确定预应力锚索设计参数的优化方法

在水利水电工程建设中，通常采用预应力锚索（杆）加固不稳定边坡以改善其稳定性。然而，至今为止，对预应力锚固的设计大多过于保守，造成过多的工程浪费，锚固设计理论方法与方法有待于深入研究。通过对影响岩锚设计参数的因素分析，应用优化与决策理论，提出了岩锚设计参数的确定方法，建立了岩锚支护设计决策支持系统RSASYS，为工程设计人员进行岩锚设计提供了一种新的分析方法。实践证明该方法可行并可获得巨大的经济效益。     

确定预应力锚索设计参数的优化方法

在水利水电工程建设中，通常采用预应力锚索（杆）加同不稳定边坡以改善其稳定性。然而，至今为止，对预应力锚固的设计大多过于保守，造成过多的工程浪费，锚固设计理论与方法有待于深入研究。通过对影响岩锚设计参数的因素分析，应用优化与决策理论，提出了岩锚设计参数的确定方法，建立了岩锚支护设计决策支持系统RSASYS，为工程设计人员进行岩锚设计提供了一种新的分析方法。实践证明该方法可行并可获得巨大的经济效益。     

确定预应力锚索设计参数的优化方法

在水利水电工程建设中，通常采用预应力锚索（杆）加固不稳定边坡以改善其稳定性．然而，至今为止，对预应力锚固的设计大多过于保守，造成过多的工程浪费，锚固设计理论与方法有待于深入研究．通过对影响岩锚设计参数的因素分析，应用优化与决策理论，提出了岩锚设计参数的确定方法，建立了岩锚支护设计决策支持系统RSASYS，为工程设计人员进行岩锚设计提供了一种新的分析方法．实践证明该方法可行并可获得巨大的经济效益。     

预应力锚索荷载分布机理原位试验研究

根据悬索桥隧道式锚碇系统预应力岩锚原位试验及数值模拟结果,分析了锚固长度、自由长度、注浆性质以及锚注体与围岩接触方式对岩锚极限抗拔力和破坏形态的影响。阐释了锚索的根状效应和围岩应力场分布形态,提出安全储备系数概念。研究结果表明,极限抗拔力的提高主要依赖于上述参数综合作用。自由长度对围岩有效传递和分散围岩应力有关键作用,和锚固长度共同控制岩锚的破坏形态;在锚碇系统中,和初始预应力一起确定了岩锚参与荷载分担的贡献值和时机。     

岩质边坡预应力锚固的设计原则与方法探讨

从预应力锚索的工作机理、预应力大小的设计、预应力群锚间距的设计、锚索长度的设计、锚固角度的设计及预应力锚固体的强度参数等几个方面对预应力锚索的加固方式进行了系统的分析与探讨,得到一些有意义的结论。     

岩质边坡预应力锚固的力学行为及群锚效应

预应力锚固技术是现代岩土工程加固的重要手段,针对预应力锚固体在张拉和运营过程中所实测到的资料,详细分析了锚固体的剪应力、轴力的传递特征,得到了不同预应力值下的应力变化规律,提出了岩质高边坡预应力锚固的群锚第一效应和第二效应的概念。通过大量资料分析,分别提出了内锚固段轴力、剪应力分布的经验公式,为合理施锚和优化布锚提供了设计依据。后续试验进一步表明,针对不同岩体结构类型的岩锚锚固端应力传递规律具有广泛的应用范围,工程实践证明了所提公式应用的可靠性和经济性。     

压花锚锚固性能的试验研究与数值分析

普通预应力锚索在我国已有数十年的应用,其常见破坏模式是锚索与注浆体的脱黏.为防止该类破坏模式的发生并增强内锚固段的锚固能力及锚固系统的安全可靠度,将结构工程中的压花锚引入到岩土锚固工程中并进行较大改进.设计6种不同配合比的注浆体,将普通锚、压花锚锚固在硬岩中,通过抗拔试验获得岩锚的荷载-位移全过程曲线.研究结果表明:压花锚阻止了钢绞线的轴向解扭,大大增强锚索承载能力,提高锚筋材料的利用效率,降低锚索承载力对注浆材料的敏感性,改变普通预应力锚索的失效破坏模式.利用ANSYS建立岩锚抗拔试验的有限元计算模型,研究内锚固段的受力特点,分析结果表明:压花锚在注浆体里产生楔形效应,形成注浆体剪切强度和抗压强度的联合作用,改变普通锚的力学作用机制,是造成上述试验结果的根本原因.鉴于压花锚的优良锚固性能和经济实用性,建议在岩土锚固工程中推广应用.     

压花锚在岩土锚固工程中的应用

普通预应力锚索的常见破坏模式是钢绞线与注浆体脱粘,为防止该类破坏模式的发生并增强内锚固段的承载强度,将结构工程的压花锚进行改进并应用到岩土锚固工程,设计了8种不同配合比的水泥基注浆体,将普通锚、压花锚锚固在中风化砂岩中,通过抗拔试验获得了岩锚的荷载～位移全过程曲线.结果表明:压花结构在注浆体里产生楔形效应,导致压花锚的荷载传递机理与普通锚明显不同,其承载强度显著高于对应的普通锚,降低了岩锚承载强度对内锚固段长度及注浆体力学性能改变的敏感性.压花锚的上述特性有利于减少锚固工程的用锚数量,节约工程造价,提高安全可靠度,值得推广应用.     

多次分段控制注浆斜向预应力钢锚管锚固机制研究

为了研究多次分段控制注浆斜向预应力钢锚管锚固机制,必须搞清楚多次分段控制注浆斜向预应力钢锚管的结构形式、加固作用机制、适用范围及设计计算方法,依托广州北三环高速公路K42边坡对不同自由段长度预应力钢锚管承载力试验,分析预应力钢锚管的有效锚固段长度,并与普通锚杆、普通钢锚管承载力对比,试验结果表明,在强风化花岗岩地层,多次分段控制注浆预应力钢锚管极限承载力与普通锚杆提高约50%,预应力钢锚管的有效锚固长度为6 m;通过Plaxis2D软件对预应力钢锚管锚固机制分析,分析结果表明,劈裂注浆技术对滑坡稳定性的改善并不显著,锚固与劈裂注浆技术共同作用对滑坡稳定性改善显著。现场试验及数值模拟结果对正确分析多次分段控制注浆斜向预应力钢锚管加固作用机制和工程设计应用具有一定的参考价值。     

注浆体配合比改善岩锚抗拔特性的试验研究

注浆体配合比是预应力锚固体系优化设计的关键参数之一,对岩锚抗拔特性影响显著.当前,有关注浆体方面的研究还较少涉及,国内外的相关规范对这种专用注浆体也未制订统一的行业标准.因此,在广泛调研实体工程所使用的注浆体的情况下,设计11种不同配合比的注浆体,分别测试各自的物理力学性能,采用室内抗拔试验研究注浆体配合比对岩锚极限承载能力、荷载变位特性的影响.试验结果表明:注浆体中掺入适量的砂可以提高注浆体的断裂能,增强钢绞线与注浆体黏结界面的粗糙度以及对钢绞线解扭膨胀的约束,从而显著增强岩锚的极限承载强度,而降低注浆体的水灰比对提高岩锚的极限承载强度的效率较低;普通预应力锚索常见的破坏模式是钢绞线与注浆体的滑脱黏结破坏,建议在以后的锚固工程设计以及规范的修订时对此引起足够的重视.     

隧道系统锚杆研究现状与发展方向

对近40年以来国内外公开发表的隧道锚杆研究论文进行统计和分析,阐述隧道系统锚杆国内外研究现状,揭示隧道系统锚杆研究的薄弱环节。研究表明,隧道系统锚杆的研究主要集中在锚杆作用效果、锚杆计算理论、锚杆设计参数和新型锚杆研发等方面。部分研究表明黄土隧道拱部系统锚杆作用效果不明显,目前国内工程界及学术界对隧道系统锚杆作用效果的认识尚不统一;在全长黏结型锚杆的力学模型及计算理论方面研究成果较多,但基于Mindlin位移解推导的锚杆轴力解析解未考虑中性点的影响;关于隧道系统锚杆的设计及计算理论研究甚少,个别学者提出的经验公式及解析公式中的输入参数大多不易获取,因此在实际工程中仍难以应用;在隧道系统锚杆的设计方面,针对临界锚固长度有一定研究,但是在系统锚杆的布置方式及系统锚杆与围岩的匹配性方面尚无研究成果,隧道系统锚杆设计主要采用经验类比法。从力学机理及理论计算方法上对隧道系统锚杆与围岩联合作用机理及承载拱的承载原理进行深入研究,同时开展新型材料锚杆及新型构造锚杆的研发是未来的发展方向。     

失稳岩石边坡加固处理实例

 某一工程主体部分属于国家重点工程，在施工过程中岩石边坡出现险情，直接威胁着下部结构物和施工人员的安全。依据周边环境和地质条件，采用工程类比法和经验法对边坡采用预应力锚索、自钻式锚杆、钢筋网和喷射混凝土联合加固的措施；合理的设计参数、正确的支护结构形式和科学的施工步骤，使该加固措施充分发挥了锚固作用；根据锚杆钻孔施工过程中遇到的裂缝位置及边坡极限平衡理论，采用反算法得出岩体力学参数，进而对加固后边坡的安全系数进行计算。结果显示，安全系数得到大幅度的提高，确保了边坡稳定和后续施工的顺利进行。重点介绍本边坡加固工程的设计和施工情况。     

闽江大跨越塔岩石锚杆基础设计与真型试验研究

针对福建山区线路工程特点,结合正在建设的闽江大跨越线路工程,选择3个典型的岩石锚杆基础试验点对中等风化、强风化岩石地质条件下岩石锚杆的直锚基础和单锚基础进行设计和真型试验研究,验证设计理论正确性和应用可行性。     

锚杆抗拔力的可靠性分析与设计

本文将影响锚杆抗拔力的主要参数作为随机变量 ,利用 JC法分析了锚杆可靠度 ,讨论了这些随机变量的变异性对锚杆抗拔力的影响 ,并基于目标可靠度指标 ,提出了一种锚杆锚固长度的可靠性设计方法。     

任意岩石锚杆计算模型及其算法

针对目前岩土工程中锚杆数值模型存在的局限性，提出了任意岩石描杆的计算模型，该模型能考虑任意方向穿过岩体单元的锚杆，且岩体单元的划分不需要考虑锚杆的具体位置，锚杆信息可由已形成的岩体单元信息自动生成，可以适应岩石边坡、复杂地下结构支护分析以及加锚参数优化设计。应用表明，该模型方便可行，提高了加锚岩体数值模拟的适用性。     

任意岩石锚杆计算模型及其算法

针对目前岩土工程中锚杆数值模型存在的局限性,提出了任意岩石锚杆的计算模型,该模型能考虑任意方向穿过岩体单元的锚杆,且岩体单元的划分不需要考虑锚杆的具体位置,锚杆信息可由已形成的岩体单元信息自动生成,可以适应岩石边坡、复杂地下结构支护分析以及加锚参数优化设计。应用表明,该模型方便可行,提高了加锚岩体数值模拟的适用性。     

深部软弱围岩叠加拱承载体强度理论及应用研究

 目前,长锚索与锚喷网支护相结合的支护方式在深部软弱围岩中已经得到了广泛应用,但是对于这种联合支护结构的承载特点缺乏深入了解,特别是对于初次支护和二次支护的承载能力没有量化解析式。因此,在岩石力学理论的基础上,针对深部软弱围岩的“锚喷网+锚索”联合支护特点,提出由主压缩拱(锚杆支护)和次压缩拱(密集型锚索支护)共同构成的叠加拱承载体力学模型;根据弹塑性理论、锚杆的中性点理论和锚索的力传递机制推导初次支护和适当让压后二次支护的承载体强度方程;并将“围岩–支护结构”组成的共同体看作一种等效耦合围岩,运用弹塑性力学方法得到这种等效耦合围岩的力学参数随释放位移(让压位移)变化的关系式。工程计算表明,金川III矿区破碎硐室经叠加拱支护后,极限承载能力 可达到513.34 kN,等效耦合岩体 值可达到47.54°, 最大值为1.37 MPa,提高围岩的峰后强度,有利于硐室围岩的长期稳定;现场监测也表明,进行叠加拱承载体支护后的硐室围岩变形趋于平稳,收敛速率小于0.1 mm/d。     

一种锚杆计算模型及其在岩坡锚杆支护中的应用

针对目前岩土工程中锚杆数值模型存在的局限性,探索了适合于强度折减有限元法计算和锚固优化新的锚杆计算模型,考虑了锚杆沿壁摩阻力作用,研制了相应程序,并应用于岩石边坡锚杆支护方案计算中。应用表明,该模型方便可行,提高了加锚岩体数值模拟的适用性。     

地下工程锚固支护理论研究之进展

传统的锚固理论已不能满足日益丰富的地下工程锚固支护实践的需求,近些年来,新的地下工程锚固支护理论不断发展.本文对新发展的锚固支护理论进行了综述分析,主要包括锚杆中性点理论、围岩松动圈支护理论、围岩强度强化理论、最大水平应力理论、能量支护理论、突破点理论等,指出了存在的问题和今后的研究方向.