壓力型巖錨內(nèi)錨固段錨固性能及工程應(yīng)用研究.pdf

1、壓力型巖錨作為一種較為新型的巖土錨固技術(shù)，在引入我國的十余年時(shí)間里，獲得了很快的發(fā)展，在水利邊坡錨固，道路邊坡支護(hù)，隧道洞口加固，建筑基礎(chǔ)抗浮等方面都得到了廣泛應(yīng)用，在實(shí)踐中體現(xiàn)出了優(yōu)良的錨固性能和較好的性價(jià)比。但是，壓力型巖錨的工程應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超前于理論研究，因此工程實(shí)踐中可能存在潛在風(fēng)險(xiǎn)隱患或過度浪費(fèi)的現(xiàn)象。論文以國家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目“巖土工程減災(zāi)”(50625824)和重慶市科委科技計(jì)劃攻關(guān)項(xiàng)目(CSTC2008AC0077)為依

2、托，采用野外現(xiàn)場調(diào)研、資料收集整理、理論分析、試驗(yàn)研究以及數(shù)值模擬等方法，系統(tǒng)地研究了壓力型巖錨內(nèi)錨固段的錨固性能和受力機(jī)理。論文的主要工作如下：
　　 ①根據(jù)壓力型巖錨的主要失效模式，從理論上分析其荷載傳遞機(jī)制。選擇合適的荷載傳遞模型，考慮注漿體的三向受力狀態(tài)，基于Kelvin解建立反映壓力型巖錨注漿體與巖體粘結(jié)界面相互作用規(guī)律的基本方程，求解界面剪應(yīng)力分布規(guī)律以及注漿體中軸向和徑向應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律。建立了簡化的彈性疊加模型，

3、計(jì)算錨固體周圍巖體中的應(yīng)力場。分析了各種錨固體和巖體材料參數(shù)對(duì)應(yīng)力分布規(guī)律的影響。
　　 ②選取重慶地區(qū)工程建設(shè)中常見的巖石，注漿體、高強(qiáng)鋼筋為原材料進(jìn)行縮尺模型試驗(yàn)。研究了適合模型試驗(yàn)的承載體和無粘結(jié)鋼筋實(shí)施方案，設(shè)計(jì)了不同的錨固段長度，研究錨固段長度這一主要因素對(duì)壓力型巖錨錨固性能的影響。在試驗(yàn)室中獲得了壓力型巖錨的荷載位移全曲線。通過與相同條件下的普通拉力型巖錨進(jìn)行對(duì)比，分析了二者在承載力，位移等各種宏觀力學(xué)機(jī)理上的不同表

4、現(xiàn)。
　　 ③選擇有代表性的現(xiàn)場巖質(zhì)邊坡，進(jìn)行壓力型巖錨的現(xiàn)場原位拉拔試驗(yàn)。試驗(yàn)鉆孔130mm，采用6束1860MPa標(biāo)準(zhǔn)無粘結(jié)鋼絞線為錨索桿體，30MPa級(jí)抗壓強(qiáng)度的砂漿，模擬實(shí)際工程條件進(jìn)行測(cè)試，獲得了壓力型巖錨在各種失效模式下的拉拔力學(xué)性能，現(xiàn)場壓力型錨索的荷載位移全曲線，受力全過程中的界面剪應(yīng)力分布演化特征。研究了壓力型錨索的位移延性性能。在錨固段注漿體中置入應(yīng)變測(cè)試元件，測(cè)試了受力過程中錨固體的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律，并與理

5、論分析和室內(nèi)試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，相互驗(yàn)證。
　　 ④對(duì)壓力(分散)型巖錨進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，選用與實(shí)際情況較為吻合的模型和參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算，將數(shù)值計(jì)算的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了模型和參數(shù)的合理性，分析了不同錨固長度，不同孔徑等多種條件對(duì)錨固性能的影響。分析了不同巖體中的應(yīng)力分布情況。對(duì)壓力分散型巖錨的優(yōu)化設(shè)計(jì)概念進(jìn)行數(shù)值計(jì)算驗(yàn)證，并總結(jié)了相關(guān)的規(guī)律。
　　 ⑤結(jié)合工程實(shí)踐，對(duì)壓力型巖錨和壓力分散型巖錨的設(shè)計(jì)方法和施工構(gòu)造

6、要點(diǎn)問題進(jìn)行研究。提出壓力型巖錨的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，該優(yōu)化方法反映不同錨固長度對(duì)注巖界面峰值剪應(yīng)力的影響，可使承載力隨錨固長度的增長而自動(dòng)趨于收斂。結(jié)合實(shí)際工程測(cè)量壓力型巖錨的預(yù)應(yīng)力損失，分析鋼絞線應(yīng)力松弛的情況和原因。通過梯級(jí)布置方案，優(yōu)化了壓力分散型巖錨設(shè)計(jì)方法。
　　 綜上所述，理論分析的公式可以較好地解釋彈性階段試驗(yàn)結(jié)果，數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果所反映的規(guī)律基本一致，三者互為驗(yàn)證。這說明本文的理論分析合理，模型試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)