软质岩中压力型锚索锚固段应力分布特征

为了研究软质岩中压力型锚索锚固段应力分布和传递规律,进行了足尺现场试验.制作了与实际工程条件相似的试验锚索,在试验锚索的锚固段砂浆体中按一定间距设置了应变砖,记录了在不同张拉荷载下各测点的应变情况,测得压力型锚索锚固段的轴向应变和径向应变分布曲线.通过对试验结果进行分析处理,得到了锚固段与围岩界面剪应力分布曲线.测试结...     

预应力锚索锚固段应力分布影响因素分析

采用有限元法,研究预应力锚索锚固段应力分布的影响因素。讨论荷载作用下预应力锚索锚固段应力分布规律,分析荷载大小、被加固岩土体性质、锚固段长度、锚固体直径等因素对预应力锚索锚固段应力分布规律的影响。分析表明,预应力锚索锚固段应力分布非常不均匀;岩石越坚硬,锚固段应力分布越集中,岩石越松软,应力分布越均匀;锚固长度达到一定数值时,再增加锚固长度,只能导致锚索材料的浪费,而对承载能力的提高帮助不大;锚固体的直径越小,锚固段应力分布的峰值越大,应力分布越不均匀,锚固体的直径越大,应力的峰值越小,应力分布越均匀;锚固较硬的岩体,宜选用直径较粗锚固长度较短的锚索,而锚固较软的岩土体,宜选用直径较细锚固长度较大的锚索。     

压力分散型锚索锚固段受力特性试验分析

压力分散型锚索锚固段注浆体与围岩的黏结应力是荷载传递研究的核心问题,目前直接测试界面黏结力存在一定的难度。针对压力分散型锚索注浆体的轴对称应力条件,在现场试验中通过自制的应变砖测点直接测得靠近孔壁的注浆体切向剪应力,以反映界面黏结力分布,同时进行了钢绞线握裹力测试。分析了轴向应变与切向剪应力的分布规律,探讨了轴向压缩量对荷载传递的特性的影响。采用 FLAC^3D 进行数值模拟,对锚固段注浆体轴力的不均匀性、注浆体切向剪应力与注浆体与围岩接触面剪应力分布的联系与差别等进行探讨。确定了现场试验和数值计算条件的压力分散型锚索有效长度为 2 m 左右,并建议将锚固段设计长度改为 3 m 。     

软硬互层岩体中压力分散型锚索结构布置优化

为使软硬互层岩体中的压力分散型锚索各承载单元能协调工作,充分发挥各自的作用,建立成层岩体和压力分散型锚索的三维数值模型.通过调整锚索各承载单元上的钢绞线数量,得出各种梯级结构布置的压力分散型锚索,进行优化计算分析.通过对比多组方案下的砂浆体与岩体的应力、变形和锚固单元荷载位移曲线,判别出能够适应岩性不均,发挥出最大锚固效应的方案,进而获得优化的压力分散型锚索结构布置方案.分析结果表明,普通的压力均分型布置可能使软岩中的锚固单元首先进入破坏状态,而优化方案下的软岩和硬岩均能协调一致,发挥出极限承载能力.最后,在岩体加固时,为适应岩层不均的状况,归纳总结出可供参考的压力分散型锚索梯级结构布置优化思路.     

压力型预应力锚索受力分析

本根据锚孔中锚固体与岩土体协调变形的情况，采用Kelvin问题位移解求得了压力型预应力锚索锚固体轴向应力盯和锚固体与孔壁间剪应力τ的近似分布规律。结果表明，岩体中σ、τ集中在受力点附近，应力传递长度仅几十公分；土体中σ、τ集中程度远远小于岩体，应力传递长度大于20m。本提出在软土中采用钢梁替换水泥芯柱作为锚固体主体使压力型预应力锚索担心的两个控制应力σ与τ减少一个，只剩下剪应力τ。由于采用钢梁作为锚固体主体，使剪应力τ峰值大大降低，传力长度大大增加。中指出，土体中采用压力分散结构意义不大，采用孔底扩孔会得到令人满意的效果。根据本结果，岩体中压力型预应力锚索孔底处采用一段钢管替换水泥芯柱会使剪应力τ局部分散，在一定条件下可取代现有的压力分散型结构。     

压力分散型锚索锚固机制模型试验研究

采用新的试验装置和试验方法对锚索单元实施分级循环加载,通过地质力学模型试验研究压力分散型锚索的锚固机制。试验结果表明:2单元压力分散型锚索采用分级循环加载后,受承载体间距L等因素的影响,第1单元注浆体的应变和轴力随长度的衰减较第2单元快,加载后锚索各单元的应变分布、黏结应力均值呈现"前小后大"的分布模式;与前次加载相比,对3单元压力分散型锚索的第2,3级承载体加载到0.6 kN后,第1单元的应变和轴力峰值出现了不同程度的下降,加载单元及待加载单元的黏结应力均值均有所提高;对4单元压力分散型锚索采用分级循环加载后,加载单元及待加载单元的应变和轴力峰值、黏结应力均值有所提高,而已加载单元注浆体的应变和轴力峰值有所降低;在锚固长度一定的条件下,承载体的数量对荷载有效传递有相当大的影响,特别是黏结应力的转移方式不同。上述试验成果对正确分析压力分散型锚索加固作用机制和锚固工程设计具有较好的参考价值。     

根据灌浆体与围岩(土)体间峰值粘结强度进行预应力锚索设计的探讨

目前锚固工程广泛采用了预应力锚索,特别是在软岩和破碎岩体中,足够的锚固力是保证工程稳定性的重要因素,而灌浆体与围岩（土）体间的粘结力直接影响锚固效果.通过采用锚固段与岩体弹性假设,通过它们粘结应力的分布、锚固段受力状态和应力的分析,推导出锚索锚固力和锚固长度之间的关系;并且根据灌浆体与围岩岩（土）体之间峰值粘结强度（Tult）,提出了锚索极限锚固力（Pu）和临界锚固长度（Lcal）新的设计方法,并指出它的实用条件.与工点的试验数据相比较,该方法具有较强的工程应用性,供工程界借鉴.     

压力型锚索锚固段应力分布及影响参数分析

采用理想弹塑性载荷传递函数关系,根据压力型锚索锚固段的受力平衡,利用锚固体、锚索和注浆体之间共同作用的位移模式,导出压力型锚索锚固段的剪应力和轴向力的分布函数。在此基础上讨论不同参数锚固段应力分布的影响。通过分析得出:(1)外部施加的预应力越大,在锚固体受力容许范围之内,其锚固效果越好;(2)通过对综合参数EA的分析得出,此参数是锚固体的力学参数和结构参数的综合,从物理意义上增加锚固段的有效直径或提高锚固段的弹性模量均可改善其锚固效果。所得结果为压力型锚索的设计和计算提供一种理论参考。     

风化砂岩中压力型锚索锚固机理的拟静力分析

为更加精确地研究地震作用下风化砂岩中压力型锚索的锚固机理,根据集中力荷载作用在横观各向同性无限空间体内的应力解,结合拟静力简化方法推导出了圆形均布荷载作用下压力型锚索体系中锚索孔内砂浆体等效压应力解和锚固段砂浆与砂岩接触界面等效剪应力解,分析了砂岩弹性模量、泊松比、地震烈度、预应力荷载、承压板半径、锚索孔半径等因素对压力型锚索锚固效果的影响。研究结果表明:弹性模量、地震烈度、预应力荷载、承压板半径与等效应力分布曲线和应力峰值之间存在正相关关系;锚索孔半径与等效应力分布曲线和应力峰值之间存在负相关关系;砂岩泊松比与等效压应力分布曲线和压应力峰值之间存在正相关关系,但与等效剪应力分布曲线和剪应力峰值之间存在负相关关系。研究结果丰富了压力型锚索的锚固机理内容,可为实际工程加固边坡的抗震设计提供参考。     

压力型锚索锚固力的探讨

当前的锚固工程广泛采用了压力型预应力锚索，足够的锚固力是保证工程稳定性的重要因素，内锚固力灌浆体与孔壁之间的粘结应力直接影响其锚固效果。本文通过采用内锚固段与钻孔周岩体弹性假设，通过它们之间粘结应力强度的分布、锚固段受力状态和应力的分析，探讨关于锚索内锚固段锚固力和锚固长度之间的关系，确定锚索锚固力。该确定方法有较强的工程应用性，供工程界借鉴。     

拉力型和压力型预应力锚索受力分析及工程应用

根据拉力型、压力型预应力锚索结构特征，本文将拉力型预应力锚索抽象为在假想滑动面处受一个集中力P，将压力型预应力锚索抽象为在锚索孔底处受一个集中力P。工程中一般假想滑动面或锚索孔底距岩土体表面较远。基于以上假定和工程条件把预应力锚索归结到空间体内一点受集中力Kelvin问题。文中引用Kelvin应力解求得了拉力型预应力锚索钢绞线侧壁、锚索孔壁剪应力τ沿轴向分布，求得了压力型预应力锚索孔壁剪应力汲正应力σ沿轴向分布。 根据本文结果：建议岩体中拉力型预应力锚索设计时应以钢绞线与注浆体之间粘结强度作为设计依据。建议岩体中压力型预应力锚索在受力端增加一段钢管改进成压力局部分散型预应力锚索。建议土体中压力型预应力锚索采取孔底扩孔改进成扩大头式压力型预应力锚索。     

压力型锚杆锚固段锚固效应特性分析

压力型锚杆作为新型锚杆型式,克服了拉力型锚杆黏结应力峰值突出、防腐性能较差、杆体无法拆除等性能缺陷,具有独特传力机制和良好工作性能。利用无限体内一点受集中力作用的Love位移与应力函数解,推导出浆体与岩土体界面间的位移及剪应力分布曲线,以及通过使用Mathmatica及Matlab等数学工具求出锚固体周边岩土体内各点的位移等值线,并采用Ansys数值模拟方法进行验证,得出压力型锚杆锚固段的锚固效应特性。     

基于能量原理的压力型锚杆数值模拟计算

根据能量原理,推导了压力型锚杆的轴力与位移计算式。其中锚固体与周围土层的黏结力计算采用弹塑性剪切位移模型,并考虑因位移过大而发生土层卸荷的情况。提出了最小势能原理在压力型锚杆问题中的应用方法,并给出了能量方程的程序求解流程。最后通过算例分析了压力型锚杆在各级荷载下的轴力、位移以及剪应力分布情况,进一步讨论了压力型锚杆的荷载–位移曲线,计算了压力型锚杆极限锚固长度。得出的结论：①压力型锚杆在大部分荷载下都处于弹性工作阶段,一旦进入塑性状态,就表明即将达到承载力极限;②考虑土层卸荷情况的锚固体能量传递理论可以解释压力型锚杆极限锚固长度的存在。     

压力型锚索锚固段的受力分析

根据压力型锚索锚固段受力状态,导出了锚固段剪应力和轴力分布的理论解。在此基础上讨论了锚固体、岩土体及其界面的力学参数对剪应力和轴力分布的影响,从而得出了一些有意义的结论,为该类锚索设计和计算以及新型锚固技术的开发和应用提供了一种理论依据。     

压力型CFRP筋锚杆的拉拔破坏试验与分析

为把CFRP筋锚杆更好地应用到岩土锚岩中,制作三丝7CFRP筋压车型锚杆,通过场地试验,对锚杆的极限承载力、锚头位移和锚固体应变进行理论分析,并形成一套压力型CFRP筋锚杆的制作和施工工序。     

压力型锚索动态响应的应力数值模拟分析

在边坡抗震的实际案例中,压力型锚索展现了其优异的抗震性能,目前,压力型锚索抗震性能的研究成为了岩土工程的研究热点之一。为了深入研究压力型锚索锚固段在地震荷载作用下的动力响应,利用FLAC3D软件建立了一个岩体的力学参数随深度变化的压力型锚索体系模型。通过数值模拟方法,研究了锚索孔半径、沿注浆体轴向方向的位置、地震强度、初始张拉预应力大小对注浆体受到的压应力和接触面上剪应力时程分析的影响;研究结果表明,它们对注浆体受到的压应力时程曲线和接触面上的剪应力时程曲线影响很大。本研究具有较强的实用性,研究成果丰富了压力型锚索锚固机理内容,可为压力型锚索体系的抗震优化设计提供参考。     

锚固支护深部巷道爆破开挖模型试验研究

 为研究锚固支护对钻爆法施工深部巷道围岩分区破裂的影响,采用深部巷道围岩破裂机制与支护技术模拟试验装置,开展高轴地应力条件下锚固支护深部巷道爆破开挖三维相似物理模型试验。爆破开挖、轴向超载完毕,模型巷道洞周围岩径向拉应变和径向压应力均呈现出波峰与波谷的波浪变化,与未支护模型巷道洞周径向拉应变变化规律相似,表明锚固支护模型巷道依然存在分区破裂的趋势。与未支护模型试验结果对比,锚杆和锚索联合支护的模型巷道在锚固支护部位未出现分区破裂现象,分析得出锚杆和锚索的联合作用可实现围岩应力的转移和重分布。研究结果表明,锚固支护对抑制深部巷道分区破裂具有重要的作用。     

岩层中的压力分散型锚杆研究进展

压力分散型锚杆利用全长无粘结钢绞线,将外荷载分散到锚杆中不同位置的承载体上,通过承载体挤压砂浆体实现荷载传递。对岩体进行加固时,这种新型的锚杆系统能克服传统锚杆的不足,取得更加良好的锚固效果。本文介绍了压力分散型锚杆的荷载传递机理,对比分析了压力型锚杆与拉力型锚杆的优缺点,总结了当前国内对这种锚杆的理论分析、试验研究和工程应用几个方面的进展。可供相关工程技术人员参考。     

风化岩地基GFRP抗浮锚杆力学与变形特性现场试验

利用光纤光栅传感技术,对10根GFRP抗浮锚杆进行现场拉拔破坏性试验,研究了风化岩地基中GFRP抗浮锚杆的承载性能与变形特性。试验结果表明:发生滑移破坏的锚杆杆体、锚固体荷载-位移差曲线高于同型号发生断裂破坏的锚杆;锚固长度接近临界锚固长度的试验锚杆荷载-位移差曲线上升较平稳;增加杆体直径有助于提高锚杆承载能力、限制杆体位移并且降低杆体、锚固体的位移差。此外,杆体横截面轴应力沿锚固深度呈"反S型"分布,由孔口沿锚固深度方向递减;锚杆轴向界面剪应力沿锚固深度呈先增大后减小的趋势,且剪应力在锚固体内按斜向上方向由第一界面传递至第二界面。最后,利用剪应力分布简化模型求得杆体、锚固体位移差与发生滑移破坏的锚杆试验结果较为一致,可为GFRP锚杆的推广应用提供理论基础。     

隧道锚尺寸对其承载特性的影响及破坏机理

锚碇作为跨江悬索大桥的重要组成部分,其变形位移和受力状态直接影响到悬索桥的安全和长期使用的可靠性,而锚碇体的埋深、大小和长度等因素都会对隧道锚的承载性能产生影响。本文以某长江大桥北岸拟建于泥岩上的隧道式锚碇为背景,在保证挖方量一定情况下,通过控制锚碇埋深、截面尺寸、扩展角及锚塞体长度4个参数,采用FLAC-3D有限差分研究了隧道锚各结构尺寸参数对其承载性能的多因素综合影响。结果表明,在承载力较低的软岩上修建浅埋隧道锚,锚碇体最大变形位移主要与后锚面的尺寸有关,后锚面尺寸越大,隧道锚承载特性越好。同时获得了优于原设计的锚碇结构各尺寸参数。对已建成的实桥锚固系统的破坏全过程进行了模拟分析,结果表明,其破坏模式为锚碇围岩受侧向挤压后产生破裂而导致的锚碇体被整体拔出,以供工程参考。