土遗址加固中木锚杆锚固机理的现场试验研究

木锚杆锚固机理的研究对于土遗址传统材料与工艺的科学性挖掘和当今的保护加固具有重大价值。选择代表性的土遗址（交河故城）开展现场锚固测试,包括锚固性能测试和第一界面层（杆体-浆体）剪应变监测。试验结果表明：①鉴于杆体的自然选材,不同杆体的锚固性能差异较大,但锚固潜力巨大;②受力状态下,剪应力沿着界面呈现含峰值非均匀分布;③荷载逐步增大时,界面剪应力峰值逐步向末端转移;④剪胀作用明显,增强了锚固性能;⑤兼有拉力型和压力型锚固系统的复合特征。     

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FLAC3D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0.1m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。     

砂岩石窟顶板微小型锚杆倒置锚固方法与性能研究

石窟顶板浅层岩体剥落病害频繁发育,降低石窟结构稳定,影响石窟窟顶文化信息保存,采用扰动小、隐蔽性高的微小型锚杆垂直锚固技术,能够有效约束岩体变形、控制病害发育。本次试验选用直径8,10,12mm的玻璃纤维锚杆(GFRP)和玄武岩纤维锚杆(BFRP),根据前阶段的研究成果确定最优孔径比,将锚杆倒置植入砂岩顶板,在杆体–浆体界面小间距布设应变测点,采用循环加载模式开展现场拉拔试验。研究发现,小直径的GFRP和BFRP锚杆倒置锚固系统具有弹塑性阶段的界面协调缓变形能力,直径10 mm的锚固系统对最优孔径比匹配性最好,倒置多级注浆方式施工工艺简易,性能较好。对比前期试验结果可知,相同锚固参数的崖体水平锚固系统与顶板倒置锚固系统的极限荷载比值为1.90倍,相应的位移比值为3.27倍,应变值域比值为3.26倍,2种锚固系统性能差异与锚杆植入岩体方位和注浆质量差异等相关,相关研究成果可为微小型锚杆倒置锚固措施在砂岩平顶窟顶板的工程应用提供支撑。     

土遗址锚固用PS-(C+F)浆液性能与结石体耐久性室内试验

为科学揭示土遗址本体锚固用PS-(C+F)浆液的凝结固化特征和结石体的长期性能,针对标准稠度试验确定的最佳水灰比(0.39)的浆液,通过龄期强度、龄期含水率、龄期波速、收缩特性等试验,查明了浆液的凝结固化特征;通过温湿度循环、冻融循环、水稳定性、安定性和耐碱性等耐候性试验手段,研究了结石体的耐久性特征。试验结果表明,本浆液龄期强度满足施工工艺的需求,结石体在外观、密度、孔隙率、强度上和土体具有较好的兼容性,较低的收缩率保证了锚固界面的性能,结石体具有典型的弹脆性力学特征;结石体具有优良的耐久性,可以有效的抵御西北干旱半干旱区的气候,但在硫酸钠高含量遗址土体中不适用。研究证明,配合比为C∶F=1,PS∶(C+F)=0.39的PS-(C+F)浆液适宜于中国西北地区土遗址本体锚固,具有较强的兼容性和耐久性。