锚固类结构杆体临界锚固长度问题综合研究——国(境)外相关研究进展

锚固类结构是指注浆锚杆、锚索和土钉一类岩土工程加固支护结构。锚固类结构杆体临界锚固长度是指一定岩土介质中锚固类结构杆体的极限锚固长度,超过此长度,其承载力将不再明显增加;未达此长度,其承载力尚有一定潜力可挖。半个多世纪以来,国(境)外从不同的侧面对临界锚固长度的相关问题进行了研究,但系统的研究仍较为缺乏,直接的研究极为少见,因而此问题尚未真正解决,仍处于局部发现问题局部探讨解决的阶段。     

锚固类结构杆体临界锚固长度问题综合研究一国（境）外相关研究进展

锚固类结构是指注浆锚杆、锚索和土钉一类岩土工程加固支护结构。锚固类结构杆体临界锚固长度是指一定岩土介质中锚同类结构杆体的极限锚固长度,超过此长度,其承载力将不再明显增加;未达此长度,其承载力尚有一定潜力可挖。半个多世纪以来,国（境）外从不同的侧面对临界锚同长度的相关问题进行了研究,但系统的研究仍较为缺乏,直接的研究极为少见,因而此问题尚未真正解决,仍处于局部发现问题局部探讨解决的阶段。     

锚固类结构杆体临界锚固长度问题综合研究

 锚固类结构杆体临界锚固长度是指一定岩土介质中锚固类结构杆体的极限锚固长度,超过此长度,其承载力将不再明显增加;未达此长度,其承载力尚有一定潜力可挖。数十年来,特别是近10 a来,国内以不同的方法,从不同的侧面对锚固类结构杆体临界锚固长度问题进行研究,取得若干成果。对其中较典型的研究成果作评述和再分析,着重指出：系统的研究仍较为缺乏,直接的研究较为少见,仍处于局部发现问题局部探讨解决的阶段;临界锚固长度现象是普遍存在的,对此问题的透彻研究,将对现行国内外基于平均剪应力概念和方法的设计理论提出严重质疑和挑战,并最终将导致锚固类结构传统设计理念的根本性变化;临界锚固长度现象的发现,国外早于我国10多年时间,但作为专用的具有明晰概念的名词“临界锚固长度”,目前尚无此称谓。     

锚杆(索)临界锚固长度和极限锚固力研究进展

临界锚固长度和极限锚固力对于岩土锚固工程设计至关重要。这两个概念彼此相互联系。本文分析了临界锚固长度和极限锚固力的概念,综合论述了近年来临界锚固长度和极限锚固力的研究进展。在此基础上,指出了今后需进一步开展的研究工作:1系统深入研究临界锚固长度问题,给出可确定临界锚固长度的科学方法;2建立合理的锚固段非平均剪应力分布模型,给出实用的基于非平均剪应力分布理论的极限锚固力计算方法。     

拉力型锚杆锚固体应力分布规律的现场试验研究

对于拉力型锚杆的锚固体应力分布,理论模型显示其轴向应力随锚索深度单调递减,而锚固体岩土体界面的粘结应力则具有单峰性,杆体张拉荷载的增加可使得峰值平移或增长。然而,通过对不同长度拉力型锚杆进行粘性土层中的多循环加卸载极限试验,并采用分布式光纤传感技术进行应力测量后发现,真实的粘结段锚固体应力分布和变化模式,与理论模型相差甚远。实测的锚固体轴向应力先升后降,这是由于工程中拉力型锚杆在一定程度上实为拉压复合型锚杆。实测的粘结应力如理论模型一样具有单峰性,但张拉荷载的增加主要使粘结应力的峰值增长,并使有效发挥粘结应力的范围扩大。同时,试验还发现拉力型锚杆的锚固长度与极限抗拔承载力成正比,并指出"临界锚固长度"这一概念的问题。     

锚杆临界锚固长度解析计算

采用理想弹塑性荷载传递函数,通过分析极限承载力与锚杆长度的关系,推导了锚杆临界锚固长度的解析算式,并在此基础上进一步分析了摩阻力分布、极限锚固力与锚固长度的关系。分析表明,当锚固长度小于工程临界锚固长度时,摩阻力分布较为均匀,而锚固长度的增加对极限承载力提高明显。基于这一点,建议锚杆的设计长度应小于工程临界锚固长度。为方便工程应用,还提出了工程临界锚固长度的理论计算方法和快速估算方法。     

锚固和复合锚固类结构抗动静性能研究概述

锚固类结构是指注浆锚杆、锚索、土钉及加筋土-类岩土工程加固支护结构。复合锚固类结构是指各单一锚固类结构彼此或与传统工法及构造措施等联合使用的-类岩土工程加固支护结构。业已证明和证实，锚同与复合锚同类结构具有优异的抗动静载性能，其中有的结构型式已有大量成功应用。但是，锚固和复合锚同类结构抗静载问题研究与应用较多，对抗动载问题研究与应用相对较少。这一状况国内外大体相近。有些锚固和复合锚同结构型式，如国外的吸能锚固和屈服锚固结构，我国的新型复合锚固结构，均有各自特色，特别是都具有极大的抗动载潜能和效费比。将其用于抗静载也是可探讨的。尽管对这些结构所做试验是初步的，都只完成了效应试验，尚未做深入机理研究，但发展前景看好，值得人们关注、借鉴并进一步探讨。     

预应力锚索锚固段应力分布与锚固段长度研究

基于弹塑性力学理论,将锚索受力视为半空间体在边界受到法向集中力的作用,分析了预应力锚索锚固段的内力结构,结合布西涅斯克(Boussinesq)问题的位移解,推导出了锚固段剪应力与轴力分布函数,并提出了一种锚固长度的计算公式。在此基础上,分析了各种岩土参数变化对锚固段应力分布的影响,对之后锚固工程的设计具有一定的意义。     

岩土锚固技术新发展

近年来,为了适应我国土木、水利水电、矿山和建筑等工程建设高速发展的需要,对岩土锚固综合技术的研究得到了强化,在岩土锚杆的荷载传递机制、设计、结构形式、灌浆工艺以及长期性能和安全评价等方面取得了一系列创新成果,使我国岩土锚固的综合技术水平得到了提升和跨越。目前,我国岩土锚固的工程应用水平已进入世界先进行列。这主要表现在以下几方面:1)开发了可重复高压灌浆型和旋喷灌浆扩体型锚杆,有效克服了软土地层或复杂地层中锚杆承载力低、蠕变量大的缺陷;2)加深了对锚杆荷载传递机制的认识,提出了锚固长度对粘结强度的影响因子,划定了岩土锚杆锚固段长度的合理区间;3)开发并广泛应用了能使锚杆粘结应力分布均匀、显著提高承载力和防腐特性的荷载分散型锚固(单孔复合锚固)体系;4)岩土锚杆长期性能和安全评价的研究取得了明显进展;5)建立了我国岩土锚固技术标准体系;6)工程应用领域和规模不断扩大。     

岩土锚固工程的长期性能与安全评价

岩土锚固在我国土木、水利和建筑工程中已得到广泛应用,其成效显著.岩土锚固的长期性能与安全评价是当前岩土工程界普遍关注的一个热点问题,也是影响岩土锚固工程安全性的一个关键问题.对国内外重力坝、边坡、地下洞室、码头、干船坞、结构抗浮与基坑等17项岩土锚固工程长期性能的分析研究后指出:锚杆设计具有足够的安全富裕度,对锚杆结构整个长度实施完善的防腐保护,采用和发展具有良好化学与力学稳定性的锚杆技术,认真履行高标准的锚杆验收试验和建立完整的岩土锚固工程长期监测与维护管理体系是提高岩土锚固长期性能的主要途径和有效方法.初步建立了岩土锚固工程安全评价模式,还论述了锚固工程危险源的辨认方法,锚杆长期性能的监测与检测,岩土锚固安全工作临界指标以及岩土锚固病害的处治方法.     

岩土锚固工程的若干力学概念问题

我国当前某些岩土锚固工程存在力学概念模糊、设计施工方法不当,导致锚杆失效、工程失稳现象频频出现,工程坍塌破坏等事故也时有发生。通过对岩土锚固的典型工程及事故工程调查、理论分析和试验研究,研究显著影响锚固工程的稳定性与健康发展的若干力学概念问题,旨在为提高锚固工程的设计施工水平,改善锚固工程的安全性与经济性提供依据。主要研究结果为:(1)预应力锚杆(索)具有提供主动抗力、能将结构的拉力传至深部稳定地层等力学特征,凡抵抗倾倒、竖向位移、沿基础底面、地层剪切面破坏和洞室坍塌的结构锚固均应采用此类锚杆。(2)适应张拉控制应力要求的锚杆筋体截面,足够的自由段长度和能充分调动地层抗剪强度的锚固体形式是提高锚杆受拉承载力的基本要素。(3)压力分散型锚固体系显著改善了锚杆的荷载传递机制与防腐保护性能,具有良好的力学与化学稳定性。(4)施锚时机滞后是影响锚固工程稳定性的主要因素之一。及时施作低预应力(张拉)锚杆和发展预制的钢筋混凝土块件作锚杆的传力结构,可有效控制和避免施锚时机滞后现象。(5)为改善高应力低强度岩层中的大型洞室的稳定性,应全面采用低预应力锚杆作初期支护,严格控制高预应力锚杆施作滞后,提高锚杆拉力设计值与初始预应力值和加强围岩变形–锚杆抗力(刚度)相互作用失衡的调控力度。     

岩土锚索用止浆器概述

在许多岩土工程中,需要通过止浆器使锚索(包括锚杆)在不同的土体、不同的使用环境中充分发挥锚固作用。而不同类型的岩土锚固工程中,根据止浆器的具体功能,其结构形式又有所不同。本文通过分析止浆器在不同岩土锚索中所发挥的作用,对止浆器的结构和功能进行系统的阐述     

Assessment of damages and repair of antenna tower concrete foundations

Deterioration of antenna tower foundations is fast becoming an issue of critical importance. A great effort has been carried out to develop the international standards for design and construction of antenna towers and antenna-supporting structures. Comparatively little attention has been directed toward the design against failure of buried tower components. In this paper a case study is introduced for the investigation of 51 defective foundations of self-supported and guyed antenna towers. Factors affecting the durability of tower anchorages and foundations are discussed. These include corrosion of tower parts in direct contact with soil, inadequate reinforcement detailing of tower foundations, and lack of maintenance of concrete footings. Repair methods of tower foundations are introduced along with tower shoring systems used to maintain the structural capacity during the repair process. Furthermore, precautions necessary for preventing failure due to corrosion of buried tower components and deterioration of anchor blocks and foundations are also discussed. An innovative system of surface anchor blocks for guyed towers is evaluated and compared to the conventional anchoring systems.     

深废矿坑高陡边坡极限承载力计算方法研究

针对深废矿坑高陡边坡极限承载力问题,综合考虑锚索锚固岩体的压力墙和组合梁作用,结合Hoek-Brown强度准则,采用特征线法推导得到了矿坑高陡边坡极限承载力计算方法。结合工程实例,就坡度α、岩石力学参数GSI、m₀以及锚索的主动支护力等影响因素对矿坑岩壁岩石地基极限承载力的影响进行了分析,研究表明：(1)承载力系数随坡度的增加呈线性降低,当GSI为45、m₀为7时,也即矿坑岩壁岩体为质量较差的石灰岩时,加锚后其承载力约为加锚前承载力的1.32～1.54倍,考虑锚索的组合梁作用可作为安全储备;(2)随着岩体质量越来越好,地基极限承载力系数增长的幅度越来越大,当坡度α为60°、GSI取85,坑壁为好岩体时,承载力系数值为1.28;GSI取45,坑壁为较差岩体时,承载力系数值为0.23;前者约为后者的6倍,表明岩体质量指标的好坏对承载力的影响较大。     

孔道成孔工艺对锚固力损失的分析与控制

预应力锚索锚固作用机理复杂,影响预应力锚固效果的因素众多,锚固力损失与材料性质、被锚固介质力学特性、锚夹具质量、施工工艺等因素有关。锚索施工工艺对锚索锚固力损失的影响主要体现在孔道成孔工艺,通过孔道成孔工艺研究,推导出了孔道摩擦损失理论计算公式,该公式更加符合工程实际,具有较大的实用价值。同时对孔道成孔引起的锚固力损失提出了相应的工程控制措施。     

层状岩体边坡锚固的断裂力学原理

岩体边坡的锚固及稳定性问题是岩土工程中困难的问题之一,长期以来,岩体边坡锚固效果一直没有较好的计算方法。基于线弹性断裂力学原理,将层状岩体的层间潜在最弱面等效为等间距共线多节理的力学模型,通过分析含有一条节理的有限大小岩体在压剪应力作用下节理线附近应力场在锚固前后的变化,提出了计算由于锚固引起的锚固效果公式,较好地解释了边坡锚固的增效问题。     

预应力锚杆内力传递分布规律与时空效应

为了得到预应力锚杆在基坑开挖过程中受力分布特性,结合西宁火车站综合改造项目,对桩锚支护结构在不同阶段锚杆的受力特征进行现场内力测试试验,试验测得了锚杆轴力和摩阻力随时间及空间分布规律,分析了锚杆支护过程边坡潜在滑移面的动态演化规律,探讨了预应力锚杆自由段与锚固段相互关系,结果表明:未锁定时,受力增加了预应力锚杆的初始应力,对其受力不利,应严格予以控制,锁定后,锚杆摩阻力沿锚固段渐进式减小,摩阻力不断向后传递,但摩阻力峰值并未出现改变;锚杆锚固作用使得边坡潜在滑移面向深部转移,同时,滑移面剪出口沿坡脚向上转移,剪出口位于距基坑底部约H/3处;预应力锚杆自由段长度越长受力越好,但应以超出预估可能出现最终滑移面一定深度最为经济合理,在满足锚固力要求的情况下,锚固段长度存在一临界值,超过临界值则浪费。