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。     

全长黏结GFRP抗浮锚杆界面剪切特性试验研究

针对在中风化花岗岩中不同直径、不同锚固长度的钢筋和GFRP抗浮锚杆,依托现场拉拔破坏性试验,首次利用三重光纤光栅传感器串同步测得GFRP抗浮锚杆杆体、灌浆体中央和第二界面(灌浆体与岩体界面)轴向应力、剪应力分布形式,并借助改进的位移测试装置获取了锚杆杆体和灌浆体的相对滑移量,研究GFRP抗浮锚杆的多界面剪切特性。结果表明:GFRP抗浮锚杆体系协同作用较钢筋抗浮锚杆效果较好,直径28 mm、锚固长度4.5 m的GFRP抗浮锚杆极限承载力达400 k N,上拔量小,能够满足工程需要。GFRP抗浮锚杆灌浆体最大轴向应力仅为1 200~1 800 k Pa,有效作用长度为1.5~1.8 m,且存在极大轴力衰减段;最大剪应力为160~260 k Pa,有效作用长度为1.8 m左右,应力集中明显。第二界面最大轴向应力值仅为灌浆体内1/6,也存在极大轴力衰减段,且有向下移动的趋势;最大剪应力值为灌浆体内1/3,有效作用长度在1.2 m左右。试验结果揭示了GFRP抗浮锚杆的力学传递机制,进一步明确了锚杆杆体与灌浆体之间的锚固特性和黏结性能。     

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。     

滨海大型地下工程抗浮锚杆的设计与试验研究

抗浮锚杆是一项竖向锚固技术,可用于解决地下工程的抗浮问题,但抗浮锚杆的设计和施工还没有现行的规范可循。针对大连-滨海大型地下工程的实际,对工程抗浮锚杆进行了试验研究,通过锚杆的破坏性试验,测试了锚杆在岩土中剪应力的分布规律,得出了抗浮锚杆的抗拔力,为抗浮工程的设计提供了依据。研究表明,注浆体与岩土体间的剪应力沿锚杆长度不是均匀分布的,在孔口附近最大,从孔口沿锚杆长度逐渐衰减。工程实践证明,抗浮锚杆用于解决大型地下工程抗浮问题是比较经济、合理的方法。     

黏性土层中拉力型锚杆抗拔力现场试验研究

以深圳坪山锚杆大型综合试验项目为背景,对较为常见的一次注浆型锚杆和二次注浆型锚杆锚固体与岩土体之间的极限黏结强度进行了分析.与现有规范进行比较后,得出一些有益结论:在相同地层条件下,相同锚固长度的二次注浆型锚杆极限抗拔力普遍大于一次注浆型锚杆,锚杆极限抗拔力基本都随锚固长度逐渐增加,极限抗拔力与锚固段长度并非完全成正比...     

考虑锚固体不均匀及杆体脱黏效应的GFRP抗浮锚杆杆体荷载分布函数

基于荷载传递理论及Kelvin位移解,推导得出理想条件下GFRP抗浮锚杆杆体与锚固体的剪应力、轴力沿锚固深度的分布函数,并通过对2根同型号GFRP抗浮锚杆的拉拔试验进行验证。试验结果表明:试验锚杆杆体轴力及剪应力分布曲线与理论值形式相似,证明提出理论方法应用于求解GFRP锚杆杆体荷载分布函数的可行性。但由于锚固体成型后的不均匀性及杆体的脱黏效应,导致试验剪应力值低于理论值且实际曲线主要分布范围较深,同时造成轴力下降较慢,消失深度较深的现象。通过固定脱黏长度下的平均剪应力衰减法及下移弹性段起点的方法对理想条件下的杆体剪应力分布函数进行修正,并利用杆体轴力分布与剪应力分布之间的函数关系,对理想条件下的轴力分布函数进行修正,修正后剪应力及轴力分布曲线精度大大提高。     

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。     

GFRP与钢筋抗浮锚杆承载特性试验研究

为深入了解GFRP锚杆的锚固特性,研究了GFRP抗浮锚杆代替传统钢筋锚杆用于地铁抗浮工程的可行性,以解决地铁抗浮中杂散电流对金属锚杆的锈蚀,满足永久性抗浮的要求。本课题组在前期对钢筋锚杆通过粘贴应变片进行杆体应力测试的基础上,又对植入光纤光栅传感器的GFRP锚杆进行现场拉拔试验,进一步研究GFRP锚杆的锚固机理与杆体应力分布。对比分析了钢筋锚杆与GFRP锚杆的破坏形态和杆体轴向应力与黏结应力分布规律的异同。分析认为:GFRP抗浮锚杆的破坏形态与钢筋锚杆有所不同,二者的轴力与剪应力的总体分布规律相似,但轴力和剪应力沿锚固深度的衰减速率和同级别荷载下相同深度处的应力水平有所差异;GFRP抗浮锚杆的锚固承载力可达到钢筋抗浮锚杆的水平且锚头位移可满足工程要求。     

岩石GFRP抗浮锚杆承载性能室内试验与机理分析

基于4根岩石GFRP抗浮锚杆的室内足尺拉拔破坏性试验,探讨了风化岩地基中全长黏结GFRP抗浮锚杆的界面黏结特性和承载性能,揭示了GFRP锚杆的细观破坏机理。结果表明:GFRP抗浮锚杆发生拔出破坏,主要是由螺纹表面劣化所引起的剪胀破坏;直径25mm、灌浆体强度M30、锚固长度1.3和0.55m的GFRP抗浮锚杆的极限抗拔承载力分别为255、195kN,满足工程抗浮要求;GFRP抗浮锚杆杆体与灌浆体界面平均黏结强度介于2.41~5.10MPa之间,高于《岩土锚固与喷射混凝土支护工程技术规范》(GB 50086—2015)中钢锚杆与灌浆体的黏结强度推荐值。     

锈蚀锚杆与砂浆黏结机理试验研究

锚杆通常工作于软弱破碎的不良地质环境中,岩土介质及地下水中存在的腐蚀性介质、干湿交替、永久浸泡、密闭潮湿、杂散电流、双金属作用等各种因素,都会引发锚杆锈蚀。锈蚀使锚杆表面性状改变,从而影响杆体与砂浆之间的有效黏结,导致锚杆极限抗拔力下降。基于拉拔试验,研究了锈蚀及锈蚀部位对锚杆极限抗拔力和黏结性能的影响机理。结果表明:锚固段无锈蚀试件的极限抗拔力明显高于锚固段发生锈蚀的试件,并且锚固段前段锈蚀对锚杆极限抗拔力的不利影响最大,因此,锚固段前段是锚杆与砂浆黏结的关键部位。试验数据证实锈蚀在锚杆与砂浆界面间起"润滑"的不利作用,破坏了应力由锚杆到砂浆的有效传递路径,是导致锈蚀锚杆极限抗拔力下降,锚固端滑移量增大的主要原因。     

抗浮锚杆抗拔力试验分析

结合珠江新城核心区市政交通项目的抗浮锚杆抗拔基本试验实例,对试验得到的锚杆极限抗拔力试验值和计算得到的理论值进行了对比分析和探讨,说明了锚杆基本试验对抗浮锚杆设计和施工的重要性。     

边坡工程中锚杆抗拔计算过程简化的研究

为节省边坡工程设计计算工作量,针对锚孔直径为90～150mm、锚筋直径为18～32mm、砂浆厚度为15～40mm、锚筋根数为1～3根的常规情况确定了可不做锚筋抗拔计算和可不做锚固体抗拔计算的锚杆范围。研究表明：当岩土层与砂浆极限粘结强度标准值小于460.8kPa时,锚杆设计可不做锚筋抗拔计算;当岩土层与砂浆极限粘结强度标准值大于1599.6kPa时,锚杆设计可不做锚固体抗拔计算。当岩土层与砂浆极限粘结强度标准值按相关规范取经验值时,锚固在土层与极软岩中的锚杆设计可不做锚筋抗拔计算,锚固在坚硬岩中的锚杆设计可不做锚固体抗拔计算。     

扩底抗浮锚杆的抗拔承载特性试验研究

我国东南沿海地下水位普遍较高,位于该地区的筏形基础大都需要考虑基础抗浮问题。笔者研发了一种采用向底部空腔二次注浆扩孔形成扩底截面的扩底抗浮锚杆,在此基础上,就该装置的抗拔承载性状及荷载传递机理进行了现场试验研究,给出了实际应用的预期效果。测试结果表明,该装置在软土地基中扩孔效果良好,其承载性能显著优于普通锚杆。试验结果揭示了具有扩底截面的抗浮锚杆的轴向应力和剪应力分别随荷载水平和锚固深度变化的分布。相比较而言,扩底抗浮锚杆具有布置灵活,构造、受力合理等特点,可作为软土地区的基础抗浮设计的优选方案。     

压力分散型抗浮锚杆承载特性分析

随着城市地下空间的开发,地下建筑物的抗浮问题越来越突出,采用抗浮锚杆是一种有效的技术手段。压力分散型锚杆是一种单孔复合的新型锚固体系,本文分析了压力分散型抗浮锚杆粘接应力、轴力和承载力特性,建立了轴对称有限元模型并进行了模拟分析,得到了轴力与粘结应力的分布规律。结果表明:压力分散型抗浮锚杆轴向应力以及锚固段砂浆体与土体间的剪应力均比压力型锚杆得到了改善,其受力与载荷传递机制更具合理性。     

全长黏结岩石抗浮锚杆荷载传递机制原位试验与有限元分析

基于青岛地区风化岩地基全长黏结抗浮锚杆的现场受力测试及有限元模拟分析,研究岩石抗浮锚杆的承载性能和荷载传递特性,分析不同荷载作用下锚杆位移与轴力的变化规律,并将模拟结果与实测结果对比分析。研究结果表明:单根岩石抗浮锚杆均产生拔出破坏,极限抗拔承载力约为310k N,满足工程需要。荷载的传递深度主要集中在2.0m以内,与有限元模拟的结果较为吻合。荷载达到极限抗拔承载力时,锚固长度增加,其相应的上拔力会随之增大。抗浮锚杆的承载力受基岩的风化程度影响较大,中风化花岗岩中的抗浮锚杆的极限抗拔承载力约为强风化花岗岩中抗浮锚杆极限承载力的2倍。单根锚杆受群锚作用的影响其极限抗拔承载力会降低1/3。     

淤泥质软土地层中扩大头锚索的极限抗拔承载力研究

为探明软土地层中扩大头锚索极限抗拔承载力的主要影响因素及量值特征，首先应用数值模拟的方法对软土地层中扩大头锚索承受拉拔力作用时周围地层的响应规律以及影响极限抗拔力的主要因素进行分析，而后充分考虑杆体倾角对极限抗拔力的影响，进一步推导适用于软土地层中扩大头锚索极限抗拔承载力的理论计算公式。研究结果表明：(1)软土地层中扩大头锚索的拉拔力对锚索体周围土体的影响仅局限在锚固段附近的一个很小范围内；(2)随着拉拔力的不断增大，土体塑性区会率先出现在锚固段侧壁靠近承载体附近区域，而后逐渐沿侧壁向锚固段中部扩展，直至最终贯通整个扩大头锚固段并延伸至锚固段前后一定范围土体；(3)扩孔直径、锚固段长度、地层摩擦角以及杆体倾角对扩大头锚索的极限抗拔力影响均较大，但相较而言，增大扩孔直径对提高扩大头锚索的极限抗拔承载力更为有效；(4)提出的理论计算公式可以对淤泥质软土地层中扩大头锚索的极限抗拔承载力进行较为可靠的分析。     

地下大型污水池爆扩抗浮锚固结构设计与应用

 通过综合分析各种地下工程的抗浮加固方式,提出爆破扩孔变截面抗浮锚杆结构型式,以提高地下池体的抗浮能力,并保证池体尽快投入生产。采用变截面结构锚固孔,利用锚固段和孔底扩大头的端头效应,可提供足够的锚固抗拔力,同时可减少锚固深度及孔径,提高施工效率。爆破扩孔则是利用炸药爆炸时产生的爆轰作用,对锚固孔周围土体迅速挤压,扩大锚固孔断面,提高土体力学性能及与锚固体间的黏结强度,从而显著提高抗浮锚杆的抗拔力。应用情况表明：将抗浮锚杆与爆破扩孔相结合进行地下大型工程的抗浮抢险加固,是一种经济高效的抗浮加固形式,可为同类地下工程抗浮加固设计和施工提供借鉴。     

注浆伞型锚锚固特性现场试验研究

为了研究在膨胀土边坡快速抢险加固中伞型锚的锚固效果及控制方式,开展无浆或注浆伞型锚以及不同长度的常规注浆锚杆的现场拉拔工艺试验,测试了无浆或注浆伞型锚以及不同长度注浆锚杆的极限抗拔力.研究表明:①在一定长度范围内,常规注浆锚杆的极限抗拔力与锚固长度呈线性关系,抗拔力随着位移的增加先快速非线性增加,然后缓慢线性增加;②因...     

自膨胀锚固材料施工性能及长期稳定性研究

提出了自膨胀高强预压锚固技术,研究了其施工性能和长期稳定性.结果表明:锚固材料能提高水泥浆体流动度,延长浆体初凝时间,缩短浆体初、终凝时间差,利于施工.基于CT扫描试验,对比了锚固材料密实度及分圈层压力从外环区域到内环区域的变化规律,研究了其径向、环向的受力机制.在环向约束长期干燥条件下,间隔551d,锚固体CT数变化仅0.5%,表明其在该技术条件下的密实度能长期保持稳定;在长期浸水条件下,锚固体膨胀压力和锚杆极限抗拔力的变化均较小,膨胀剂掺量为15%的锚固体锚杆极限抗拔力的变化仅0.9%,表明该技术条件下的极限抗拔力能长期保持稳定.     

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。