錨桿加固機(jī)理的試驗(yàn)研究現(xiàn)狀

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1、第33卷第6期河海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Vol.33No.62005年11月JournalofHohaiUniversity(NaturalSciences)Nov.2005錨桿加固機(jī)理的試驗(yàn)研究現(xiàn)狀方從嚴(yán),卓家壽(河海大學(xué)土木工程學(xué)院,江蘇南京210098)摘要:從錨桿形狀和灌漿體特性對(duì)錨桿抗拔承載力的影響,錨桿的傾斜角、節(jié)理面的粗糙度、錨桿長(zhǎng)度及直徑等加錨設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)加固效果的影響,錨桿加固對(duì)巖體的彈性模量、抗壓強(qiáng)度、內(nèi)摩擦角、凝聚力和滲透系數(shù)等巖體參數(shù)的影響3個(gè)方面介紹了國(guó)內(nèi)外相關(guān)的試驗(yàn)研究成果,討論了巖體錨固的試驗(yàn)研究中存在的問題

2、及進(jìn)一步的研究方向.關(guān)鍵詞:巖體;錨桿;錨固機(jī)理;試驗(yàn)中圖分類號(hào):TU323文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1000O1980(2005)06O0696O05在眾多的巖體工程中,經(jīng)常需要進(jìn)行大范圍的開挖.開挖卸荷和地應(yīng)力釋放可能會(huì)危及巖體的穩(wěn)定性.為此,在開挖前后施加各類加固錨件以改善巖體工作條件,提高巖體的穩(wěn)定性.大量工程實(shí)踐表明,巖體加錨[1,2]增穩(wěn)的效果是十分顯著的.為了研究錨桿在巖體中的傳力機(jī)理及其受力狀態(tài),近10多年來,許多專家學(xué)者從不同角度對(duì)錨桿進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試或室內(nèi)模擬試驗(yàn),取得了一些可喜的成果.1錨桿抗拔承載力的試驗(yàn)研究錨桿的抗

3、拔力是指錨桿的錨固體與巖體緊密結(jié)合后抵抗外拉力的能力.影響錨桿抗拔能力的因素很多,而錨桿形狀和灌漿體特性是其主要影響因素,相關(guān)研究也比較活躍.1.1試驗(yàn)研究現(xiàn)狀[3]Kilic等進(jìn)行了錨桿形狀對(duì)錨桿抗拔能力影響的試驗(yàn)研究.該試驗(yàn)選取一組帶突緣或帶肋的錨桿進(jìn)行了抗拔承載力的比較研究,得出以下結(jié)果:(a)失效模式的觀察.錨桿與灌漿體接觸面的失效主要出現(xiàn)在對(duì)光滑錨桿的試驗(yàn)上,這類失效模式的抗拔承載力也最小;沿灌漿體周圍的失效在帶有1個(gè)突緣、2個(gè)突緣、3個(gè)60°的突緣及帶肋錨桿的試驗(yàn)中均已觀察到;錨桿本身的失效出現(xiàn)在錨桿帶有3個(gè)突緣、其角度β為

4、15°,30°和45°角的試驗(yàn)中,錨桿被拉斷.這類失效模式的最大屈服荷載達(dá)118kN.(b)隨著錐形突緣角度的不斷增加,其抗拔承載力呈減小的趨勢(shì).[4]Kilic等進(jìn)行了另一試驗(yàn),研究了不同灌漿體特性對(duì)錨桿抗拔能力的影響.試驗(yàn)比較了不同水灰比(0134,0136,0138,0140)、不同錨孔深度(15~32cm)、不同添加劑(硅質(zhì)砂,粉煤灰)和水泥砂漿在不同養(yǎng)護(hù)時(shí)間下的錨固體承載力.抗拔破壞試驗(yàn)中可以看到錨固體的失效面均發(fā)生在錨桿與砂漿的接觸面上.試驗(yàn)結(jié)果表明:錨固體的承載力隨錨桿直徑和錨孔深度的增加而增加;水灰比和砂漿的養(yǎng)護(hù)時(shí)間對(duì)承

5、載力有比較大的影響;隨砂漿的抗剪強(qiáng)度和彈模的增加,錨固體的承載力也呈增加的趨勢(shì).[5]Benmokrane等對(duì)鋼絞線和螺紋鋼分別進(jìn)行了錨固長(zhǎng)度、灌漿用水泥砂漿的水灰比、添加劑對(duì)其抗拔承載力影響的試驗(yàn),結(jié)果表明:鋼絞線與灌漿體之間的平均最大剪應(yīng)力值低于螺紋鋼與灌漿體之間的平均最大剪應(yīng)力值,這兩者的荷載傳遞機(jī)理也不同.[6]Benmokrane等還對(duì)玻璃纖維錨桿的錨固特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,結(jié)果表明:壓痕或表面的變形對(duì)玻璃纖維錨桿的黏結(jié)強(qiáng)度有非常大的影響,同時(shí)由于其彈模較低,玻璃纖維錨桿比鋼錨桿更易產(chǎn)生滑移.[7]Jeng等利用模型

6、試驗(yàn),研究帶擴(kuò)孔錨桿分別在直接施加拉力和預(yù)應(yīng)力下的錨固機(jī)理,觀察到:(a)將錨收稿日期:2005O04O10基金項(xiàng)目:安徽省高等學(xué)校自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2005KJ389zc)作者簡(jiǎn)介:方從嚴(yán)(1966—),男,安徽桐城人,副教授,博士研究生,主要從事結(jié)構(gòu)非線性分析的研究.?1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第6期方從嚴(yán),等錨桿加固機(jī)理的試驗(yàn)研究現(xiàn)狀697桿從巖體中拔出的主要障礙來自底部

7、擴(kuò)體,拉拔錨桿時(shí)將在巖體內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力;(b)錨桿的拔出力隨錨桿的錨固長(zhǎng)度L、底部擴(kuò)體的直徑D及L/(D-d)的增大而增大(d為錨桿的直徑);(c)墊板的尺寸應(yīng)與底部擴(kuò)體尺寸同比例增加,至少亦應(yīng)和底部擴(kuò)體尺寸相同.[8]榮冠等進(jìn)行了螺紋鋼錨桿與圓鋼錨桿對(duì)比試驗(yàn),研究以螺紋鋼為桿體的全長(zhǎng)黏結(jié)砂漿錨桿錨固機(jī)理.試驗(yàn)結(jié)果表明:拉拔條件下螺紋鋼受力范圍相對(duì)圓鋼小且衰減快;螺紋鋼周邊淺部黏結(jié)物應(yīng)力水平高于圓鋼周邊黏結(jié)物應(yīng)力水平,且其變形破壞更顯著;螺紋鋼以屈服形式破壞而圓鋼則整體拔出.1.2機(jī)理分析錨桿特性對(duì)錨桿抗拔能力的影響主要體現(xiàn)在錨桿表面與灌

8、漿體之間的相互作用.錨桿與灌漿體之間的黏結(jié)是巖錨體系中一個(gè)非常薄弱的環(huán)節(jié),它包括錨桿表面與灌漿體間的物理黏結(jié),鋼筋的肋節(jié)、螺紋、凹凸等在灌漿體中形成的機(jī)械聯(lián)鎖以及它們之間的摩擦力.在錨桿與灌漿體之間的結(jié)合破

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