隧洞液压枕径向加压法试验修正方法研究.pdf

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1、第32卷第1期人民黄河Vo1．32．No．12010年1月YELL0WRIVERJan．，2010【水利水电工程】隧洞液压枕径向加压法试验修正方法研究孙民伟，于立新，房后国(黄河勘测规划设计有限公司岩土工程与材料科学研究院，河南郑州450003)摘要：采用有限元数值模拟方法，模拟分析了古贤隧洞液压枕径向加压不同加栽方式对岩体变形的影响。结果表明：混凝土弹性模量的增大，使混凝土板的传力效果越来越好，混凝土板与岩体接触更均匀、紧密，加在混凝土板的力更均匀地传递到岩体，因此岩体受压是个逐渐压密的过程。关键词：隧洞；液压枕；试

2、验；加载方式中图分类号：TV732．3文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—1379．2010．01．047g／CFtl，黏聚力为0．078MPa，内摩擦角为18．78。。混凝土的泊1问题的提出松比为0．19径向千斤顶变形试验弹性抗力系数的计算公式为k=3计算结果分析P／y，P为岩石承受的压力，k为石的弹性抗力系数，Y为涮壁的径向变形。在径向千斤顶变形试验操作过程巾，由于试验段有限元计算结果见表1，可以看出：①在两端加载情况下，只能有限长受压，不能做到无限长受压，而且试验条件的限制不论混凝土板水

3、平方向的长度是2．2m还是1．9m，随着混凝使得试验段需要采用两端加载方式来进行加压，闲此需要对上土模擐的增大，4点的竖向变形均增大，但是增大的幅度不大，述弹性抗力系数的计算公式进行修正。笔者对加载方式(两端、』，混凝土模量增大到1000GPa时，工况一A点的竖向变形增加载和整段加载)进行数值模拟，分析了加载方式的不同对岩大3．07％、工况二增大2．64％；②在整段加载情况下，不论混体变形的影响。凝土板水平方向的长度是2．2m还是1．9m，随着混凝土模量的增大，4点的竖向变形均减小，但是减小的幅度不大，当混凝2有限元计

4、算概述土馍量增大到1000GPa时，工况一A点的竖向变形减小3．14％、工况二减小3．02％；③当混凝土板弹性模量达到100隧洞径向加压法试验是通过对一个圆形断面的试验洞室GPa后，混凝土弹性模量的增大对A点的竖向变形影响很小。施加均匀的径向内压来测试岩体的变形特性，据此计算岩体的表1有限元计算结果变形模量或弹性模量。古贤项Et进行的隧{忙4液忱径向加压法试验段长度为1．9m，洞壁起伏差不大于5cnl，涮径为220～230cm。在实际试验过程中，受压的两段之间有20cm的距离(用来布设主测断面)，这就造成实际情况与理论

5、模型不符，需要对试验结果进行必要的修正。采用有限元数值分析方法，模拟实际工况和规范要求工况，对汁算结果进i彳对比分析。采用有限元计算时，岩体的计算范围水平方向和高度方向均为20nl，长度方向为无限长：其上用于传力的混凝土模型位于岩层上面的正中位置，高0．2Ill，水平方向的长度汁算订2种注：I4点为岩体与混凝土接触界线的中点。工况：：E况一，根据水利水电工程岩石试验规程(SI264-2001)为_r进一步分析混凝土弹性模量的增大对岩体变形的影的要求取2．2m；工况二，根据试验的实际长度取1．9I11：加响，现埘比混凝土

6、弹性模量为20GPa和1000GPa时岩体上面载方式为：①混凝土试件两端加载2MPa，中间段长0．2m处不距离A点不同距离的点的沉降曲线，见图1～图2。加载；②对于水平长度计算工况一、混凝土整段加载1．818MPa，对于工况二、混凝土整段加载1．789MPa。收稿日期：2009一o2-20模型底部采用固定约束，左、右侧边采用垂直于侧面的单作者简介：孙民伟(1966一)，河南巩义人，高级I程师，主要研究方向为岩土工向约束。程数值计算岩体弹性模量为10GPa，泊松比为0．20，岩体密度为2．70E—mail-in'c,su

7、n@163eom·98·人民黄河2010年第1期由图1、图2可以看出：(1)当两端加载时，混凝土板中间0．2m不加压段的变形要比加压段的变形小，而且随着混凝土弹性模量的增大，中间0．2m不加压段的变形逐渐增大并接近加压段的变形，说明混凝土弹性模量的增大，使混凝土板的传力效果越来越好。(2)整段加载混凝土模量为20GPa时，混凝土板传力效果不是太好，岩体与混凝土板接触部分从中间A点往两边逐渐减fa)两端加载小，说明中间段受压变形最快，接触最紧密；随着混凝土弹性模距离，m量的增大，岩体与混凝土板接触部分的变形与混凝土弹性模

8、量为20GPa时相比有所减小，但减少不多，岩体与混凝土板接触暑部分各点的变形逐渐一致，说明混凝土弹性模量的增大，使混{删凝土板与岩体接触更均匀、紧密。这就是整段加载情况下随着世娉混凝土弹性模量的增大，A点的竖向变形减小的原因。(3)岩体与混凝土板接触面上，从中问混凝土向两边，竖fb)整段加载向变形逐渐减小，混凝土向两边距离点约为混