夯土-水硬石灰与石英砂浆液-木锚杆锚固系统性能

运用室内物理模型试验和原位试验,对基于水硬石灰与石英砂浆液的木锚杆锚固系统在夯土介质中进行了拉拔测试与杆体-浆体界面应变监测,研究了该锚固系统的锚固性能与破坏模式、杆体-浆体界面剪应变分布与传递特征。试验结果表明,该锚固系统50 cm 锚固长度可以提供30～45 kN（室内）与16．2～19 kN（现场）的极限锚固力;锚固系统具有较强的延性;在加载进程中杆体-浆体界面的应力分布与传递特征具有单峰值或双峰值分布、界面应力向锚固末端传递、压应力出现在锚固段中末端等特征,表现出复杂的受力特性。研究结果表明,该锚固系统在结构形式和力学性能上适合于夯筑土遗址加固,并与遗址体具有较好的兼容性。     

土遗址用变径木锚杆锚固机理数值模拟研究

基于室内拉拔试验的物理模型,利用FLAC^3D建立变径木锚杆拉拔数值计算模型,分析了变径木锚杆锚固系统的荷载传递规律、界面剪应力分布和传递规律、浆体土体应力场和位移场,并通过数值试验研究锚孔直径、锚杆直径和锚固长度对锚固效果的影响。研究结果表明：数值试验结果与室内拉拔试验结果较为吻合,证明数值模拟木锚杆拉拔过程的可行性和科学性;木锚杆浆体界面剪应力沿锚固段分布不均,主要集中在锚固段顶端和末端的0.1 m范围内,末端界面剪应力呈增大的趋势与其变径的结构特征有关,其变径的特点在一定程度上提高了木锚杆的抗拔力;变径木锚杆同时具有拉力型和压力型锚杆的特征,径向具有剪胀作用;锚固影响因素中锚孔直径、锚固长度对木锚杆抗拔力影响显著,而锚杆直径对其影响相对较小;提出了木锚杆极限抗拔力计算公式。     

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。测试结果与已有理论计算结果比较吻合。分析结果表明,在软质岩条件下,承载板附近的锚固体出现了明显的三向应力状态;锚固体中应力传递长度较短;注岩界面剪应力峰值可以达到较高的水平;随着荷载增大,剪应力有向前转移扩张的趋势。     

土遗址裂隙注浆浆-土界面粘结性能干旱环境耐久性对比

针对协同作用下浆-土界面干旱环境耐久性问题,采用原状遗址土进行4种有无桩-浆协同作用模式下的室内模拟裂隙注浆,对不同模式下所形成的浆-土界面进行干湿、冻融、耐盐和耐碱4种典型干旱环境耐久性试验,在不同龄期对试样进行波速测量和界面直剪试验,通过对比分析其波速、界面力学参数、界面破坏模式以及剪切应力-位移关系来揭示浆-土界面粘结性能在干旱环境下的劣化特征与规律。研究表明：整个龄期界面的破坏形式以平直界面的粘结破坏和起伏界面的粘结与切齿联合破坏为主;在任意一种耐久性条件下,4种注浆模式下的浆土-界面的波速、表面残留土体厚度、峰值剪应力、界面抗剪强度参数均随龄期增加呈下降趋势,且大小关系均表现为起伏有桩模式>起伏无桩模式>平直有桩模式>平直无桩模式;以上规律均表明桩-浆协同下土遗址裂隙浆-土界面粘结性能的干旱环境耐久性能明显优于单独注浆模式。     

全长粘结型锚杆的界面元分析

利用界面元法来研究岩体中的不连续问题是非常有效的.通过构建界面元精化模型,系统分析了拉拔作用下全长粘结型锚杆的杆侧正应力分布特征及其破坏过程、灌浆体应力特征及其破坏过程及不同锚杆直径（DB）下杆侧剪应力的分布,获得全长粘结型锚杆的工作机理.     

土层锚杆模型试验研究

针对土层锚杆应力分布的复杂性,进行室内模型试验,利用所得数据,绘制了拉力型锚杆和压力型锚杆杆体全长上的应变分布曲线、同列锚杆锚固段末端点以及坡面处的应变分布曲线。在所得曲线的基础上,对坡体中锚杆的应力分布特征以及变化规律进行了分析及讨论,从而对其工作性能和加固机理进行初步研究。介绍了锚杆上剪应力分布的理论解,并将试验结果与理论分析结果进行了对比,两者基本吻合,验证了本试验结果的合理性和可靠性。     

全长粘结锚杆锚-浆界面应力的分布规律

在局部变形理论基础上,对全长粘结型锚杆锚-浆界面破坏类型的锚固机理进行分析研究。将注浆体与围岩视为相对位移为零的稳定体,通过确定其主要影响系数r、k_s分析得到锚-浆界面的剪应力与轴向荷载的双曲线应力分布形式。通过Flac 3D数值模拟技术和实验算例对其进行对比分析,证明其合理性。定义虚拟系数T用来描述锚杆与注浆体界面材料性质,并对其影响参数进行分析,发现锚杆长度在一定范围内可以增强锚固效果,但过度增加锚杆长度对杆体剪应力与轴向荷载影响较小;随着锚杆半径增大,锚浆界面剪应力峰值呈非线性减小,作用的范围增加,为避免产生应力集中现象,应避免使用半径较小的锚杆;虚拟系数T可以描述锚浆界面的相差度,T值增大,锚浆界面的剪应力增大,作用的均匀度及轴向荷载作用范围降低明显,可通过取合适的T值使锚固效果最佳。T值对锚杆锚固机制的影响较为明显。     

岩石锚杆锚固体围岩界面切应力分布形式的研究

基于全长黏结式锚杆切应力分布的理论表达式,研究了锚固体与围岩界面的传力机制,提出了锚固体受力比的概念;结合实际工程,建立了单根锚杆基础的有限元模型,数值分析时模拟了界面的接触,理论解与有限元解吻合较好;基于此有限元模型,探讨了改善锚固体与围岩界面切应力分布的优化措施。分析结果表明:锚固体与围岩界面切应力沿锚固深度分布极不均匀,绝大部分都分布在锚固体前段,增大锚固体直径可有效改善锚固体与围岩界面切应力分布,当达到临界锚固深度时,继续增加锚固深度对提高锚杆基础承载力帮助不大。考虑到实际岩体存在风化的情况,提出了一种简单模拟岩层节理面的数值计算方法,结果表明考虑风化时,锚固体与围岩界面切应力峰值降低,切应力分布更加均匀。更多还原     

隧道围岩中注浆锚杆的应力分布及影响因素研究

为深入研究注浆锚固应力分布变化规律,以圆形隧道开挖为例,将注浆锚杆与周围浆体视作锚固体,分析锚固体受力特征,推导锚固体轴应力和剪应力表达式.通过理论分析和数值模拟对比证明理论解析的合理性,并分析不同影响因素下锚固体应力分布的变化规律,通过数值模拟与理论对比分析验证解析方法的可行性.锚固体两端轴应力均接近0,且在中性点处...     

可回收式锚杆拉拔试验的数值模拟与影响因素分析

为了分析影响可回收式锚杆抗拔力的因素,在对可回收式锚杆现场拉拔试验研究的基础上,建立可回收式锚杆三维有限元模型。通过数值模拟分析,探讨可回收式锚杆的受力机理和破坏形式,得到可回收式锚杆的锚固体与周围土体之间的界面剪应力分布和传递规律。分析表明,可回收式锚杆的破坏主要是由于锚固体与周围土体之间的界面剪应力大于界面粘结力而引起的,而且界面剪应力分布不仅与外荷载、锚固长度和锚固体半径有关,锚固体也存在着临界长度和临界半径。     

干旱区古代建材夯土特征及劣化机理研究

夯土这种自商代沿用至今的建筑材料,为干旱区多数遗址所广泛采用,然而区域恶劣的气候特征使其逐渐经历着由病害发育到消失殆尽的劣化过程,成为影响遗址安全保存和科学保护领域亟待解决的问题。研究基于对分布于新疆、内蒙、宁夏、甘肃和青海等地上至汉唐时期下至明清时期的6处夯土遗址的建造特征、赋存环境特征和夯土材料的物理、水理和力学性质的系统分析,得出夯土劣化的主要影响因素和表现形式;并通过在实验室内条件下分别掺入不同含量Na2SO。和NaCl并经历干湿循环的夯土重塑样的风洞、崩解、稠度、抗拉和抗压强度测试实验,证明了反复干湿和盐渍耦合作用是夯土发生劣化的重要影响因素;验证了耦合作用对夯土以抗风蚀能力、稠度和抗拉压强度为代表的主要物理、水理和力学性质影响,阐明了其劣化表现形式与性质劣化之间的内在联系。最后结合定性分析和实验研究的结果对夯土在耦合作用发生劣化的机理进行了初步的讨论。     

基于双界面滑移耦合的水泥土锚杆荷载传递模型

水泥土锚杆的承载过程伴随筋体—黏结体界面和黏结体—岩土体界面的黏结强度调动,界面剪应力的径向传播机制受到不同界面附近材料的应力和变形条件影响,对水泥土锚杆进行荷载传递分析需考虑双界面的剪切变形耦合。结合锚杆受力变形分析常用的荷载传递法和剪切位移法,将二者分别用于界面剪应力在锚杆轴向和径向引起的变形分析计算,考虑锚杆双界面的剪应力与剪切变形耦合,建立基于界面特性测试的水泥土锚杆双界面滑移耦合荷载传递分析模型。通过水泥土的材料性质试验及单元体尺度和模型试验尺度的水泥土锚杆拉拔试验,获得了模型的计算参数取值,并验证了模型对锚杆拉拔响应的预测能力。     

木梁-夯土界面粘结滑移性能及其计算方法

福建土楼中夯土与木梁的界面性能是二者能够共同工作的基础,而木梁与夯土界面的粘结滑移关系是其界面性能的综合反映。为探讨木梁夯土界面的粘结滑移性能,进行了8个木梁-夯土节点试件的拉拔模型试验,考虑竖向压力、木梁伸入长度和木梁表面粗糙度对其粘结力组成、极限荷载等的影响,对木梁-夯土界面进行有限元建模分析,并提出粘结力的计算方法。结果表明:夯土与木梁的界面破坏形态包括木梁的拔出破坏和夯土的开裂破坏,此类界面的粘结滑移曲线可以分为线性上升段、滑移过渡段和摩擦残余段3个阶段;有限元模拟表明,连接器弹簧能够很好地表达木梁-夯土墙界面性能;木梁-夯土界面粘结力包括胶结力、木梁与夯土接触面的摩擦力和基质吸力,随着滑移的不断进行,胶结力不断失效趋近于零,摩擦残余段只存在摩擦力与基质吸力。     

浙江安吉低能耗夯土房建筑材料试验研究

夯土建筑具有优越的室内热环境和耐久性．目前国内尚缺乏夯土建筑材料的科学定量化研究,阻碍了夯土建筑发展．为此,通过试验,结合不同地域建筑特征,对夯土建筑材料的物理性质、热物性指标、力学性能和改性问题进行了探索,以期对传统夯土材料作有效改进,更好地发挥夯土建筑的低能耗特性．     

考虑倾角影响的扩大头锚杆极限抗拔力

扩大头锚杆因其对土层的选择要求而常常具有一定的锚杆倾角,而目前工程实践中未充分考虑该倾角对锚杆抗拔力的影响.为此,在原有研究基础上,采用莫尔-库伦强度理论推导考虑倾角影响的扩大头锚杆极限端压力和抗拔力的表达式,从力学机制层面解释土体黏聚力、内摩擦角和扩大头埋深对极限端压力随锚杆倾角变化的影响.结果表明:极限端压力在静止...     

砂土中浅埋圆或螺旋形锚板上拔承载机理数值分析

针对圆形锚板及螺旋锚基础承载力问题,基于欧拉-拉格朗日单元耦合分析方法,采用可考虑应变软化的改进Mohr-Coulomb弹塑性本构模型,对砂土中圆锚拉拔过程进行数值模拟.在与单盘螺旋锚离心机试验结果对比验证数值模型有效性的基础上,探讨不同密实度砂土中锚板的拉拔破坏机理,并分析浅埋圆锚的破坏滑裂面形式,以及滑裂面上土体强...     

An analytical analysis for the mechanical performance of fully-grouted rockbolts based on the exponential softening modelOA

This paper presented a novel bond-slip model to better reveal the mechanical behavior of the bolt-grout interface for fully-grouted rockbolts under tensile loads by considering the non-linear response in the softening stage. The exponential decay function is adopted for describing the non-linear response in the softening stage. Based on the improved bond-slip model, the corresponding analytical solutions for the interfacial shear stress and the axial force of the bolt under different loading sta...     

土楼夯土风雨侵蚀机理及侵蚀损耗量研究

针对夯土墙侵蚀及侵蚀计量问题,采用现场实测和借鉴水土流失统计的方法,研究夯土风雨侵蚀损耗规律,并提出损耗计量公式,揭示了夯土风雨侵蚀损耗机理、雨水浸润墙体弱化材料性能及风驱雨撞击夯土产生材料颗粒的溅蚀和剥蚀,并量化证实了雨滴撞击荷载是侵蚀损耗的直接动力.结合当地风、雨气象数据,计算出近年来夯土的年侵蚀量,可用于预测夯土墙剩余寿命,为土楼保护提供适用性的科学依据.