中风化片岩地区岩石锚杆基础试验研究

针对工程中典型中风化片岩地质状况,在现场进行一系列单锚和群锚原型试验,研究了单锚的临界锚固深度,分析了不同锚固长度锚杆的承载特性与破坏机制,给出了此种岩性中锚杆的锚筋与砂浆黏结强度τa、砂浆与岩石黏结强度τb、岩石等代极限剪切强度τs,对比分析了自密实混凝土2种锚杆灌浆料对砂浆与岩石黏结强度τb的影响;同时,试验研究了群锚基础的"群锚效应",通过轴力检测得出了群锚基础下各锚杆间的轴力呈碟形分布的规律。复合受载试验表明,在中风化片岩中往复水平荷载会对群锚荷载传递产生影响,但是不足于影响群锚基础的极限抗拔承载力。研究成果对典型中风化片岩地质状况的锚杆基础具有重要的工程指导意义。     

鹤山名门项目地下室抗浮设计与分析

由于鹤山名门项目地下室底板持力层为中风化花岗岩,因此选用岩石锚杆作为抗浮措施;并对岩石锚杆的基本构造,及锚固长度关于直锚长度、抗拔承载力、锚固体整体稳定性三个方面基本要求进行详细说明;随后综合两种常见的抗浮锚杆布置方式的优缺点,提出一种新型的锚杆布置方式——梅花型布置;最后按设计规范及相关要求,确定抗浮锚杆的承载力特征值和锚固长度。采用梅花型布置方式布置锚杆,利用有限元计算模型进行抗浮设计与分析,结果表明:抗浮锚杆受力均匀,底板变形满足设计要求,底板受力合理,其配筋率也相对经济。     

输电铁塔岩石锚杆基础承载性能及影响因素试验研究

岩石锚杆基础是近期送电线路基建推广应用的主要基础型式之一,针对某500kV送电线路途径的强风化、中风化岩层广泛分布的地质条件,选取典型场地分别进行了单锚、直锚和承台式群锚等三种型式的岩石锚杆基础的现场真型试验,得到了试验基础的位移随荷载变化关系和极限承载力,其承载力满足该500kV送电线路基础承载设计要求.基于荷载与位移关系曲线,分析了岩石锚杆基础承载特征,及锚杆尺寸、基岩风化程度和群锚效应对基础承载力的影响规律,研究表明:承载力随锚杆和锚筋直径的增大而增大;锚杆存在有效抗拔锚固深度,超过该深度时增加锚杆埋深对提高承载力效果不明显、岩石风化程度对锚杆承载力影响较小、群锚效应对群锚基础无影响.     

全长黏结螺纹玻璃纤维增强聚合物抗浮锚杆蠕变试验研究

 通过4根全长黏结螺纹GFRP抗浮锚杆在长期荷载作用下的拉拔蠕变试验,研究了GFRP抗浮锚杆抗拔蠕变力学模型,计算出模型中的蠕变参数并对模型的正确性进行验证。另外,引入时间损伤效应的概念,结合蠕变力学模型推导出GFRP抗浮锚杆的长期抗拔力。结果表明,中风化花岗岩中GFRP抗浮锚杆在40%的极限荷载下才发生蠕变,GFRP锚杆在低荷载水平下蠕变性能优良,能够满足工程需要;Burgers力学模型能够很好的描述GFRP抗浮锚杆的蠕变规律,模型预测结果与试验结果具有较好的吻合程度,且随着拉拔荷载的增大,模型中的各力学参数均逐渐减小;建立的蠕变损伤模型用于预测GFRP抗浮锚杆的长期抗拔力具有较好的适用性。     

岩石群锚杆基础界限间距与群锚效率估算方法

岩石群锚杆基础是一种材料用量少、机械化程度高、主要发挥抗拔力、应用较为广泛的抗拔基础型式。在竖向荷载作用下,岩石群锚杆基础承载过程受到岩体抗剪强度、锚杆设计施工参数、锚杆-岩体协同工作等复杂因素的影响,其抗拔破坏机理和群锚杆相互作用等问题尚未揭示,使得现行规范在确定锚杆间距、群锚杆承载力等关键设计参数时需要依靠较多原位试验。应用弹性力学和岩石锚杆竖向抗拔传力规律,建立了岩石群锚杆基础的单根锚杆间无相互影响的界限间距近似计算方法以及岩石群锚杆群锚效率估算方法,理论计算结果与试验结果比较接近,可以满足岩石群锚杆基础初步设计要求。     

岩石膨胀头锚杆抗拔试验研究

为了提高岩石锚杆抗拔承载力,本文通过对普通锚杆端部加设膨胀头,将混凝土灌浆料注入岩孔内,使得膨胀头锚杆和岩体结合起来形成岩石膨胀头锚杆基础。基于两种不同类型的岩石锚杆进行现场抗拔试验,并对试验数据分析得到单根锚杆极限抗拔力,在相同试验条件下,岩石膨胀头锚杆的极限抗拔力较普通锚杆有较大提高。本研究具有应用价值,为岩石膨胀头锚杆在风机基础中的实际应用提供了参考。     

中风化砂页岩中抗浮锚杆极限抗拔力和有效锚固长度的研究

为了探究辽宁西部地区抗浮锚杆的极限抗拔力和有效锚固长度的取值,以辽宁阜新玉龙时代广场抗浮锚杆为工程背景,对抗浮锚杆进行现场抗拔试验,通过6根抗浮锚杆在连续荷载作用下的破坏性抗拔试验,测试锚杆杆体的抗拔力,并进一步利用公式推算锚杆轴力和剪应力,并绘制出锚固深度与轴力、剪应力的变化曲线。分析结果表明,注浆体与锚杆杆体间的轴力、剪应力分布是不均匀的,自孔口到杆底端呈逐渐递减的分布模式;当锚杆杆体的内力(轴力和剪应力)达到某一临界值时,锚杆杆体变形由弹性变化为塑性,这一临界值接近于杆体的极限抗拔承载力,锚杆抗拔时并非全长同时受力,而是分阶段受力;经分析此项目中抗浮锚杆极限抗拔力为270～330kN,抗浮锚杆的有效锚固长度约3. 6m,可为辽宁西部地区的中风化砂页岩中抗浮锚杆的使用提供参考依据。     

岩石锚杆抗拔静载试验案例分析

通过对安庆火车站广场工程7根试验性岩石锚杆进行抗拔试验,根据试验结果资料绘制上拔量与荷载关系P~S曲线及弹性上拔量、塑性上拔量与荷载关系P~Se、P~Sp曲线,得到各岩石锚杆的最大上拔量、最大弹性位移、最大塑性位移及岩石锚杆抗拔承载力特征值,为设计提供依据,同时对抗浮锚杆受力变形情况进行flac3D的仿真模拟分析,结果表明:锚杆的变形位移沿着锚杆深度方向呈现逐渐减小的趋势,锚杆的轴力整体变化趋势是沿着锚杆深度方向是逐步减小的。     

两种不同材质抗浮锚杆锚固性能的现场对比试验研究与机理分析

为深入研究中风化花岗岩中以全螺纹GFRP筋材为杆体的全长黏结抗浮锚杆锚固机理及破坏机制,进行了螺纹GFRP抗浮锚杆与螺纹钢抗浮锚杆现场拉拔试验。试验结果表明,GFRP抗浮锚杆的极限抗拔承载力高于钢筋抗浮锚杆;相同荷载水平,相同位置处GFRP锚杆的轴力大于钢筋锚杆,钢筋锚杆轴力沿深度衰减的速率比GFRP锚杆快;GFRP锚杆剪应力峰值点较钢筋锚杆更明显,钢筋锚杆的剪应力比GFRP锚杆发挥早,GFRP锚杆的峰值剪应力比钢筋锚杆大;就砂浆与围岩界面的平均黏结强度而言,GFRP抗浮锚杆高于钢筋抗浮锚杆;GFRP抗浮锚杆以杆体材料剪切破坏为主,而螺纹钢锚杆的破坏是锚固体与围岩界面产生剪切滑移破坏。     

抗浮锚杆现场拉拔试验及数值模拟研究

对选定的四根抗浮锚杆按照设计承载力进行了现场拉拔试验,并进行了数值模拟,从而得到了锚杆的荷载-位移曲线,分析了锚杆的变形和受力特征。结果表明,所有检测锚杆的抗拔承载力均达到了设计要求。锚杆最大锚头位移和最大锚头位移平均值均较小,分别为12.46 mm和10.12 mm,卸荷后b1锚杆的残余锚头位移最小。不同锚杆之间卸荷后残余锚头位移与最大锚头位移呈非线性增长趋势,并在b2锚杆出现陡增现象。各级荷载作用下,锚杆各位置轴力随锚杆埋深增加均相应减小,锚杆底部轴力接近于零。     

螺旋锚群锚极限荷载破坏试验及数值模拟分析

基于螺旋锚群锚极限抗拔荷载破坏试验和三维有限元数值模拟结果,研究了螺旋锚群锚在极限荷载作用下位移变化规律和螺旋锚结构的薄弱区域.螺旋锚群锚端部位移数值模拟结果和实测结果非常接近,在极限荷载作用下,螺旋锚周边土体塑性区域发展较快,土体接近破坏,不能承受更大的荷载.螺旋锚应力峰值位于锚叶与锚杆接触部位,且沿着锚叶半径方向由锚杆中心到锚叶边缘递减,因此将锚叶设计为渐变厚度较为合理,可避免锚叶在极限荷载作用下与锚杆产生裂缝甚至脱离.本研究结果对类似工程具有指导意义.     

天龙公共人防工程人防地下室抗浮设计

对天龙公共人防工程人防地下室进行抗浮设计,在地下室标准柱网8.4×8.4m下,考虑人防荷载组合作用,对基础进行验算。通过对普通抗浮锚杆和自锁抗浮锚杆进行计算比较分析得出,在满足工程抗浮的条件下,自锁抗浮锚杆(4.5m)相比普通抗浮锚杆(7m)单根长度减少2.5m,单根锚杆造价减少22.3%,且自锁抗浮锚杆与普通抗浮锚杆相比工期相应可减少1/2,优势明显,可供类似工程抗浮设计参考。利用JCCAD对底板进行有限元沉降计算分析,该设计下地下室底板沉降量均小于2mm,小于锚杆极限抗拔承载能力时的弹性位移,满足工程及规范要求。     

风化岩地基微型抗浮桩承载性能原位试验研究

微型抗浮桩具有地层适应性强、布置形式灵活、成孔快、施工占用场地小、施工机械小型化及经济环保等优点。基于中风化花岗岩地层8根微型抗浮桩现场静载荷试验,研究青岛风化岩地基微型抗浮桩的竖向抗拔承载性状。试验结果表明:试桩Q-s曲线为缓变型,极限荷载作用下桩长为4.2~5.1 m的微型抗浮桩总上拔量不超过7.0 mm,极限抗拔承载力高达1 700 kN,承载力较高,满足设计要求;单桩单位平均极限侧摩阻力为0.307~0.425 MPa;在其他条件均不变的情况下,微型抗浮桩的单位平均极限侧摩阻力随桩径的增加而减小。     

风化岩地基微型抗浮桩承载性能原位试验研究

微型抗浮桩具有地层适应性强、布置形式灵活、成孔快、施工占用场地小、施工机械小型化及经济环保等优点。基于中风化花岗岩地层8根微型抗浮桩现场静载荷试验,研究青岛风化岩地基微型抗浮桩的竖向抗拔承载性状。试验结果表明:试桩Q-s曲线为缓变型,极限荷载作用下桩长为4.2~5.1 m的微型抗浮桩总上拔量不超过7.0 mm,极限抗拔承载力高达1 700 kN,承载力较高,满足设计要求;单桩单位平均极限侧摩阻力为0.307~0.425 MPa;在其他条件均不变的情况下,微型抗浮桩的单位平均极限侧摩阻力随桩径的增加而减小。     

中风化花岗岩中抗浮锚杆的试验研究

 抗浮锚杆已经在我国许多地区得到广泛应用。但是不同规范推荐采用的锚杆设计参数变化范围较大,并且未考虑不同地区岩石的差异性,实际应用中不利于设计参数的选取。在青岛大剧院工程场地上对设置测力元件的抗浮锚杆进行破坏性拉拔试验,重点测试锚杆杆体的轴力、杆体与注浆体之间的剪应力变化规律,结果显示内力沿锚杆长度不均匀分布并且超过一定长度后不再受力,进而确定出该地区中风化花岗岩中抗浮锚杆的极限抗拔力和有效的锚固段长度,为抗浮锚杆设计、施工提供了依据。     

岩层和土层抗浮锚杆基本试验研究

通过现场抗浮锚杆基本试验,对岩层和土层抗浮锚杆的承载性能和位移性状进行了研究。结果表明,在常压注浆条件下,岩层抗浮锚杆的极限承载力大大高于土层抗浮锚杆;通过二次高压注浆,可以显著提高土层抗浮锚杆的极限承载力,就本工程来说,承载力的提高幅度在1倍以上。达到最大试验荷载时,土层抗浮锚杆位移要高于岩层抗浮锚杆。     

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。     

有限元Marc模拟分析岩锚基础的破坏形态

 岩锚基础作为架空输电线路塔基中的一种特殊形式,可以充分发挥原状岩体的力学性能,提供良好的抗拔能力。基于岩锚基础的真型试验,借助有限元Marc,深入直观地总结分析单锚和直锚式岩锚基础分别在IV类差岩体、III类一般岩体和II类好岩体中上拔荷载作用下的破坏形态,并与电力行业现行设计规范中的理想破坏模式进行对比。结果表明：岩体强度直接影响岩锚基础的破坏形态,数值模拟结果与真型试验结果基本相符,效果较好;现行设计规范中的破坏模式与实际不符,由于所考虑的提供抗拔力的岩体过大,依其设计计算的结果可能导致不安全,有待进一步的完善和修订;可建立新的破坏模型,推导计算合理的抗拔承载力;应用直锚式岩石锚杆基础的地质条件可低于设计规范的要求;有限元Marc模拟软件可直观有效地辅助计算分析岩土工程实际问题。     

输电线路岩石锚杆基础试验研究

岩石锚杆基础已逐渐在输电线路工程中获得广泛应用,针对节理裂隙发育的灰质板岩岩体,进行了现场拉拔真型试验。试验结果表明:在满足锚筋自身强度的情况下,应以锚孔表面混凝土的位移值来确定基础的极限荷载;当锚杆达到一定长度后,再单纯依靠增加锚杆长度提高极限抗拔承载力效果甚微;适当改善锚筋外表面的粗糙度可提高锚筋与混凝土间的界面粘结强度;在岩石锚杆基础设计中要注意群锚效应的削弱作用。     

粉土中螺旋锚循环上拔承载特性原位试验研究

螺旋锚因具有较大的抗拔承载力而被广泛应用于杆塔、风轮发电机其等受循环荷载作用结构物的基础。近年来随着极端强风灾害的增多,螺旋锚已被推广应用于输电线路导线防舞动拉索的锚固设备。然而,目前关于循环荷载作用下螺旋锚承载特性的研究较少,没有关于其承载力计算方法的标准。为此,通过对粉土中螺旋锚开展原位单调及循环加载试验研究,探究螺旋锚循环上拔承载性能。结果表明：螺旋锚在50%静态极限承载力循环作用下,土体达到变形稳定时的累计位移均不大于25 mm;双盘螺旋锚在循环上拔荷载作用下的累计位移最小,约为其他单盘螺旋锚累计位移的一半;当螺旋锚承载力不足时,基础变形急剧增大,并伴随地面出现以螺旋锚为中心的辐射状裂纹;在整个试验过程中,循环荷载作用下的螺旋锚荷载-位移骨架曲线始终低于试验锚静载曲线,循环结束后在静载作用下,两者荷载-位移曲线基本重合;螺旋锚的上拔承载力主要由锚杆侧阻和锚盘端阻两部分组成,螺旋锚在循环上拔荷载作用下,锚杆接触界面的剪切带内土体的累积收缩导致法向应力降低,螺旋锚基础的上拔承载力全部由锚盘提供。