全长粘结式锚杆轴力及抗拔力分析

从锚杆锚固系统的组成出发,考虑了灌浆体和岩土体界面为锚固系统薄弱面的情况,推导出了全长粘结式锚杆轴力及抗拔力的理论计算公式及其适用性,为全长粘结式锚杆的设计计算及工程实际奠定了基础。     

锚杆灌浆体与岩(土)体间的粘结强度

根据岩土锚固的有关试验资料,分析了影响锚杆灌浆体与岩土体间粘结强度的主要因素,提出了锚杆灌浆体与岩土体间粘结强度的建议值,并指出了锚杆受荷时,沿锚固段长度粘结应力分布的不均匀性,其不均匀程度随锚固段长度的增加而加剧。以往在计算锚杆抗拔力公式中对不同锚固长度的锚杆均采用单一的粘结强度值是不合理的,而应引入锚固长度对粘结强度的影响系数。     

岩石GFRP抗浮锚杆承载性能室内试验与机理分析

基于4根岩石GFRP抗浮锚杆的室内足尺拉拔破坏性试验,探讨了风化岩地基中全长黏结GFRP抗浮锚杆的界面黏结特性和承载性能,揭示了GFRP锚杆的细观破坏机理。结果表明:GFRP抗浮锚杆发生拔出破坏,主要是由螺纹表面劣化所引起的剪胀破坏;直径25mm、灌浆体强度M30、锚固长度1.3和0.55m的GFRP抗浮锚杆的极限抗拔承载力分别为255、195kN,满足工程抗浮要求;GFRP抗浮锚杆杆体与灌浆体界面平均黏结强度介于2.41~5.10MPa之间,高于《岩土锚固与喷射混凝土支护工程技术规范》(GB 50086—2015)中钢锚杆与灌浆体的黏结强度推荐值。     

边坡工程中锚杆抗拔计算过程简化的研究

为节省边坡工程设计计算工作量,针对锚孔直径为90～150mm、锚筋直径为18～32mm、砂浆厚度为15～40mm、锚筋根数为1～3根的常规情况确定了可不做锚筋抗拔计算和可不做锚固体抗拔计算的锚杆范围。研究表明：当岩土层与砂浆极限粘结强度标准值小于460.8kPa时,锚杆设计可不做锚筋抗拔计算;当岩土层与砂浆极限粘结强度标准值大于1599.6kPa时,锚杆设计可不做锚固体抗拔计算。当岩土层与砂浆极限粘结强度标准值按相关规范取经验值时,锚固在土层与极软岩中的锚杆设计可不做锚筋抗拔计算,锚固在坚硬岩中的锚杆设计可不做锚固体抗拔计算。     

砂卵石地层自钻式锚杆锚固性能现场试验研究

为研究自钻式锚杆在砂卵石地层中的锚固性能,开展了18根自钻式锚杆的现场拉拔试验,从极限抗拔承载力、荷载-位移曲线及界面平均粘结强度等方面进行了分析。结果表明：砂卵石地层中自钻式锚杆的极限抗拔力随锚固长度的增加而增大,当锚固长度超过一定数值后,对提高锚杆极限抗拔力的能力有所下降;在破坏荷载前,自钻式锚杆的抗拔荷载–位移曲线基本呈线性,且位移量较小,达到破坏荷载时,位移量急剧增大,荷载–位移曲线出现明显拐点;锚固体–卵石界面平均粘结强度均值为0.14 MPa,高于该地区卵石层推荐的qsk值0.11 MPa,且锚固长度约在2～4 m时,界面平均粘结强度整体处于较高值。     

基于双线性本构模型的锚杆界面剥离机理分析

基于内聚力理论的双线性本构模型,对锚杆与灌浆体界面的粘结滑移行为进行了理论分析,将锚杆拔出破坏过程分为4个阶段来描述,并在此基础上提出相应粘结剪应力、滑移量以及锚杆正应力的解析解,推导出抗拔承载力计算公式。通过拉拔试验的数据曲线规律验证了本文推导的正确性。     

隧洞中全长粘结式锚杆的受力分析

以隧洞围岩位移为参量,推导出仅有围岩变形而产生的锚杆界面剪应力,然后根据现场监测资料获得的锚杆界面的剪应力特性,把地下洞室中的全长粘结式锚杆所穿过的围岩依次分为3个部分:变形区、过渡区和稳定区。在每一个围岩区域,锚杆界面剪应力有其特点,根据其特点提出松动区的锚杆界面剪应力模型,进而得到锚杆中性点的位置。以中性点的轴力为集中力,由半无限体受集中力作用的Mindlin解导出中性点以内锚杆界面剪应力的分布。综合中性点前后的剪应力分布,给出了全长粘结式锚杆的轴力分布。     

对《四川省建筑地基基础检测技术规程》中锚杆(索)抗拔试验规定的刍议

文章针对锚杆(索)抗拔试验规定,比较了地方推荐性标准规定与国家相关规范的差异,对锚杆杆体强度和岩土与锚固体粘结强度安全系数的分析,提出地方规范对锚杆(索)抗拔试验规定不合理性的观点,为地方规范下一步修订提供了有益的参考资料。     

基于统一强度准则的预应力锚索极限承载力计算

基于统一强度理论和极限平衡原理，结合预应力锚索破裂面的形状，推导出一个能够考虑锚索破裂面形状、锚索的倾角、锚固体注浆压力、岩土体种类等因素的预应力锚索极限抗拔承载力计算公式。为验证计算公式的实用性，分别在软岩与硬岩中考虑不同的影响因素对理论计算结果与实测结果进行了比较。研究结果表明：随着加权系数的增大，锚索的极限抗拔力相应增加，但破裂面形状基本没有改变；锚索的极限抗拔力主要取决于锚索与浆体、锚固体与岩土体之间的界面强度，而破裂锥体部分岩土体所分担的抗拔力较小；在软岩中锚索的极限抗拔力和破裂锥体高度主要取决于锚固体与岩体的界面强度，受注浆压力的影响较小；在硬岩中注浆压力对锚索的极限抗拔力和破裂锥体高度都有着重要的影响，随着注浆压力的增大，极限抗拔力和破裂锥体高度相应增加。     

GFRP抗浮锚杆界面黏结性能现场试验

基于光纤光栅传感测试技术,通过对GFRP筋和钢筋抗浮锚杆现场拉拔破坏性试验,分析GFRP抗浮锚杆锚筋–灌浆体界面、浆–岩界面黏结特性,揭示锚固长度、锚筋材质、锚筋直径等因素对2种材质抗浮锚杆锚筋–灌浆体界面、浆–岩界面黏结强度的影响规律。结果表明：(1) GFRP筋和钢筋抗浮锚杆的破坏形式主要为拔断破坏和剪切滑移破坏;锚固长度为4.5,6.5 m的GFRP抗浮锚杆破坏荷载分别是同规格钢筋抗浮锚杆的1.21和1.13倍;GFRP抗浮锚杆锚筋–灌浆体界面的平均黏结强度高于钢筋锚杆,在0.99～1.03MPa范围;锚固长度是影响抗浮锚杆锚筋–灌浆体界面黏结强度的最重要因素。(2) GFRP抗浮锚杆浆–岩界面轴向应力在孔口处最大,随深度增加而降低;浆–岩界面剪应力呈先增大后减小趋势,在锚固深度约0.5m处剪应力达到峰值;通过对比不同材质、不同型号的抗浮锚杆发现,钢筋抗浮锚杆浆–岩界面黏结性能略高于GFRP抗浮锚杆,且随锚筋直径增大而提高。(3) GFRP抗浮锚杆锚筋、灌浆体与岩土体三者之间协同作用效果高于钢筋抗浮锚杆。     

Tensile properties and pullout behaviour of AFRP and CFRP rods for grouted anchor applications

Fiber-reinforced-plastic (FRP) rods have been introduced in the market for grouted ground anchors. The resistance to corrosion and chemical attack, high strength-to-weight ratio, and ease of handling of these rods make them a better alternative to steel tendons in some applications of ground anchors. However, to fully utilise FRP rods as tendons for cement grouted anchors, some aspects of their behaviour have to be determined, including tensile properties, tensile capacity, bond strength in cement grout, long-term strength and durability in alkaline environments. In this paper, the tensile characteristics, bond strength and pullout behaviour of AFRP and CFRP rods embedded in cement grout are discussed. The pullout test program involved four types of rods, four types of cement grouts and three types of anchorage tubes with three bonded lengths. The experimental results have shown that the tensile properties of the FRP rods are close to the manufacturers’ data. The surface geometry of FRP rods, the properties of the filling grout and the stiffness of the host medium (anchorage tube) influence the pullout behaviour, pullout capacity and maximum bond stress of cement grouted FRP anchors.     

土层锚杆拉拔界面松动破坏分析

根据界面黏滑本构模型假定和剪切位移法基本原理,推导了土层锚杆拉拔临界松动荷载理论公式和锚杆拉拔荷载与松动长度内在关系表达式。界面黏滑特性致使锚杆剪应力重新分配,引起荷载进一步往里端传递,加剧里端锚固体损伤劣化。依据界面抗剪强度与残余强度之间大小关系将土层锚杆拉拔松动破坏类型划分为渐进式和突发式两种形式,并给出了破坏类型定量判别标准及其所对应的锚杆拉拔极限荷载理论解。最后,结合已有的锚杆拉拔试验资料,通过计算对比分析,验证了方法的可行性。     

预应力锚杆内锚固段锚固特性及参数影响分析

本文利用半无限体柱状孔洞内受均布压力作用下的弹性解,推导出杆体与浆体界面、浆体与岩土体界面及周边岩土体内的位移和剪应力的分布形式,考虑外荷载大小、浆体与岩土体的弹模比及孔径等因素对预应力锚杆内锚固段的锚固特性的影响,旨在对预应力锚杆加固机理得到更加清晰的认识。     

杆状支护系统的耦合模型及应用

锚杆/锚索等杆状支护系统在土木工程界的应用很广。但到目前为止，杆状支护物与被支护体之间的耦合机理却尚未十分清晰，有关支护效果的可靠合理的评价方法也并未成熟。基于Shear-Lag理论，提出一种改良的计算分析方法来描述杆状支护材料、交界面和被支护体之间的耦合作用机理。分析锚杆拉拔试验中由耦合到破坏的整个过程，提出一个计算交界面其实粘结强度的新方法。普通拉拔试验中，交界面的平均剪切强度低于其真实强度。二者的差别受支护杆的锚固长度和试件材料的物理力学性质的影响。若忽略试件材料的变形模量，可能导致试验的计算值与其实强度之间出现很大的偏差。分析不同变形模量试件体的拉拔试验过程，对于软岩支护中金属体的室内拉拔试验，建议试件材料的变形模量和相应的锚固长度。圆形隧道周边锚杆的受力状态分析表明，锚杆受力后存在拉拔区、中性点和锚固区。中性点的位置不但和隧道的几何尺寸有关，还与岩石的物理力学性质有关．计算结果和实测结果进行了对比，二者较为接近。     

新型伞状抗拔锚的制作及其试验研究

 针对传统锚杆的不足,结合带扩大头桩锚的优点,设计出一种新型伞状抗拔装置,该装置主要由伞状锚头(可在土层中张开)和张拉锚索组成,在制作成型的基础上对其进行3组拉拔试验,其中2组用于比较伞状锚在锚头处灌浆与无浆的承载性能,1组用于比较其与竖直抗拔桩的承载性能。试验结果表明,新型伞状锚的抗拔性能要优于传统的竖直抗拔桩,且锚头灌浆伞状锚的抗拔性能最好。结合试验过程进一步对伞状锚的受力机制展开研究,结果表明,伞状锚的抗拔力主要来源于锚头兜住的土柱重力和兜住土体与未兜住土体之间的剪切摩擦两部分,由此提出伞状锚极限承载力特征值的估算公式,从而为伞状锚的工程应用奠定基础。     

夯土-水硬石灰与石英砂浆液-木锚杆锚固系统性能

运用室内物理模型试验和原位试验,对基于水硬石灰与石英砂浆液的木锚杆锚固系统在夯土介质中进行了拉拔测试与杆体-浆体界面应变监测,研究了该锚固系统的锚固性能与破坏模式、杆体-浆体界面剪应变分布与传递特征。试验结果表明,该锚固系统50 cm 锚固长度可以提供30～45 kN（室内）与16．2～19 kN（现场）的极限锚固力;锚固系统具有较强的延性;在加载进程中杆体-浆体界面的应力分布与传递特征具有单峰值或双峰值分布、界面应力向锚固末端传递、压应力出现在锚固段中末端等特征,表现出复杂的受力特性。研究结果表明,该锚固系统在结构形式和力学性能上适合于夯筑土遗址加固,并与遗址体具有较好的兼容性。     

软弱破碎岩体中锚杆抗拔受力机理及试验研究

为深入了解锚杆的锚固机理及其在软弱破碎围岩中的加固效果,开展了一系列针对不同材质、不同锚固刻距的锚杆抗拔力试验。通过对试验结果的分析和研究,得出了如下结论:在软弱破碎围岩中,锚杆的失效主要是灌浆体与岩土体之间的剪切破坏所致;当外荷载较小时,锚杆、灌浆体和岩土体协同受力,但当荷载增大到一定程度后,锚固体与岩体之间就会进入剪切屈服状态,并在达到峰值强度后破坏;锚杆体的线性刚度值越大,对应的抗拔力也就越大;在模型试验中,合理选择锚杆的线性刚度和间距对于准确模拟锚杆的锚固效果至关重要。     

The influence of blasting on grouted rockbolts

Field tests and laboratory investigations have been carried out to evaluate the performance of grouted rock bolts subjected to close proximity blasting. The investigations comprised pull-out testing of bolts and vibration measurements on both the rock and the bolts. Laboratory work comprised compressive and flexural testing of the grout and analysis of polished thin sections of specimens consisting bolt, grout and rock. There is no observable decrease in pull-out strength for bolts installed close to the blast (3.4 m), compared to more distant installed bolts (22.0 m). Furthermore, there is no difference in pull-out strength for the bolts with the freshest grout compared to bolts with cured grout, when subjected to blast loadings. Anchorage length of the bolts was 125 mm, which gave an average pull-out strength of 140 kN, or 93 % of steel yielding load. Analysis of polished thin sections of the rock, grout and bolt does not show any variation in crack pattern or crack frequency between bolts with varying distance to the blast or varying curing of the grout when subjected to the blast loadings. Re-pulling of previously pulled bolts shows a healing effect of the grout. None of the tests carried out indicates any decrease of the bolt /grout performance. It can be concluded that fully grouted bolts can be used on or close to the face.