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锚杆–围岩承载结构支护下隧洞稳定性分析

岩土力学 2018年第S1期39卷 122-130页

作者：谷拴成周攀黄荣宾西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054

为避免锚杆支护过剩或支护不足以及快速地、准确地评价被锚隧洞围岩稳定性,首先将岩石和锚杆的复合体考虑成材质均匀的加固体,基于弹性理论推导出加固体的物理力学参数表达式,建立了围岩与加固体协调变形力学模型,并对该模型进行弹塑性... 详细信息

为避免锚杆支护过剩或支护不足以及快速地、准确地评价被锚隧洞围岩稳定性,首先将岩石和锚杆的复合体考虑成材质均匀的加固体,基于弹性理论推导出加固体的物理力学参数表达式,建立了围岩与加固体协调变形力学模型,并对该模型进行弹塑性力学分析,同时提出了围岩稳定性评价方法,最后将该理论与已有理论和数值模拟进行了对比,研究不同锚杆支护强度对围岩稳定系数的影响。结果表明,通过文中理论得到的隧洞塑性圈半径以及洞壁位移与已有理论的计算结果相比分别相差0.8%和2.1%,并且理论计算值与数值模拟的结果能较好地吻合,从而验证了文中理论的合理性;锚杆长度和锚杆间排距对围岩稳定性影响较大,锚杆支护设计遵循长而疏、短而密的原则;当间排距减小或者预紧力增大时,所需要的最佳锚杆长度有所减小。文中理论可为锚杆支护下的隧洞围岩稳定性研究提供相对简洁快速的定量计算方法。

关键词：隧道工程均匀化方法全长粘结式锚杆弹塑性分析围岩稳定性

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岩体离层对锚固体荷载影响的弹塑性分析

岩土力学 2013年第9期34卷 2649-2654页

作者：谷拴成丁潇西安科技大学建筑与土木工程学院西安710054

巷道围岩由于变形不协调而产生离层,离层对锚杆产生附加应力。在已有弹性分析的基础上,根据岩层相对移动时拉拔载荷对锚杆的作用机制,建立了离层进一步扩展、锚固体界面进入弹塑性阶段的锚杆受力模型。通过选取二阶段线性函数剪切滑移模... 详细信息

巷道围岩由于变形不协调而产生离层,离层对锚杆产生附加应力。在已有弹性分析的基础上,根据岩层相对移动时拉拔载荷对锚杆的作用机制,建立了离层进一步扩展、锚固体界面进入弹塑性阶段的锚杆受力模型。通过选取二阶段线性函数剪切滑移模型,确定了离层左右两侧的滑移范围,并得出锚固体的应力分布形式。总结出离层作用下锚固体的受力过程一般分为4个阶段:弹性阶段、单侧进入弹塑性阶段、离层两侧均进入弹塑性阶段和一侧全部滑移、另一侧滑移范围增大阶段。通过对不同离层值和离层位置的参数分析得出:在相同离层位置条件下,离层值越大,离层对锚杆产生的附加应力就越大;在相同离层值条件下,弹塑性阶段基本趋势和弹性阶段相同,表现为锚杆中心处应力最小,越靠近边缘离层产生的附加应力越大。

关键词：离层离层值离层位置锚固体荷载剪切滑移模型滑移范围弹塑性分析

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西安地铁盾构施工地表沉降随机介质预测研究

铁道工程学报 2014年第3期31卷 110-116页

作者：谷拴成李敏西安科技大学西安710054

研究目的:针对应用随机介质理论预测盾构施工过程中诱发的地表沉降量时盾尾隧道断面收敛量的确定问题,文中在考虑盾构施工工艺的基础上,结合工程地质条件,并运用弹性力学的相关理论知识计算出随机介质理论预测地表沉降所需的参数。本文... 详细信息

研究目的:针对应用随机介质理论预测盾构施工过程中诱发的地表沉降量时盾尾隧道断面收敛量的确定问题,文中在考虑盾构施工工艺的基础上,结合工程地质条件,并运用弹性力学的相关理论知识计算出随机介质理论预测地表沉降所需的参数。本文意在利用随机介质理论预测地表沉降量时,将预测计算所需参数可以进行量化计算,并能对影响其大小的各个因素针对施工环境进行优化。研究结论:通过对西安地铁隧道盾构施工诱发的地表沉降分析表明:(1)在盾尾断面收敛量的影响因素中,偏心超挖的影响最为敏感,而且最不容易控制;(2)盾尾应力释放引起的收敛变形是控制地表沉降的关键因素,而在弹性变形范围内,适当的增大注浆压力可以控制盾尾应力释放引起的隧道断面收敛量,有效地减小地表沉降;(3)使用本文提出的计算断面收敛量的方法并结合随机介质理论预测得到的地表沉降数据和沉降曲线趋势与实际结果符合;可对土体结构致密、强度较高的黄土地层中盾构施工中地表沉降控制措施的采取提供一定的理论依据。

关键词：随机介质理论地表沉降断面收敛施工因素弹性理论

考虑围岩离层影响的端部锚固锚杆荷载分析及其支护设计

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采矿与安全工程学报 2015年第5期32卷 760-764页

作者：谷拴成丁潇西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054

在煤矿巷道开挖过程中,巷道围岩变形不协调常常会产生顶板离层,围岩离层对锚杆加固影响程度的分析直接影响支护工程的安全性。基于拉拔荷载作用下锚杆锚固段的受力分布规律,综合考虑端部锚固锚杆预紧力作用及离层产生的附加荷载,得出含... 详细信息

在煤矿巷道开挖过程中,巷道围岩变形不协调常常会产生顶板离层,围岩离层对锚杆加固影响程度的分析直接影响支护工程的安全性。基于拉拔荷载作用下锚杆锚固段的受力分布规律,综合考虑端部锚固锚杆预紧力作用及离层产生的附加荷载,得出含有离层的系统锚杆受力分布形式。结果表明:离层影响下,锚固体的轴力和界面剪应力均会增大,离层值过大时锚杆很容易失效,产生安全隐患。最后将离层影响考虑到煤矿锚固设计中,提出了新的巷道支护设计思路,通过分析发现考虑离层后的承载力设计方法更安全合理。

关键词：顶板离层端部锚固预紧力锚杆荷载支护设计

极温冻融-荷载作用下碳纤维复合材料修复试件损伤分析

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吉林大学学报（工学版） 2021年第6期51卷 2108-2120页

作者：谷拴成聂红宾西安科技大学建筑与土木工程学院西安710054 陕西铁路工程职业技术学院轨道工程学院陕西渭南714000

为了研究碳纤维复合材料(CFRP)对冻融损伤混凝土柱的修复效果,按照混凝土耐久性及碳纤维加固规范要求,对混凝土试件进行冻融0、50、100、150、200次后,采用不同修复间距、不同纤维量CFRP,对其进行修复,再进行轴压试验,以压缩荷载、竖向... 详细信息

为了研究碳纤维复合材料(CFRP)对冻融损伤混凝土柱的修复效果,按照混凝土耐久性及碳纤维加固规范要求,对混凝土试件进行冻融0、50、100、150、200次后,采用不同修复间距、不同纤维量CFRP,对其进行修复,再进行轴压试验,以压缩荷载、竖向整体位移、膨压比等为参数研究试件微观结构下CFRP修复冻融损伤受压性能,提出了CFRP修复冻融损伤混凝土受压模型。试验结果表明:冻融循环对混凝土抗压性能影响很大,CFRP修复技术能够有效提高冻融损伤混凝土抗压承载力,最大可提高630.6%,同时,CFRP修复试件承载力的提高与修复间距无关,而与CFRP的纤维量有关。修复试件的竖向整体位移随着冻融次数的增加而增大,随着CFRP修复间距的增大而减小。膨压比随着冻融循环先减小后增大再减小,膨压比峰值从"凸"型逐渐变为"凹"的塌陷底峰值,且峰值距离逐渐减小。通过纤维修复混凝土冻融损伤微观分析,建立了混凝土粘塑性损伤模型,研究了混凝土破坏过程及荷载-应变关系,验证了模型合理性。

关键词：土木工程碳纤维复合材料冻融循环试验压力试验微观分析损伤模型

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单/多离层作用下锚杆受力特性分析

岩土力学 2019年第11期40卷 4299-4305页

作者：丁潇谷拴成何晖张玉西安工业大学建筑工程学院陕西西安710021 西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054

巷道围岩由于变形的不协调常常会产生单个或多个离层。根据岩层相对移动时拉拔载荷对锚杆的作用机制,对单个离层产生的锚杆附加应力建立弹塑性力学模型,讨论了弹性状态下离层对锚固体荷载的影响,随着离层进一步扩展,锚固体界面进入弹塑... 详细信息

巷道围岩由于变形的不协调常常会产生单个或多个离层。根据岩层相对移动时拉拔载荷对锚杆的作用机制,对单个离层产生的锚杆附加应力建立弹塑性力学模型,讨论了弹性状态下离层对锚固体荷载的影响,随着离层进一步扩展,锚固体界面进入弹塑性阶段,基于剪切滑移模型,确定出离层左右两侧的滑移范围。总结出离层作用下锚杆受力全过程分为5个阶段:全弹性、单侧弹塑性、两侧弹塑性、一侧全滑移而另一侧滑移范围增大、全塑性直至锚杆承受极限拉拔荷载而破坏。采用模型试验数据对岩体离层-锚杆轴力曲线特性进行对比验证,结果表明,计算值与实测值吻合较好。根据应力叠加原理,推导出多离层情况下锚杆的应力求解公式,得出应力分布为多峰曲线。通过实例对离层值、离层位置做了参数分析,离层对锚杆的荷载影响应在今后的锚固设计中予以考虑。

关键词：单离层多离层锚杆弹塑性力学模型受力特性

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矩形巷道围岩松动范围实测及控制技术研究

采矿与安全工程学报 2013年第6期30卷 828-835页

作者：于远祥谷拴成西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054

针对已有围岩松动圈理论和数值模拟技术在研究矩形断面巷道围岩松动区范围的不足,运用深基点多点位移和钻孔窥视相结合的方法,对澄合矿区王村、王斜、二矿及董家河4个矿井主要采区巷道围岩松动范围进行了现场实测,得到了不同岩性条件下... 详细信息

针对已有围岩松动圈理论和数值模拟技术在研究矩形断面巷道围岩松动区范围的不足,运用深基点多点位移和钻孔窥视相结合的方法,对澄合矿区王村、王斜、二矿及董家河4个矿井主要采区巷道围岩松动范围进行了现场实测,得到了不同岩性条件下围岩松动范围与巷道埋深、断面尺寸、围岩强度及考虑各影响因素的不同预测公式。结果表明:当矩形巷道断面尺寸一定时,顶板平均松动厚度与巷道埋深成正增长关系,与顶板围岩抗压强度成反增长关系;当矩形巷道埋深一定时,顶板平均松动厚度与巷道的跨高比成正增长关系,与顶板岩石的拉压强度比成反增长关系;当两帮岩性一定时,矩形巷道两帮平均松动范围与巷道埋深成正增长关系,而与巷道跨度成线性正比例增长关系。将所得围岩松动范围预测公式运用于王村矿井13503工作面运输平巷的现场支护试验,取得了良好的围岩控制效果。

关键词：矩形巷道围岩松动范围现场测试围岩控制

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钢管混凝土拱架在煤矿软岩巷道中的应用研究

建筑结构学报 2013年第S1期34卷 359-364页

作者：谷拴成史向东西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054

现有煤矿软岩巷道支护成本高,工艺复杂,为提高煤矿软岩巷道的支护效率,本文提出钢管混凝土拱架结构的支护形式。建立了钢管混凝土拱架结构一般形式的荷载-结构模型并进行力学分析,视钢管混凝土拱架结构受力形式为偏心受压,用弹性中心法... 详细信息

现有煤矿软岩巷道支护成本高,工艺复杂,为提高煤矿软岩巷道的支护效率,本文提出钢管混凝土拱架结构的支护形式。建立了钢管混凝土拱架结构一般形式的荷载-结构模型并进行力学分析,视钢管混凝土拱架结构受力形式为偏心受压,用弹性中心法计算其截面内力,并采用钢管混凝土偏压长柱的承载力进行验算。通过试验段巷道现场测试,结果表明:钢管混凝土拱架支护在承载力方面符合软岩巷道围岩荷载的要求;与型钢拱架相比,钢管混凝土拱架支护成本要低于前者,并且其制作简单易行;在与应用型钢拱架支护的原巷道比较发现,钢管混凝土拱架支护试验段在后期巷道收敛变形监测中,收敛量较小,所得到的支护效果优于型钢拱架支护。

关键词：软岩巷道支护钢管混凝土拱架弹性中心法截面内力验算

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边界元法在轴对称热传导问题中的应用

西安矿业学院学报 1992年第1期12卷 41-47页

作者：谷拴成西安矿业学院建筑工程系

本文采用直接法推导了轴对称热传导势问题的基本解和边界积分方程,并用线性元进行边界离散,编制了包括三类边界条件在内的轴对称体热传导边界元法分析程序。文末计算了两个具有不同边界条件轴对称体的稳态温度场分布,计算结果与理论解... 详细信息

本文采用直接法推导了轴对称热传导势问题的基本解和边界积分方程,并用线性元进行边界离散,编制了包括三类边界条件在内的轴对称体热传导边界元法分析程序。文末计算了两个具有不同边界条件轴对称体的稳态温度场分布,计算结果与理论解完全一致。

关键词：轴对称体边界元热传导温度场