砂漿錨桿錨固體耐久性基礎(chǔ)研究.pdf

1、錨桿錨固系統(tǒng)作為現(xiàn)代巖土支護(hù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著重要的作用，因此其工作性能的好壞將直接關(guān)系到社會(huì)的安定以及人民群眾生命財(cái)產(chǎn)的安全。然而，由于錨桿錨固體通常處于惡劣的工作環(huán)境中，且服役時(shí)間較長(zhǎng)，因此各國(guó)錨固工程中因耐久性不足而導(dǎo)致的破壞甚至失效的事件時(shí)有發(fā)生，尤其是近年來隨著工程規(guī)模的擴(kuò)大以及數(shù)量的增多，加之其工作環(huán)境的進(jìn)一步惡化，錨桿錨固系統(tǒng)的耐久性問題更是日漸突出。目前針對(duì)工程結(jié)構(gòu)的耐久性，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做過大量的研究

2、，但所研究的對(duì)象主要為地面鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)無論是工作環(huán)境還是受力狀態(tài)均與巖土錨固系統(tǒng)存在明顯的差異，因此以往研究的成果不能很好適用于巖土錨固工程，進(jìn)而開展該領(lǐng)域的研究就顯得非常緊迫同時(shí)也很必要。
　　 本文以國(guó)家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目“巖土工程減災(zāi)”(50625824)、重慶市建設(shè)科技計(jì)劃項(xiàng)目“地質(zhì)災(zāi)害防治工程耐久性技術(shù)”(城科字2006第62號(hào))以及重慶市自然科學(xué)基金項(xiàng)目“在役地災(zāi)抗滑支擋結(jié)構(gòu)耐久性研究”(CSTC,20

3、08BB0318)為依托，分別對(duì)腐蝕條件下砂漿、錨桿自身性能的退化以及相互之間接觸界面粘結(jié)特性的變化情況等影響砂漿錨桿錨固體耐久性的因素進(jìn)行了基礎(chǔ)性的研究，具體的工作及成果如下：
　　 ①針對(duì)錨固系統(tǒng)中，腐蝕介質(zhì)在砂漿中的擴(kuò)散具有軸對(duì)稱性且擴(kuò)散路徑長(zhǎng)度有限的特點(diǎn)，利用數(shù)值分析方法模擬了砂漿錨固體內(nèi)部腐蝕介質(zhì)的傳遞規(guī)律，建立了以Fick定律為基礎(chǔ)的砂漿內(nèi)部腐蝕介質(zhì)擴(kuò)散模型。并考慮了砂漿開裂對(duì)內(nèi)部介質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的影響，建立了砂漿開裂情

4、況下錨桿周邊介質(zhì)濃度變化規(guī)律模型。
　　 ②通過對(duì)無錨桿砂漿試件及帶錨桿砂漿試件的同步腐蝕，獲得了砂漿強(qiáng)度隨腐蝕時(shí)間的變化規(guī)律，以及砂漿-錨桿界面和錨桿-基體界面的粘結(jié)強(qiáng)度和荷載位移關(guān)系隨腐蝕時(shí)間的變化特性，建立了砂漿腐蝕程度與界面粘結(jié)強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并考慮了室內(nèi)試驗(yàn)與自然腐蝕條件的差異，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了推廣。
　　 ③通過對(duì)地下水存在條件下錨桿周圍腐蝕電位的分析，給出了均勻腐蝕條件下錨桿的腐蝕電流密度，同時(shí)考慮了錨桿工

5、作荷載對(duì)腐蝕電流密度的影響，建立了均勻腐蝕條件下工作錨桿的壽命計(jì)算公式；隨后在考慮砂漿有缺陷的條件下，利用砂漿缺陷的幾何特征以及陰陽(yáng)極腐蝕電流密度關(guān)系，同時(shí)結(jié)合錨桿工作荷載在缺陷部位的應(yīng)力集中，建立了砂漿缺陷條件下錨桿非均勻腐蝕的腐蝕壽命計(jì)算模型。
　　 ④分別對(duì)圍巖存在不考慮圍巖初始應(yīng)力和圍巖存在同時(shí)考慮圍巖初始應(yīng)力影響兩種情況下，錨桿腐蝕體積膨脹導(dǎo)致的砂漿開裂過程進(jìn)行了分析，建立了適合巖土錨固體特點(diǎn)的錨桿砂漿錨固體銹脹開裂模

6、型，并利用有限元分析方法對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 ⑤利用粗糙度系數(shù)建立了銹蝕變形鋼筋錨桿粘結(jié)強(qiáng)度參數(shù)隨錨桿腐蝕程度的變化關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上采用數(shù)值分析方法對(duì)不同銹蝕程度下的錨桿在拔出過程中的極限荷載的變化情況，以及錨桿-砂漿界面、砂漿-圍巖界面的粘結(jié)應(yīng)力分布隨錨桿的銹蝕程度的變化情況等進(jìn)行了分析，對(duì)錨桿銹蝕以及砂漿的開裂對(duì)以上結(jié)果的影響過程進(jìn)行了說明。
　　 以上研究過程對(duì)影響砂漿錨桿錨固體耐久性的各個(gè)方面分別進(jìn)行了分析