中风化片岩地区岩石锚杆基础试验研究

针对工程中典型中风化片岩地质状况,在现场进行一系列单锚和群锚原型试验,研究了单锚的临界锚固深度,分析了不同锚固长度锚杆的承载特性与破坏机制,给出了此种岩性中锚杆的锚筋与砂浆黏结强度τa、砂浆与岩石黏结强度τb、岩石等代极限剪切强度τs,对比分析了自密实混凝土2种锚杆灌浆料对砂浆与岩石黏结强度τb的影响;同时,试验研究了群锚基础的"群锚效应",通过轴力检测得出了群锚基础下各锚杆间的轴力呈碟形分布的规律。复合受载试验表明,在中风化片岩中往复水平荷载会对群锚荷载传递产生影响,但是不足于影响群锚基础的极限抗拔承载力。研究成果对典型中风化片岩地质状况的锚杆基础具有重要的工程指导意义。     

输电铁塔岩石锚杆基础承载性能及影响因素试验研究

岩石锚杆基础是近期送电线路基建推广应用的主要基础型式之一,针对某500kV送电线路途径的强风化、中风化岩层广泛分布的地质条件,选取典型场地分别进行了单锚、直锚和承台式群锚等三种型式的岩石锚杆基础的现场真型试验,得到了试验基础的位移随荷载变化关系和极限承载力,其承载力满足该500kV送电线路基础承载设计要求.基于荷载与位移关系曲线,分析了岩石锚杆基础承载特征,及锚杆尺寸、基岩风化程度和群锚效应对基础承载力的影响规律,研究表明:承载力随锚杆和锚筋直径的增大而增大;锚杆存在有效抗拔锚固深度,超过该深度时增加锚杆埋深对提高承载力效果不明显、岩石风化程度对锚杆承载力影响较小、群锚效应对群锚基础无影响.     

锚杆间距对岩石群锚基础抗拔力影响的试验研究

锚杆间距是山区输电线路岩石群锚基础设计的关键参数,甚至直接决定了山区斜坡地形岩石锚杆基础应用的可行性。通过在4种典型岩石地基中对4种不同材质锚杆群锚和单锚基础抗拔对比试验,得到了不同岩石条件、锚筋材质、锚筋直径和钻孔直径下岩石单锚和群锚基础抗拔荷载-位移曲线。通过引入群锚效应系数,量化分析了锚杆间距对岩石群锚基础抗拔承载性能的影响规律,并给出了设计取值建议。结果表明:岩石群锚基础抗拔承载性能既取决于单锚承载性能,也受岩石地基性质影响。工程设计中岩石群锚基础的锚杆间距宜为3~4倍的钻孔直径,相应的群锚效应系数可根据岩石性质不同取0.8~1.0。     

GFRP抗浮锚杆界面黏结性能现场试验

基于光纤光栅传感测试技术,通过对GFRP筋和钢筋抗浮锚杆现场拉拔破坏性试验,分析GFRP抗浮锚杆锚筋–灌浆体界面、浆–岩界面黏结特性,揭示锚固长度、锚筋材质、锚筋直径等因素对2种材质抗浮锚杆锚筋–灌浆体界面、浆–岩界面黏结强度的影响规律。结果表明：(1) GFRP筋和钢筋抗浮锚杆的破坏形式主要为拔断破坏和剪切滑移破坏;锚固长度为4.5,6.5 m的GFRP抗浮锚杆破坏荷载分别是同规格钢筋抗浮锚杆的1.21和1.13倍;GFRP抗浮锚杆锚筋–灌浆体界面的平均黏结强度高于钢筋锚杆,在0.99～1.03MPa范围;锚固长度是影响抗浮锚杆锚筋–灌浆体界面黏结强度的最重要因素。(2) GFRP抗浮锚杆浆–岩界面轴向应力在孔口处最大,随深度增加而降低;浆–岩界面剪应力呈先增大后减小趋势,在锚固深度约0.5m处剪应力达到峰值;通过对比不同材质、不同型号的抗浮锚杆发现,钢筋抗浮锚杆浆–岩界面黏结性能略高于GFRP抗浮锚杆,且随锚筋直径增大而提高。(3) GFRP抗浮锚杆锚筋、灌浆体与岩土体三者之间协同作用效果高于钢筋抗浮锚杆。     

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。     

螺旋箍筋约束高强钢筋浆锚搭接单向拉伸试验研究

设计制作了9组共78个螺旋箍筋约束高强钢筋浆锚搭接试件,通过单向拉拔试验,研究了其破坏机理以及钢筋强度、混凝土强度、钢筋搭接长度、螺旋箍筋形式等因素对搭接性能的影响。结果表明：未配置螺旋箍筋的浆锚搭接试件主要破坏模式为混凝土的锚固失效开裂,且其承载力和强屈比随钢筋搭接长度的增加逐渐增加;配置螺旋箍筋后,钢筋搭接长度大于0.80l_ab(l_ab为钢筋基本锚固长度)时,试件主要破坏模式为钢筋受拉屈服且其极限承载力较稳定;钢筋搭接长度为0.56l_ab时,试件端部混凝土出现开裂,部分试件的极限承载力显著降低。建议实际工程中钢筋直径为16mm时,螺旋箍筋约束高强钢筋浆锚搭接的搭接长度取0.80l_ab;其他直径钢筋可参考该搭接长度并经过试验验证后应用。     

钢筋抗浮锚杆外锚固承载性能试验研究

通过专门设置的现场拉拔试验,测定几种钢筋抗浮锚杆外锚固(与基础底板锚固)极限抗拔承载力和滑移量,分析其承载性能和受力机理。研究表明,在标号C30混凝土底板中,相同直径与弯曲半径,不同竖直锚固长度与弯折长度的钢筋抗浮锚杆,均发生拔断破坏,破坏荷载均大于340kN,最大滑移量为11~21mm,各锚杆断裂位置均发生在距混凝土表面7~9cm处,与同等试验条件下不弯折的钢筋抗浮锚杆相比,极限承载力较大,且破坏特征不同;弯曲处理后的钢筋抗浮锚杆与混凝土之间平均粘结强度随着滑移量的增大而提高,随着外锚固长度的增加而降低,与混凝土之间的平均粘结强度的增加速率随滑移量的增大而减小。     

砂岩地基岩石锚杆基础试验性能研究

以西北地区某特高压直流输电线路工程的砂岩地质条件为前提,展开了单锚基础的竖向上拔静载荷试验和群锚基础的上拔+水平复合工况静载荷试验,阐明了单锚和群锚基础的破坏模式和承载性能,获得了极限抗拔承载力,并通过锚筋应变测试,研究了锚杆基础的内力分布规律和有效锚固深度,提出了砂岩地基岩石锚杆基础的设计参数,可为西北地区输电线路设计提供参考。     

土层锚索浆体与筋体黏结强度的试验研究

国内外对锚杆筋体与浆体黏结强度的研究成果极少。3项工程64个土层锚索现场试验成果表明:(1)各锚筋与浆体极限黏结力的离散程度很大,普遍存着孤低现象,据此反算得到的浆筋黏结强度的离散程度很大,离散程度与黏结长度无关,与锚筋数量及张拉工艺相关;(2)浆筋黏结强度与地层、注浆工艺及锚筋数量无关,带套管成孔、改善孔内清洁程度可明显提高;(3)浆体设计强度与浆筋黏结强度的对应关系无法验证,实际强度及锚筋外形对浆筋黏结强度的影响亦无法验证;(4)浆筋黏结强度的发挥程度随着黏结长度的增加而有所下降;(5)黏结长度3~6 m时,浆筋黏结强度标准值为0.744~0.664 MPa;(6)土层锚索黏结长度不宜短于8 m;(7)单根锚索钢绞线数量不宜为2条。     

混凝土中玻璃纤维筋黏结强度试验研究

文章基于室内拉拔试验研究不同混凝土强度及埋长下的GFRP锚杆极限承载力,研究了GFRP筋与混凝土间的粘结破坏机理,分析了拉拔过程中GFRP筋材的破坏形式及粘结应力变化规律,试验结果表明:拉拔试验过程中GFRP筋表现出筋材拔出破坏、混凝土劈裂破坏、筋材拉断三种不同破坏形式;玻璃纤维筋与混凝土间的平均粘结强度随着混凝土强度的增大而近似成线性增加,且增加幅度随着锚固长度越长而越发明显;玻璃纤维筋与混凝土间的粘结强度随埋长的增加而先小幅增大,达到一定值后小幅减小;GFRP筋埋长越大,纵向上的粘结应力分布越不均匀。     

新型拉压复合型锚杆锚固性能研究Ⅱ：模型试验

针对传统拉力型和压力型锚杆存在受力集中、锚固体与岩土体界面黏结强度发挥不充分、抗拔承载力偏低的问题,研发了一种新型拉压复合型锚杆。通过对传统锚杆及拉压复合型锚杆开展模型试验,对比研究了不同锚杆的极限抗拔承载力及其锚固性能。结果表明：拉压复合型锚杆极限抗拔承载力比传统拉力型锚杆大幅提高,拉压长度比为1∶2和2∶1时,分别提高79%和161%,且具有更好的位移延性和抗变形能力;拉压复合型锚杆峰后残余抗拔承载力显著提高,传统拉力型和压力型锚杆稳定残峰比最大值均不超过0.40,锚头相对拔出变形ξ_s=2.5%时,残峰比平均值分别为0.292和0.259;TC360-12锚杆和TC360-21锚杆稳定残峰比最小值分别不低于0.45和0.60,ξ_s=2.5%时,残峰比平均值分别为0.545和0.790;拉压长度比为2∶1的拉压复合型锚杆即将破坏时,受拉锚固段和承压锚固段协同承载能力更强,界面黏结强度得到充分发挥,锚杆极限抗拔承载力更高。     

输电线路岩石锚杆基础试验研究

首次针对新疆地区220kV输电线路工程典型的强风化岩体地质条件,进行了六根单锚基础的抗拔承载力真型试验,得到了其破坏性态与极限承载力,给出了相关设计计算参数的取值,为其在输电线路工程中的应用提供参考。     

输电线路复合式锚杆基础现场试验研究

首次针对辽宁地区500kV抚顺变—程家变新建输电线路工程,进行了复合式锚杆基础的现场抗拔承载力真型试验。通过循环加卸载方式的基本试验与单方向加载方式的验收试验,得到了基础的上拔荷载位移曲线与基础的抗拔承载力,给出了相关设计参数的取值标准,进一步验证了复合式锚杆基础在500kV大荷载输电线路工程中应用的可行性。     

深基坑新型支护结构力学特性分析

针对深基坑工程在开挖支护过程中遇到的难题,提出框架自钻胎串式锚杆新型支护结构,对其结构构成和工作机理进行了详细探讨。基于柱孔扩张理论,推导出极限抗拔承载力和胎体临界间距计算公式,采用非线性有限元软件ADINA模拟了该新型支护结构的特性、抗拔机理,进行了现场拉拔试验,并将理论值分别与数值模拟和现场拉拔试验结果作了对比分析。结果表明：①抗拔承载力理论计算值与模拟值和试验结果基本吻合,验证了理论分析和数值模拟的正确性。②自钻胎串式锚杆的轴力在胎体段大幅度提高,发生“突变”,呈“锯齿形”。③与普通框架锚杆支护结构相比,框架自钻胎串式锚杆能够使坡体水平位移明显减小,更有利于基坑稳定。④自钻胎串式锚杆的极限抗拔力、极限抗拔位移与胎体径向应变之间存在正相关性。     

砂土中锚板上拔三维物质点法模拟研究

土体中锚板的上拔过程存在复杂的锚土相互作用,掌握其变形及破坏机制对于确定锚板的极限承载力和优化设计具有重要的意义.采用三维物质点法(MPM)模拟了砂土中圆形锚板的上拔过程,探究了不同埋深条件下土体的位移场分布及锚板的上拔破坏机制,并结合极限平衡法研究了砂土密实度、锚板尺寸和埋深等因素对其极限承载力的影响.结果 表明,临...     

单叶片全尺寸螺旋锚桩竖向拉拔试验研究

对叶片镶嵌有微型土压力盒的自制全尺寸单叶片螺旋锚桩进行竖向拉拔试验,记录不同埋深下安装扭矩、桩身位移和叶片表面土压力随上拔荷载的变化情况。分析安装扭矩、极限抗拔承载力与埋深比三者之间的相互关系,并初步探究螺旋叶片表面的土压力分布规律。结果表明,在试验研究范围内,安装扭矩和极限承载力都随埋深比的增加呈线性增大,二者受共同因素影响,线性相关程度明显;在上拔过程中,叶片上表面土压力增量从根部到边缘呈逐渐增大趋势,下表面土压力增量则远小于上表面,且大部分区域压力基本保持不变,少数边缘区域增大;叶片上下表面土压力合力随上拔荷载的增加而增大;桩土之间摩阻力的发挥则呈抛物线形,当上拔位移达到土体破坏极限位移量时,摩阻力达到峰值,而后逐渐减小到零;可以通过叶片表面土压力的分布来计算螺旋锚桩的拉拔承载力。     

索连板球基础竖向抗拔承载特性及其影响因素

针对沙漠地区砂土地基的工程特性及现有输电塔基础存在的不足,研发出索连板球基础。将室内相似模型上拔试验与数值模拟计算相结合,对不同上拔荷载作用下的基础位移进行分析,并研究了埋深比、球径及柱径对基础极限抗拔承载力系数及土体表面主破裂面半径的影响及其规律。研究结果表明:数值模拟计算结果与模型试验结果吻合较好,与土体变形演化的三阶段相对应,荷载位移曲线呈三段式变化;埋深比对基础极限抗拔力影响最大,且它们之间呈正相关关系;极限抗拔承载力系数随埋深比增大呈先增大后减小的变化趋势,与球体直径呈负相关关系,与水泥土柱直径呈正相关关系;土体表面主破裂面半径与埋深比、球径及柱径均呈负相关关系。     

Uplift tests of jet mixing anchor pile

The jet mixing anchor pile is a new kind of supporting technology for foundation pit engineering in soft clay. The engineering features of jet mixing anchor pile as well as the difference between it and normal anchor bolt are introduced. The uplift tests of 4 jet mixing anchor piles are presented in detail to obtain the ultimate bearing capacity and load–deformation relationship of the piles. Load-transfer analysis, which is rarely applied in the analysis of uplift piles, is carried out on the piles with a hyperbolic calculation model. The load transfer method focuses on the interface between pile and soil, with which the non-linear behavior, the bearing capacity and the engineering features of the anchor piles can be fully studied. The calculated load–displacement curves of the piles have close agreement with that of the pullout tests, indicating that the proposed analytical solution is reasonable and feasible in predicting the bearing capacity of the piles. Thus, with this study, the supporting stiffness of the anchor pile can be predicted in the design stage of the foundation pit engineering, which is very important and meaningful in practical engineering. The decay curve of shear stress of soil surrounding the pile is derived with the load-transfer method, through which the minimum transverse space of each two piles can be decided against the pile group effect. Engineers can optimize the length and spacing of group piles through this.     

新型伞状抗拔锚的制作及其试验研究

 针对传统锚杆的不足,结合带扩大头桩锚的优点,设计出一种新型伞状抗拔装置,该装置主要由伞状锚头(可在土层中张开)和张拉锚索组成,在制作成型的基础上对其进行3组拉拔试验,其中2组用于比较伞状锚在锚头处灌浆与无浆的承载性能,1组用于比较其与竖直抗拔桩的承载性能。试验结果表明,新型伞状锚的抗拔性能要优于传统的竖直抗拔桩,且锚头灌浆伞状锚的抗拔性能最好。结合试验过程进一步对伞状锚的受力机制展开研究,结果表明,伞状锚的抗拔力主要来源于锚头兜住的土柱重力和兜住土体与未兜住土体之间的剪切摩擦两部分,由此提出伞状锚极限承载力特征值的估算公式,从而为伞状锚的工程应用奠定基础。     

抗拔锚板群锚基础模型试验研究

抗拔锚板上拔过程是一个复杂的锚土相互作用过程,锚板周围土体在上拔过程中的变形破坏机制对于抗拔锚板基础的极限承载力研究具有重要意义。基于PIV(particle image velocimetry)无干扰测量技术对砂土中方形锚板上拔过程中变形场进行了测量分析,研究了抗拔锚板群锚基础的破坏机制。试验结果表明:锚板间距对群锚破坏面的形状有着重要影响;在临界间距内,以锚板上部1倍边长为拐点,剪切带先内倾然后外倾向上贯通到土体表面,群锚效应系数与S/B为线性关系,由此预测出群锚效应达到100%时的锚板间距;达到临界间距后,每个锚板的剪切场和单个锚板剪切场一致,试验结果可为群锚基础极限抗拔力的预测提供参考。