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。     

压力分散型锚索单元锚体间的应力影响

压力分散型锚索中作用在各单元锚体上的应力会相互影响,应力影响表现之一是在荷载传递方向会出现应力叠加现象。应力叠加程度因孔壁岩体对注浆体的侧向变形约束力的强弱而不同,坚硬岩体中这种约束力较强,应力叠加现象不显著,软弱岩体中这种约束力较弱,应力叠加现象较为显著。其二,这种影响还表现在承载体处诱发了拉应力,即张拉荷载通过承载体的承压板给单元锚体施加压力的同时,也给相邻锚体施加了拉力。该拉应力若达到了该处材料的抗拉强度,会在该处出现张拉裂纹,对锚索防腐不利。为克服应力影响对工程的危害,建议在坚硬岩体中优化单元锚体长度,以免出现张拉裂纹;在软弱岩体中应根据应力叠加效应最严重的单元锚体上的应力来验算浆体强度,以避免浆体的受压破坏,并控制剪应力在浆–岩界面的容许抗剪强度范围内。     

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.     

压力分散型预应力锚索张拉施工工艺研究

压力分散型预应力锚索由于单元间长度不同，在相同张拉力条件下各单元的应力状态存在差异，另外受挤压区岩体变形（锚头位移）和张拉设备等因素的影响，相对于拉力型锚索各锚索单元也易产生应力差异，当差异较大时，易造成个别单元应力超限或破坏，影响锚固效率和加固体安全。因此，施工中结合边坡岩体特性和张拉设备条件探讨科学的张拉工艺是压力分散型预应力锚索施工中的重要环节。文章以山东省某高速公路压力分散型锚索张拉施工为实例，通过对压力分散型锚索几种张拉方法的单元受力状态分析和同—三高速公路山东青岛段K14＋600-950边坡工程检验成果，提出了压力分散型锚索先差异荷张拉后超荷载张拉的两序张拉工艺方法。为类似工程提供一定借鉴经验。     

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。     

张拉工艺对压力分散型锚索 荷载不均匀系数的影响

 压力分散型锚索锚固段受力均匀并有可靠的防腐蚀系统,特别是在软弱破碎地层中可以提供高于拉力型锚索数倍的承载力,近年来在国内岩土加固工程中逐步得到应用。由于压力分散型锚索各承载体单元长度的差异,容易导致锚索各承载体单元荷载的差异,对锚索的加固效果产生不利影响。通过对压力分散型锚索荷载不均匀系数的探讨,分析不同张拉工艺时压力分散型锚索的荷载不均匀系数,探讨消除和减小锚索荷载不均匀系数的对策,提出工程加固中合理选用压力分散型锚索的建议。针对不同工程条件通过对锚索张拉工艺的调整,可以大大降低锚索的荷载不均匀系数,说明压力分散型锚索不仅适用于临时工程,也可以满足永久性工程需要。     

压力分散型锚索剪应力分布规律的研究

运用弹性理论分析方法，求解出压力分散型锚索锚固段剪应力沿轴向分布情况，并与压力型锚索对比，得出压力分散型锚索应力分布特点。     

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。     

压力分散型锚索锚固段的设计方法

边坡加固技术是工程界一直关注的重要课题,边坡开挖后坡体内应力调整和位移变化的复杂性,对加固技术有了新的要求,而在此方面国内起步较晚,且多数采用拉力(分散)型锚索对岩体实施预加力。经过大量试验结果表明,在破碎岩体中,当锚索长度大于8～10 m后,拉力(分散)型锚索的承载力无法获取较高的锚固力,而压力分散型锚索的受力性能不仅合理,而且在这种地层中可以实现较大的承载力,本文结合二康公路现场实践,采用Winkler假设,基于锚索粘结应力分布的特点,通过锚索锚固段受力状态分析和应力分布规律,利用理论与试验结果相对比,提出一种新的设计方法,及基于峰值粘结应力的计算方法,并通过具体工程实例验证,这种计算方法是符合压力分散型锚索在破碎岩体边坡加固中的受力模式,与现场试验是完全吻合的,具有一定的参考价值,供工程界参考。     

不同岩性条件下预应力锚索锚固力损失规律研究

There are many and complex factors that affect the anchoring effect of prestressed anchor cables, and each factor also affects each other. The loss of anchoring force is closely related to the properties of rock and soil. Through theoretical analysis, experimental research, numerical simulation, and other methods, the influence mechanism of creep deformation and compression deformation of rock and soil on anchoring force loss is studied. The law of prestressed anchor cable anchoring force loss caused by hard rock, weak rock, broken rock, and soil is studied. The research shows that the properties of rock and soil are different, The loss of anchoring force caused by prestressed anchor cables is also different: the better the quality of the rock and soil, the smaller the loss of anchoring force under the same initial anchoring force conditions. This research achievement can guide the design, construction, and operation management of anchoring engineering, which is beneficial for improving the economic and social benefits of anchoring engineering     

拉力型土工布加筋复合锚杆锚固界面应力传递试验分析

土工布复合锚杆是一种可应用于松散地层锚固工程的新型锚锭结构。以某滑坡治理工程为平台,开展了拉力型土工布加筋复合锚杆锚固体与破碎岩土体界面间应力传递规律的实测研究。现场试验结果表明,土工布的加筋鼓胀作用调整了锚固体与破碎岩土体接触界面的应力分布,土工布加筋复合锚杆锚固段近端存在稍长的应力协调缓冲段,随着荷载增大,黏结应力峰值向锚固段深部转移的现象不明显;实测破碎岩土体中拉力型土工布加筋复合锚杆主要抗力区域分布在3.0~13.0 m之间,即有效锚固体长度以不超过15 m为宜,过长的锚固长度对提高锚杆抗拔力意义不大;在松散破碎岩土体中应用土工布加筋复合锚杆技术能起到提高锚固力与节约成本的双重作用。     

预应力群锚高边坡增稳机理研究

本文阐述国家"八五"重点科技攻关项目"高边坡预应力群锚加固机理研究"中加锚岩体的变形体传力特征。通过现场群锚试验,室内模型试验和数值计算验证研究,发现群锚增稳不同于刚体法加锚的岩体的受力传力动态机理效应,提出了依安全度布锚增效的新参数理论,探讨了判别加锚效果的岩体表层新生压应力层的"岩壳效应"场的机理依据     

早强锚杆在高地应力层状软岩隧道中的应用研究

以在建的成都-兰州铁路杨家坪隧道为工程依托,选取条件基本相同的30m典型围岩区段为试验段,对普通锚杆、早强锚杆支护时的洞周位移、围岩与初支接触压力、型钢拱架应力及其锚杆轴力进行实测对比分析,探讨了早强锚杆在高地应力陡倾层状软岩隧道中的作用机制。结果表明：高应力软岩隧道中锚杆轴力为拉力,早强锚杆比普通锚杆轴力更大,可以使隧道洞周位移减小40%|早强锚杆使隧道边墙围岩压力和钢架拱顶应力减小,围岩压力分布和钢架受力趋于均匀|早强锚杆通过注浆材料深入围岩,可以提高围岩层面强度|及时发挥锚固作用,抑制了围岩渐进破坏过程,从而减小围岩塑性区|加长了锚杆的拉拔长度,减小围岩与初支接触压力,改善隧道支护的受力状况,有效地控制隧道变形。     

压力分散型锚索设计中应考虑的几个问题

 在分析压力分散型锚索锚固机制的基础上,提出该类锚索设计中应考虑的3个问题,即单元锚固段长度的计算问题、承压板处浆体的变形问题和工后坡体变形引起钢绞线的不均匀荷载问题,认为该类锚索较拉力型锚索的锚固力有所提高,是因为浆体受压时径向的膨胀变形受到岩土体约束,岩土体越坚硬约束作用越强,锚固力提高值越多,反之则小。由此提出物理概念清楚、计算简单的单元锚固段长度计算公式。按照承压板处浆体的变形特征,提出变形量的计算公式,由此可进行浆体的变形验算。为消除工后坡体变形引起钢绞线的荷载不均匀问题,建议采用基于工后允许位移的张拉法,给出详细张拉顺序和计算公式。     

双锚固段新型锚索锚固机理数值分析及应用

为了探究双锚固段新型锚索的锚固机理,从结构形式入手,分析受力模式与设计计算方法,采用有限差分数值软件进行数值模拟,建立不同外锚固段长度、自由段长度及内锚固段长度双锚固段新型锚索数值模型。在外锚头段锚固力不断损失时,新型锚索三段长度变化对锚索各段轴力、灌浆体与孔壁之间接触面上的剪应力影响规律研究,并通过工程实例验证。研究结果表明:(1)当外锚头锚固力损失时,外锚固段轴力自外锚头处开始逐渐降低,外锚固段灌浆体与孔壁间剪应力自外锚头处开始逐渐发展;(2)将外锚头锁定的预应力进行卸载的过程中,量测内锚固段注浆体的应变基本保持稳定,表明外锚头施加的预应力已完全由外锚固段与孔壁间粘结力承担,避免了因外锚头失效导致的锚索预应力损失,整个锚固系统实现了反向自锁的功能;(3)外锚头锚固力损失相同时,外锚固段长度越短,自由段锚索轴力变化越大;(4)新型锚索自由段长度大4 m。研究结果对正确分析双锚固段新型锚索加固作用机理和锚固工程设计具有一定的参考价值。     

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。