 深入基岩 １－３ ０－ １ ｍ。
的设计研 究。
［ 关键词 ］ Ｌ Ｃ Ｄ； 应 力锚 索； 力分布 ； ＦＡ ３ 预 应 大坝加 固； 王塘 龙 ［ 中图分类号 】 Ｖ ２ ． ４ Ｔ ２ ３ ２ ［ 文献标识码 】 Ｂ
表 １ 重力坝坝 踵应力计算成 果表（ 固前 ） 加 坝段 坝踵应 力
基 本 组合 偶 然 组 合
表 ２ 模 型 材 料 参 数
图 ３ 原设计预 应力锚 索轴 力图
表 ２为 导入 Ｆ Ａ Ｄ 的 龙 王 塘 模 型 参 数 ， Ｌ Ｃ３ 在
模拟过程中发现材料参 数的选 取对模 结臬会产 生 大 的 影响 ， 中的材 料 参 数 结 合 （ 王 塘 水 库 大 文 龙 坝工程地质勘查报告＞ 与参 数试算 ， 以及工程运行
原预应力锚固设计方案按图 １ ０ ＋ ５． 在＋ ～ １８ ８ ３
段 共 ６个坝 段 进行 预 应 力锚 索施 工 ，布 置 锚 索 ３ ２
根， 采用粘结式预应 力锚 索， 单排布置 ， 距上游铅
・
４ ・ ２
２ １ 年 第 １ 期 ００ １
东 北水利 水 电
水利科 研
２ 工 程 三 维 数 值 模 拟
预 应 力锚 固技 术 最 大特 点 是 尽 可 能少 地 扰 动 被锚 固体 ， 是最 为 高效 和 经济 的加 固技 术 。 界 上 世
第一 例 采 用预 应 力 锚杆 加 固的 工 程 是阿 尔 及 利 亚 的舍 尔 法 坝 ，之 后 预 应 力锚 固技 术 广泛 应 用 于 土
ＭＰ ａ
现 状选 取 的 ， 使模 拟 结 果更 贴 近 实 际 。 根 据报 告 中的计 算进 行 模 型 加载 计算 ， 力云 应 图为 沿距 上游 面 １ 处 的轴 向切 面 图。见 图 ２ ．ｍ ２ 。
图 ４ 原 设 计 预 应 力 锚 索 应 力 等 值 线 图 盯 ／Ｐ ， ａ
２２ 研 究 方案 三 维 数值 模 拟 ．
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１ 龙 王 塘 水 库 预 应 力 锚 固工 程原 设 计
龙 王 塘 水 库 位 于 大 连 市 旅 顺 口区 ， ９５年 建 １２
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； ３２ ：５， ２３ ３ ．３ 一 ．５ ｌ｝ ５
．５ ２ ．５ ２ ３ ４ ５４ ・ ｝５ ．
［ 要 】Ｆ Ａ ３ 软 件 建 立复 杂模 型 的功 能有 限 ，利 用具 有 强 大建 模 与 网格 划 分 功 能的 摘 Ｌ ＣＤ
Ａ Ｙ ＮＳ Ｓ软 件 来 实现 复 杂 模 型 的 构 建 与 网格 划 分 ， 将 建 好 的模 型 再 导入 到 ＦＡＣ Ｄ 软 件 中进 Ｌ ３
行模拟 计算 ， 最后 将计 算结果 导到 Ｔ Ｃ Ｌ Ｅ Ｐ ＯＴ软件 中进行后 处理 分析 ， 以此进 行预 应力群锚
２１ 原设 计 方 案三 维数 值 模 拟 ．
为 了克服 ＦＡ ３ 软 件 难 以建 立 复 杂 的模 Ｌ ＣＤ
型 ， 且 容 易 出错 的 缺 点 ， Ａ ＹＳ建 立 有 限 元 而 用 ＮＳ
模 型 、 划分 网格 ，采 用程 序 把 复 杂 模 型 导入 ＦＡ ３ Ｌ Ｃ Ｄ计 算 ，并将计算结 果导入 Ｔ Ｃ Ｌ Ｔ软 Ｅ ＰＯ 件以显示结果云图。模 型采 用摩尔库伦准则。
在 靠 近坝 体 上 游 面 源自 用预 应 力锚 固 ，既可 以
增 加 坝 体 的 抗 滑 稳 定 ，又 可 以 消 除 坝 踵 拉 应 力 。
＜ 混凝土重 力坝设计规范＞ 规定有限元法计算 的坝
基 应 力 其 上游 面拉 应 力 区 宽度 ，宜 小 于 坝底 宽度 的 ００ ． ７倍 ， 小 于坝 踵 至 帷幕 中心线 的距 离 ， 作 或 不 二 维处 理 的坝 体 或 坝 段 ，局 部 应 力 值 可 不 受规 范 中的应 力指 标 的规 定 ， 并结 合 ＜ 工 预应 力锚 固设 水 计 规 范 ＞ 和 二 维 校 核 结 果 进 行 ３个 坝段 的预 应 力