耦合效应下压力型锚索锚固机理的近似理论分析

为了更加精确地研究压力型锚索的锚固机理,基于锚索预应力与岩土体蠕变的耦合效应推导了锚索预应力方程。在此基础上根据Mindlin问题解,推导了耦合效应作用下锚索砂浆体的压应力和剪应力近似解,并考虑锚索预应力与岩土体蠕变之间的耦合效应进行了案例分析。研究结果表明:锚索预应力和砂浆体受到的应力峰值均按反幂函数随时间逐渐衰减并稳定;承压板的长宽比与压应力峰值之间存在正相关关系,与剪应力峰值之间存在负相关关系;岩土体的泊松比与应力峰值之间存在正相关关系。该成果丰富了压力型锚索锚固机理的理论研究,可为边坡锚固设计提供一定的理论依据。     

地震作用下压力型锚索锚固段受力状态理论分析

为更加精确地研究地震作用下压力型锚索的锚固机理，根据Mindlin基本解，结合单自由度体系的有阻尼强迫振动特点，推导了压力型锚索锚固段注浆体受到的压应力表达式和锚固段较软岩体与注浆体之间剪应力表达式。通过算例分析了简谐荷载的幅值、简谐荷载的圆频率以及低阻尼体系的阻尼比等因素对压力型锚索加固效果的影响。研究结果表明：简谐荷载的幅值和圆频率对压力型锚索加固效果影响较大，低阻尼体系的阻尼比对压力型锚索加固效果影响较小；简谐荷载的幅值与注浆体受到的应力呈线性关系；简谐荷载的圆频率与压力型锚索体系的有阻尼自振圆频率越接近，注浆体受到的应力越大。研究成果可为压力型锚索加固岩土体的抗震设计提供一定的理论参考。     

饱和粉砂土中压力分散型锚杆摩阻力试验

针对苏南运河镇江某段饱和粉砂土中压力分散型预应力锚杆设计参数选取困难的问题,利用破坏性试验,通过锚固体中埋设的应变计得到锚杆应力分布,进一步推算锚固体侧土体摩阻力分布规律.试验结果表明,各锚固体单元最大应力出现在承载板附近,短索锚固体应力分布与中索相似,并超过长索锚固体应力29%.因此,增加长索的补偿荷载可保证各单元锚索预应力的均匀性.该地区土体极限摩阻力值在48.84~56.77 kPa之间,平均为53.09 kPa.设计张拉力作用下,摩阻力值在19.98~29.14 kPa之间,平均为24.86 kPa.     

压力分散型无黏结预应力锚索作用机理及内锚固段长度研究

本文采用有限单元法，建立了预应力锚固数值仿真模型，通过计算机模拟计算，得到了压力型锚索砂浆体内压应力分布规律和岩体与砂浆体界面上的剪应力分布规律。结果表明，砂浆体中的压应力和砂浆体与岩体界面上的剪应力在钻孔延展方向衰减很快，为了在保证工程安全的条件下降低工程造价，应根据工程实际确定内锚固段长度。本文参照国内有关规范及标准得到了不同围岩类别条件下压力分散型无黏结预应力锚索相应的临界锚固长度，对该类锚索的施工设计具有一定的参考价值。     

预应力锚索锚固段应变的现场试验研究

基于现场试验结果,文章对某公路边坡治理中的压力型锚索在分级循环加、卸载作用下,锚固段砂浆体的应变分布规律及变化趋势进行试验研究及分析,获得了压力型锚索锚固段砂浆体在各工况下的应变主要分布区段位置和长度,可为危岩治理设计合理确定锚固深度提供实测依据。     

锚索预应力长期损失与岩土体蠕变耦合模型研究

锚索通过反力支座与边坡岩土体紧密接触,当给锚索施加一定预应力后,岩土体同样受到预应力作用而发生形变。该形变不会瞬时完成,而是随时间变化,将导致锚索预应力出现长期损失。将锚索等效成弹性体和广义Kelvin体(考虑锚索应力松弛) 这2种模型,并假设岩土体为考虑蠕变特性的H+nK体(n≤3),结合锚索与岩土体的耦合变形和初始条件,推导出锚索张拉力随时间变化的计算式。经与以往研究成果对比,验证了模型的正确性。同时,研究分析表明,在理论模型中增加岩土体蠕变模型的K体个数及考虑锚索应力松弛现象,可使得拟合曲线更接近于实测的锚索预应力变化。     

压力分散型预应力锚索加固边坡的设计与施工

在运用预应力锚固体系加固路基边坡的过程中,工程技术人员一直在努力改进预应力锚固体系的锚固效率,以提高加固后边坡的稳定性和耐久性。预应力锚固体系按其锚固段的受力状态来分类:有拉力型、压力型和荷载分散型三类,荷载分散型又分为拉力分散型、压力分散型和拉压分散型,压力分散型又常称为分段承压型、分散压缩型。传统加固边坡所采用的预应力锚固体系多为拉力型锚索体系,虽然这种预应力锚固体系工艺相对简单,但由于受其锚固段应力分布不均匀的受力特性影响,决定了它无法提供大吨位锚固力以及不适应复杂地层的局限性。     

岩锚新的锚固方式及锚固体系的研究

施加在锚索上的荷载可由锚固段的顶端向下（拉力型）或由下向上（压力型）传递，这取决于锚索在锚固段内的锚固方式。通过试验，比较了传统的拉力型及压力型两种锚固方式，并提出一种新的介于二者之间的锚固方式，称为复合型。其目的是使锚固段上的应力分布趋于均匀，避免或减少灌浆体的拉伸裂缝，从而增加锚固效果及防腐系统的可靠性。同时，对岩锚锚固体系提出设计建议，以提高预应力锚索的锚固性能并尽可能方便施工，降低成本。     

静动力荷载工况下水利枢纽工程中闸墩及锚索结构应力特征研究

为研究水电站枢纽工程闸墩与锚索结构在不同工况下应力特征,利用仿真计算平台获得静力与地震动力荷载下水工结构应力分布特征。静力工况下,闸墩最大拉应力以顶面、下游面较显著,而闸墩颈部以受压为主;锚固洞顶、底面最大拉应力均以Y向最大,且超过材料安全允许值,锚固洞顶、侧面受拉较小,最大拉应力仅为0.7 MPa,下游面处于受压。地震动荷载工况下,闸墩底部拉应力为最大,蓄水位愈高,则底面拉应力愈大,其中B方案相比A方案增大6.6倍;锚固洞最大拉、压应力分别位于下游面与锚块侧面;抗震设计应注重张拉预应力防护部位的配筋加固。研究结果可为水利枢纽工程中闸墩以及预应力锚索应力状态设计提供一定参考。     

高陡边坡卸荷岩体群锚效应试验研究

锦屏一级水电站左岸高陡边坡卸荷岩体采用压力分散型无黏结预应力锚索作为主要支护方式,由于锚索吨位大、间距小,卸荷岩体在锚固力作用下出现较大压缩变形,相邻锚索相互影响导致锚固预应力损失,群锚效应显著。为研究卸荷岩体中的群锚效应,根据相似理论制作了卸荷岩体相似材料模型,进行了群锚加固物理模型试验,结合试验数据和Mindlin解分析了岩体的位移、变形、锚固力叠加效应及锚索预应力损失。研究结果表明卸荷岩体中的群锚效应主要包括:①锚索引起的应力叠加对卸荷岩体具有显著的压缩效应;②锚索张拉造成邻近锚索的预应力损失。最后通过试验分析和理论推导得出了群锚作用下岩体的位移及锚索预应力损失率的计算方法。研究认为,合理设置锚索间距和适当增加锚索长度能有效地减小群锚效应造成的锚索预应力损失,并在实际工程中得到了验证。     

三峡工程双线五级船闸高边坡预应力锚索监测成果分析

本文对三峡工程双线无级船闸高边坡锚索测力汁监测资料进行了分析．分析认为,锚索预应力变化总体上分为速损期、波动期和平稳期三个阶段,实测锚索预应力受温度、锚索外锚固段灌浆、降雨、锚索孔造孔质量、锚墩垫板情况和开挖等因素影响：目前高边坡锚固力平均损失率为-12．6％,直立坡锚固力平均损失率为-10．4％,变化不大．分析结果表明预应力锚索在加固高边坡稳定性方面作用显著,高边坡处于稳定状态．     

隧道式锚碇在碎裂岩体中成洞及承载特性数值模拟

与重力式锚碇相比,隧道式锚碇更为经济、环保,在峡谷地区悬索桥建设中具有广阔的应用前景。我国西南地区某在建铁路大跨度悬索桥隧道式锚碇在IV—V级工程岩体中承担4.3×10⁵ kN的超大主缆荷载,通过三维数值模拟方法对该隧道式锚碇的成洞特性、主缆荷载及超载作用下的围岩响应特征进行研究。结果表明:按设计支护措施,碎裂岩体在锚洞开挖后处于轻微挤压变形状态。主缆荷载作用下,锚碇周边围岩主要表现为弹性变形,锚塞体的位移增量属毫米级,围岩变形受地层岩性影响显著,锚塞体周边围岩位移梯度较大,主缆荷载的扩散范围有限;超载作用下,锚塞体围岩塑性区由后锚面逐步沿着锚塞体周边围岩向中前部发展,其最终破坏模式为锚岩接触周边围岩的剪切破坏。隧道式锚碇在围级基本质量较差的碎裂岩体中同样具有很强的适应性。     

压缩分散型锚索在软弱岩土中的应用与试验研究

随着预应力锚索在国内外的广泛应用和发展,压缩分散型锚索作为一种全新的预应力锚固结构形式,由于其自身的特点,具有独特的受力机理和优越性,得到了工程界的普遍认可。对于岩土体软弱或岩土质复杂的工程,锚固力不足是其最大的问题。压缩分散型锚索锚固段混凝土承载压力而不是拉力,充分利用了浆体的抗压性能,并通过在锚固段设置若干承载体,达到将内锚固段受力分散的作用,从而有效提高锚固效果。本文将这一新型的锚索结构应用于软弱岩土锚固工程,并就锚索施工工艺及影响因素进行了一系列的现场试验研究,提出了压缩分散型锚索设计与施工方面的建议。     

高边坡预应力锚索特征荷载现场试验研究

预应力锚索的特征荷载包括锚索工作荷载与极限荷载,是判断锚索锚固效果的重要依据。基于6组预应力锚索原位拉拔破坏试验,依据拉拔荷载-位移全过程增量曲线研究预应力锚索荷载传递机制,提出了预应力锚索特征荷载的判定方法。研究表明:锚索受力全过程分为外锚段紧固、外锚段拉拔、自由段拉拔、锚固段滑移4个阶段;锚索工作荷载以锚索自由段拉拔阶段转折区间为基础,取其区间中值;锚索极限荷载以拉拔曲线增量位移陡增点为依据,为单级增量位移3 mm左右对应的荷载。最后建立锚索拉拔试验数值模型,分析了在位移陡增点前后两级拉拔荷载下锚索-注浆体、锚固耦合体-岩层界面锚固段剪应力分布规律,验证了所提出的极限荷载位移判据的准确性。     

龙滩水电站左岸进水口边坡锚固预应力的实测研究

介绍了龙滩左岸进水口边坡预应力锚索监测成果，重点分析了锚固力损失和异常的原因。锚固力损失偏大的主要原因是：钻孔的精度和锚索的安装质量等引起锚索在张拉过程中的偏心，造成锁定损失偏大，部分钢绞线随着荷载的增大，松弛损失量也迅速加大；另外，受开挖等外界因素影响使锚索的受荷状态发生变化，锚固介质受到冲击或锚固结构的荷载发生变化等，均导致锚索预应力的损失(降低)。边坡下切过程中，由于地质条件较差使岩体产生变形是预应力锚索在运行过程中出现锚固力超张拉值的主要原因。     

秀山大桥重力锚支墩基础及锚块荷载分担比研究

秀山大桥重力锚支墩基础与锚块各自分开,地基与基础荷载分担比较为复杂,为研究锚碇系统各部位承载分担比和失稳模式,依托秀山大桥重力锚,建立锚碇、支墩桩基与地基相互作用的三维有限差分模型,以0.5P(P为缆索拉拔设计荷载,P=132 MN)为递增荷载进行极限加载模拟研究。结果表明:在(1~2)P时,锚块底板、锚块前端岩体、支墩基础、锚块侧边承担水平荷载平均占比为64%,23%,6%,7%;缆索荷载达到2.5P时,锚-岩接触面不均匀剪力引起锚块底部岩体拉伸破坏;支墩桩基达到极限承载力时的缆索荷载为3.5P,其破坏形式近似于单轴压缩破坏;随着荷载继续增大,锚块底板接触面逐渐张开,其承担水平荷载向锚前端岩体转移。研究成果为重力式锚碇的结构设计、地基加固及极限承载力分析提供了参考。     

无黏结曲线锚索式预应力衬砌结构数值建模方法研究

无黏结曲线锚索式预应力衬砌结构是有压水工隧洞采用的一种新型衬砌型式,因结构体系受力机理较复杂,造成结构设计存在困难。为此,本文首先根据无黏结曲线锚索式预应力衬砌结构受力特征分析其数值建模的关键点;然后,提出相应的建模方法：通过设置接触关系实现模拟围岩对衬砌不同的约束作用,利用等效荷载和实体模型相叠加的方法模拟锚索变化的预应力状态,采用梯度荷载分段施加方式模拟预应力损失的非线性分布;最后,基于有限差分软件FLAC3D,以小浪底有压排沙洞为工程案例建模分析,选取衬砌变形、衬砌局部和整体预应力效果、受力最不利位置和衬砌薄弱环节潜在破坏特征等最能反映预应力衬砌结构力学特性的四个方面,将数值计算结果与监测数据对比分析,验证了本文建模方法的正确性。研究表明,本文提出的建模方法原理明确、建模快捷、结果可靠,对工程设计具有指导意义。