压力型岩锚锚固体应变测试及分析

采用一种体积较小的电阻应变砖,对软岩中压力型锚索在工作荷载作用下锚固段砂浆体内部三向应变进行了测试,通过对试验测试数据的分析,得出了压力型岩锚锚固体应变分布规律。采用软岩条件下的参数,推算出各测点锚固体应力大小,通过对锚固体的受力分析并与理论值进行对比,总结出软岩条件下锚固体应力分布特点,为压力型锚索的进一步理论研究和工程应用提供参考。     

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。     

拉力型和压力型自由式锚索现场拉拔试验研究

通过现场拉拔试验的方法,给出岩质边坡体内拉力型和压力型自由式锚索注浆体与孔壁间的剪应力分布曲线及拉力型锚索钢绞线与注浆体间剪应力分布曲线,获得剪应力沿锚固段长度的分布规律。试验结果表明,对于拉力型锚索,注浆体与孔壁间的剪应力峰值要小于注浆体与钢绞线间的峰值,但剪应力分布长度要长,峰值剪应力出现点后移;无论是何种自由式锚索,剪应力在注浆体与孔壁间的分布都是很不均匀的,峰值剪应力在锚固段出现的部位不同。在相同的荷载作用下,压力型锚索的剪应力峰值大,分布长度短,衰减快。随着锚索荷载的增大,拉力型锚索锚固段的有效长度增加明显,而压力型锚索剪应力峰值增加明显。拉力型锚索的承载力是一定的,当需要提供较小的锚固力时,常采用该种型式的锚索,其施工关键是要保证注浆体的长度;压力型锚索的承载力与承压锚固段分级的数量成正比,当需要提供较大的锚固力时,需采用压力分散型的锚索,其施工关键是要保证注浆体的饱满程度,避免注浆体的收缩。     

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...     

压力型锚杆锚固段长度确定方法研究

通过对压力型锚杆锚固段的受力分析,推导出了压力型锚杆锚固段的轴力分布和剪应力分布,以及锚固段长度的计算公式。并在此基础上进一步分析了压力型锚杆锚固段长度与岩土体弹性模量、泊松比、粘聚力以及内摩擦角等参数的关系。结果表明：锚固段长度随岩土体弹性模量、粘聚力和内摩擦角的增大而减小;随岩土体泊松比的增大几乎呈线性增加,但增幅极为有限;随拉拔荷载的增加而增加。     

预应力锚索锚固段应力分布与锚固段长度研究

基于弹塑性力学理论,将锚索受力视为半空间体在边界受到法向集中力的作用,分析了预应力锚索锚固段的内力结构,结合布西涅斯克(Boussinesq)问题的位移解,推导出了锚固段剪应力与轴力分布函数,并提出了一种锚固长度的计算公式。在此基础上,分析了各种岩土参数变化对锚固段应力分布的影响,对之后锚固工程的设计具有一定的意义。     

压力分散型锚索锚固机理数值分析研究

在压力分散型锚索地质力学模型试验的基础上,对压力分散型锚索的每个单元承载体采用了分级循环加载的方法进行数值分析,研究压力分散型锚索各单元内力变化规律,并根据压力分散型锚索锚固段的受力及变形状态,得到了有关压力分散型锚索锚固机理的认识。分析结果表明:坚硬岩体中的锚固段上单元间内力影响较小,无应力叠加现象,而软弱岩体中的锚固段上单元间内力影响较大,会出现较为严重的应力叠加现象;基于弹性理论及摩尔-库仑准则的有限元理论可以较好地解释锚索注浆体在分级循环加载后的应力、粘结应力分布规律以及合理承载体间距(单元长度)。研究结果对正确分析压力分散型锚索加固作用机理和锚固工程设计具有较好的参考价值。     

适用于软岩边坡加固的压力分散型预应力锚索锚固机理研究

利用有限差分程序FLAC对压力分散型预应力锚索的锚固机理进行了研究。和拉力集中型锚索相比,压力分散型锚索有以下优点:锚固段浆体轴力峰值仅为拉力集中型的1/n(n为承载体的数量)且为受压状态;剪力峰值较小且能较均匀地分布于整个锚固长度上;可以提供较大的锚固力。这些特点说明压力分散型锚索更适用于软岩边坡的加固,增加承载体的数量是提高压力分散型锚索锚固力、改善其受力状态的有效途径。     

预制内锚头新型锚索锚固性能研究及工程应用

为了探究高路堤、深路堑边坡锚固系统耐久性以及锚固效果,研制一种预制内锚头新型锚索,从其结构设计、锚固机制及结构特点入手,分析其受力模式与计算方法,并通过室内足尺模型试验,对比分析传统压力集中型锚索和新型锚索锚固效果,试验结果表明:(1)一个预制锚头可承载1860级4f15.2 mm钢绞线的锚固力,而一个传统的压力型锚头承载体只能提供1860级2Φ15.2 mm钢绞线所承受的锚固力;(2)预制内锚索头新型锚索延缓塑性变形发生突变的荷载是传统压力集中型锚索的1.6倍;(3)预制内锚头新型锚索锚头注浆体压应变分布范围约是传统拉力集中型锚索的0.5倍;(4)传统压力集中型锚索承压板前为最大压应变区,最大压应变为1 219.7με,而新型锚索预制内锚头尾部为最大压应变区,最大压应变为309.5με;(5)通过工程实例验证,预制内锚头新型锚索锚固力最大提高54.07%,明显提高了锚索的锚固力。试验结果对正确分析预制内锚头新型锚索加固作用机制和工程设计应用具有一定的参考价值。     

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。     

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。     

黄土地层下预应力锚索荷载传递规律的试验研究

在已有理论推导的基础上,基于现场拉拔试验,分析锚固长度、拉拔荷载及锚索体直径对预应力锚索在特定黄土地层条件下荷载传递规律的影响。分析结果表明:(1)预应力锚索的有效锚固长度以6～8m最为合理,过短不利于锚索极限承载力的充分发挥,过长则易造成锚索材料的浪费;(2)锚索轴力随拉拔荷载增大不断向锚固段远端传递且越来越小,其峰值则不断增大且向远端偏移,该现象与锚固段前端锚索体所受轴力超过其屈服极限而产生局部塑性破坏有关;(3)土体及锚固体具有明显的非均质性和非线性,使得浆体与土层间存在相对薄弱或非连续界面。当拉拔荷载级别增大至一定量值时,这些弱面上即发生锚固力跳跃分布现象;(4)在工程实践中,锚固力分布曲线的始点与锚固段端口并不完全重合,而是相对纵轴均存在不同程度的偏移,导致发挥实际锚固作用的锚固段长度往往较理论设计的偏短;(5)在黄土地层下,部分预应力锚索极限承载力随其直径增加而线性增长,增长系数约为1.1,而与锚索有效锚固长度无关。所得结果为黄土地区锚索支护工程的设计和施工提供参考依据,具有一定的理论和实用价值。     

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。     

锚索预应力变化影响因素及模型研究

 岩土体在预应力锚索作用下的压缩变形、锚索自身松弛、周围环境条件的变化等都能引起预应力的变动或损失,这种变化对加固效果和岩土体的稳定性具有十分重要的影响。在综合分析锚索预应力阶段变化特点的基础上,将影响锚索预应力变化的因素归结为可补救、长期作用和周期波动三类,并分别进行了定量和定性分析。根据岩土材料蠕变特性和金属材料松弛特性,采用四参数组合模型反映其相互作用影响。通过实际工程现场长期监测数据,验证了模型的合理性,并建立了考虑波动因素的预应力长期变化峰值预测公式,以用于分析预应力锚固工程的长期稳定性。     

压力分散型锚索锚固段力学性能试验研究

 对压力分散型锚索锚固段力学性能进行现场试验,并对试验锚索进行回收。对锚固段应力分布状态进行观测,根据试验结果拟合出压力分散型锚索锚固段应变分布方程和轴力分布方程。现场试验和理论分析证明,其独特的结构型式决定其具有可靠的防腐蚀性能,其承载能力和锚固性能均优于传统的拉力型锚索。另外,压力分散型锚索还具有可回收性,很好地解决城市中锚索超越“红线”施工的问题,在城市深基坑加固工程中必将得到广泛应用。     

新型压缩摩擦组合分散型锚索锚固机制及效应研究

 预应力锚固技术广泛应用于水利水电、交通运输及地下采矿等工程领域。由于常规压力集中型锚索具有前端应力集中、剪应力分布不均匀等现象,研究、设计新型压缩摩擦组合分散型锚索。在介绍该技术要点的基础上,通过室内张拉试验以及数值仿真模拟试验,对该种锚固技术的锚固机制及效应进行系统地研究。结果表明,新型压缩摩擦组合分散型锚索内锚头应力集中量值较小,注浆体轴向压应力及剪应力叠加不明显,应力分布较为均匀,可有效克服现有压力集中型锚索所存在的缺陷,达到改善内锚头应力、提高锚固可靠性要求。在总张拉力确定的情况下,利用所设计的新型压缩摩擦组合分散型锚索技术可实现总张拉力要求,达到锚固岩体的目的。研究结果可为岩土体锚固系统设置提供一定的借鉴及参考。     

锚固段侧阻力分布的一维滑移-软化半数值分析

工程实际表明，预应力锚索（拉力型）锚固段侧阻力的沿程分布多呈单峰上凸曲线，而较多解析推导及半数值分析采用锚固体与孔壁界面的严格全程黏结假设，其计算结果难以解释这一现象。对此，以岩土介质的半无限弹性体假设为基础建立一维力学模型，利用半无限体Mindlin问题的位移解析解，以半数值法求得岩土体与锚固体的孔壁界面位移差值。通过引入侧阻力与位移差值的滑移-软化模型关系，对锚索锚固段的侧阻力分布进行半数值求解探索和算例讨论。相对于锚固段严格全程黏结假设，考虑孔壁界面侧阻力滑移-软化特性更符合实际情况，在张拉力作用下，锚固段始端一定范围的滑移使该区段侧阻力降低，应力向深处转移调整，从而形成侧阻力分布的单峰曲线。