充气锚杆加固砂土地基的研究进展

对充气锚杆的变形特性、承载特性及破坏形态进行了论述,总结了充气锚杆的一些力学规律:(1)充气压力越大,橡胶膜膨胀体体积就越大,膨胀体大致呈圆柱状。分析充气锚杆受力时,可将扩大头近似为等效圆柱体。向充气锚杆中高压注浆,能够有效地控制膨胀体的体积与形状,并为充气锚杆承载力的估算提供方便。(2)端部阻力与侧向阻力是充气锚杆扩大头极限承载力的主要组成部分,可用圆孔扩张理论更好地计算充气锚杆的端部阻力。(3)就充气锚杆的失效形态而言,多囊式充气锚杆与单囊充气锚杆相比,多囊式充气锚杆不会发生锚杆断裂破坏,因此,在实际砂土地基处理中,应优先选用多囊式充气锚杆。     

多段扩大头锚杆在砂土中的模型试验研究

为了研究密实砂土中多段扩大头锚杆的几何尺寸对其承载特性的影响,并与底端型扩大头锚杆的承载特性进行对比,通过建立室内模型试验,改变多段扩大头锚杆的直径和段长等条件,进行了一系列的竖向拉拔试验,得到了相应的荷载位移曲线。试验结果表明:扩大头直径对锚杆的极限承载力影响很大,扩大头长度对极限承载力影响相对较小;随着扩大头直径的增大,锚杆的极限承载力增大幅度逐渐减缓;通过与底端型扩大头锚杆的对比分析得出,在总段长相同的条件下,多段型扩大头锚杆的极限承载力是底端型的1.2~1.3倍,并根据已有理论推导估算出多段扩大头锚杆的抗拔力计算公式。     

端部包裹式扩体锚杆现场试验研究

端部包裹式扩体锚杆是一种通过调整预制囊袋大小,改变扩体段空间形态及几何尺寸进而满足工程中扩体锚杆设计承载能力的新型锚杆。结合实际工程介绍了一组新型锚杆的抗拔破坏试验情况,并与传统锚杆进行了对比,试验结果表明新型扩体锚杆通过高压注浆和囊袋膨压扩孔有效地解决了扩体锚固段注浆体的抗压强度低及尺寸偏小的问题,克服了传统锚杆在软弱土层中施工困难的缺点,通过调节预制囊袋的大小显著提升了扩体锚杆的抗拔承载力,现场试验成果及数据对研究新型扩体锚杆的受力机理及破坏模式提供了完整的资料,对扩体锚杆在工程实践中的推广及应用具有参考意义。     

土-锚杆界面模型的试验研究

在对锚杆－土之间相互影响的机理和现象进行理论研究的基础上又进一步进行了试验研究,证明了理论研究结果的正确性。应用这个结果,可在给定界面参数条件下预测锚杆的特性,可在减少大量锚杆拉拔试验的情况下得到较可靠的锚杆特性数据,可根据给定的锚杆抗拔试验结果确定界面参数,从而大大方便锚杆的设计。     

抗浮锚杆受力特性试验研究进展

随着基础埋深不断加大,建(构)筑物的抗浮问题愈加严重,抗浮锚杆在城市建设中得到了广泛应用。充分掌握抗浮锚杆的受力特性并厘清抗浮锚杆在长期荷载作用下力学性能的动态演化规律是保证抗浮结构安全、可靠的前提。为此,围绕抗浮锚杆的工作原理、应力传递机制、承载特性以及蠕变性能等方面分析和评述国内外的相关研究现状。首先从抗浮锚杆的工作原理、破坏形式出发,分别对纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer, FRP)抗浮锚杆和钢筋抗浮锚杆应力传递机制进行讨论和对比分析;从理论计算、试验研究与数值模拟三个方面对抗浮锚杆的承载特性进行阐述;进而对抗浮锚杆处于长期荷载、循环荷载作用下的蠕变性能进行归纳总结。最后梳理了抗浮锚杆在工程应用中存在的不足,同时为非金属抗浮锚杆在侵蚀环境中的服役性能提出了研究与发展方向。     

加锚非连续节理岩体单轴压缩特性试验研究

为了探究加锚节理岩体的力学特性,采用水泥砂浆制作了倾角60°的加锚非连续节理试样,并开展单轴压缩试验,系统分析加锚非连续节理试样的力学特征、破坏模式和锚杆的变形特性。研究结果表明,锚杆数量显著影响节理试样峰后“应力降”特征,抑制破坏速度和剧烈程度;随着锚杆数量增加,非连续节理试样峰值强度、残余强度提高,锚杆数量为6和9时增幅较明显,锚固效果较好,最佳锚杆数量为6;非连续节理试样的破坏模式均以沿节理面的剪切滑移破坏为主,且存在多个节理破坏面,但随锚杆数量的增加,破坏面间的张开度减小,竖向劈裂逐渐增强。此外,非连续节理试样中锚杆以发生弯折、剪断为主,锚杆较多时,弯折变形量减小,剪断现象减弱。     

扩大头抗浮锚杆抗拔承载力试验及数值模拟分析

随着我国城市建设的高速发展，传统的抗浮锚杆锚固效果差、易发生群锚效应的问题更加凸显，其抗浮锚固效果并不能达到实际工程的要求，而扩大头抗浮锚杆是深基坑支护相对有效的方式。以中国科学院科研楼基坑中的扩大头锚杆为研究对象，研究深基坑工程中扩大头抗浮锚杆的抗拔承载力，采用Midas GTS有限元软件对扩大头抗浮锚杆的受力特征和变形特性进行分析。研究结果表明：当有荷载作用时，扩大头锚杆的轴力随着锚固深度的增加逐渐减小，扩大头锚杆在变截面处的轴力变化显著且存在拐点；相较于普通抗浮锚杆，扩大头锚杆的抗拔承载力约为普通锚杆的2.4倍；通过理论计算得到扩大头锚杆的极限承载力大致为1 200 kN,理论计算有一定的保守性，实际的极限承载力值应大于计算值；研究结果为今后扩大头锚杆受力分析提供了参考，确保了工程后期的安全性。     

水射流土层扩孔技术及影响因素

分析了水射流土层扩孔参数,建立了射流参数与土体参数的关系.通过实验,研究了射流参数和钻杆运动参数对扩孔效果的影响.结果表明:提高扩孔效果必须增大射流功率,在射流作用力大于土体临界破坏力的条件下,增大射流流量比增大射流压力更加有效;合理地匹配钻杆运动参数更有利于扩孔效果的提高.工程应用证明,运用水射流扩孔技术制作多环扩孔型锚杆是可行的,锚杆承载力明显提高.     

超前锚杆加固围岩的机理分析

1引言 在松散、破碎岩体的巷道施工中，超前锚杆预支护是一种新型支护结构。它与普通锚杆的本质区别在于安装程序的不同，普通锚杆是在隧洞掘进一段距离之后开始安装，而超前锚杆则在开挖之前先装好。开挖完成后，马上施作普通垂直锚杆支护或喷砼支护，能有效防止隧洞顶部掉块。国内外已有不少应用超前锚杆预支护结构顺利通过松散、破碎带或土砂质地层的成功例证。     

压力型和拉力型锚杆承载性状对比试验研究

基于现场试验,对比研究了压力型、拉力型锚杆的承载性状.研究结果表明,压力型、拉力型锚杆的破坏形式为锚固段砂浆体与岩土层间的粘结滑移破坏,两者的极限承载力主要取决于锚固段与周围岩土体的粘结力.在相同条件下,压力型锚杆极限承载力标准值较之拉力型锚杆提高了近70%.张拉荷载与锚头位移的关系具有明显的非线性特征,采用双曲线模型进行拟合,具有较好的吻合性.采用高强钢筋作为杆体材料的压力型锚杆的承载性状较之于普通拉力型锚杆有明显改善.     

基于ANSYS对比分析压力型与拉力型锚杆承载特性

基于Coulomb摩擦模型与Drucker-Prager屈服准则,建立了拉力型锚杆及压力型锚杆的非线性有限元模型,对比分析了不同荷载作用下2种锚杆的承载特性.研究结果表明,在不同的荷载作用下,压力型锚杆的轴力及其杆体剪应力随锚固深度的变化曲线与拉力型锚杆的轴力及其杆体剪应力随锚固深度的变化曲线存在着明显的差异,且2种锚杆的锚固体外侧剪应力的变化曲线同样有明显差异.拉力型锚杆的锚固体外侧剪应力峰值出现在锚固体外端,压力型锚杆的锚固体外侧剪应力峰值出现在锚固体内端;压力型锚杆的荷载-顶端位移曲线近似呈线性关系,而荷载-承载板位移曲线则呈现明显的非线性;压力型锚杆的张拉性能大大优于拉力型锚杆.两者的破坏模式一致,均为土层的剪切破坏.     

青岛土岩复合地层地铁隧道初支结构参数

为了对青岛地区土岩复合地层地铁隧道初支结构参数进行研究,依托青岛地铁1号线隧道工程,结合正交试验设计方法,采用FLAC3D进行数值模拟,就施工方法、锚杆长度、初支刚度、初支厚度对隧道变形的影响程度、最优初支结构参数及锚杆受力进行了分析.通过现场实测与数值计算对比,验证了数值计算的正确性.结果表明:当隧道位于强风化花岗岩地层中时,施工方法对隧道变形影响最显著,锚杆长度变化引起隧道变形不明显;采用全断面法施工,最优初期支护结构参数组合为锚杆长为2 m、初支厚度为30 cm,混凝土强度等级采用C25;拱顶上方锚杆轴向受压,可能影响锚杆发挥支护作用,主要原因是地层-锚杆间产生的相对滑移变形.研究结论对重庆、厦门等"上软下硬"地区具有一定的理论研究意义和工程使用价值.     

土层缺陷锚杆锚固特性与参数影响分析

基于界面黏滑本构模型假定,推导土层锚杆锚固力学微分方程及其解析解,给出土层缺陷锚杆锚固迭代计算方法与求解步骤,并结合已有锚杆拉拔试验资料,通过计算对比分析,验证该方法的可行性;对缺陷锚杆锚固特性进行分析,同时,对土层缺陷锚杆分别从空腔大小、空腔位置以及拉拔荷载3方面进行锚固特性的参数影响分析。结果表明:空腔的存在对缺陷锚杆前段锚固段影响较大,而后段则影响较小;土层缺陷锚杆锚固特性分析及其参数影响规律研究可为锚杆锚固质量后评价提供理论指导。     

基于虚拟柱状等效模型的桩基沉降位移计算方法

根据软土地层桩基工程特性,提出符合工程特点的虚拟柱状结构模型,建立桩基沉降位移理论解.研究软土地层中桩基荷载的传递特性、桩基承载模式及其随荷载与环境条件逐步演化的动态关系.结果表明:桩基存在摩擦承载和摩擦+桩端承载模式,且随桩顶荷载、施工和环境因素显著变化.同时,受荷载的传递规律影响,桩基轴向存在0轴力断面,其深度与桩基长度的大小关系影响桩基的承载模式类型和位移计算结果.现场结果对比验证了理论方法的正确性和适用性.     

动力灾害过程中锚杆支护的极限承载能力数值模拟研究

通过对深部巷道遭受冲击扰动的应力动态演化和围岩破坏的过程进行数值模拟,分析了锚杆与围岩的耦合体系承载冲击的能力,得到了深部锚杆支护巷道抵御动力冲击能力的规律。研究结果表明:水平方向的冲击应力波对巷道底脚和顶板破坏最严重,造成巷道断面挤压变形,同时引起冲击扰动壁面岩块受应力波叠加作用产生弹射;一定的锚杆支护结构在其承载范围能够抵御相应强度的动力冲击,但在更强冲击荷载下对巷道造成的破坏严重加剧,致使锚杆大量失效,并最终导致整个支护体系完全失去支护能力;冲击扰动对靠近扰动源壁面破坏严重,对其他壁面影响较小;原岩应力大小对冲击破坏影响明显,采深越大,冲击扰动造成围岩变形幅度越大,锚杆支护体系破坏更严重。研究结果为进一步开发深部巷道抗冲击破坏稳定性控制技术及制定方案提供了依据。     

钢筋抗浮锚杆承载特性现场试验与数值仿真

通过现场试验以及ABAQUS数值模拟相结合的方法,探讨了风化岩地基中全长黏结钢筋抗浮锚杆的承载性能和荷载传递特征。结果表明:风化岩地基中的抗浮锚杆承载力高,上拔量小,能够满足工程需求。锚杆杆体荷载-位移曲线、剪应力、轴应力分布规律的模拟结果与现场试验结果具有较高的吻合度,说明用ABAQUS软件模拟钢筋抗浮锚杆的承载特性是可行的,具有较强的适用性;同时,还得到了现场试验较难得到的锚固砂浆和周围岩土体的应力分布规律,明确了钢筋抗浮锚杆受荷后的影响范围和锚固体的力学特性,弥补了现场试验的不足。     

考虑界面软化特性的土层锚杆拉拔受力分析

基于界面黏结软化滑动力学本构模型假定,推导土层锚杆锚固力学微分方程及其解析解。在不同拉拔荷载作用下,锚杆剪应力分布模式大体有3种类型:弹性型、弹性软化型和弹性软化松动型,对一具体的工程问题,这3种模式并非均出现,受材料物理力学性质制约,为此,分析锚杆剪应力分布类型、拉拔极限荷载大小及破坏特征之间的内在关系,并给出相关判别标准及取值方法。同时,还结合已有锚杆拉拔试验资料,通过计算对比分析,验证了该方法的可行性。     

考虑预应力作用的土钉复合锚杆支护结构的稳定性分析

基于边坡圆弧滑动破坏,根据极限平衡理论和条分法,建立附加应力作用下边坡的稳定性分析模型.将锚杆预应力作为集中力考虑,估算预应力在支护边坡土体中引起的附加应力,从而将锚杆预应力的作用转化为了附加应力的作用.将土钉复合锚杆支护结构中锚杆和土钉的作用划分开来,在稳定性分析和计算中忽略锚杆附近一定范围内的土钉,作为安全储备;该范围以外土钉的作用在计算中予以考虑.该范围内的土体是受到预应力作用的土体,从而结合已有的土钉墙的稳定性分析方法和本文考虑预应力作用的锚杆支护边坡的稳定性分析方法,建立土钉复合锚杆支护边坡的稳定性分析模型,给出土钉复合锚杆支护边坡的安全系数计算公式.该方法同时考虑了锚杆的预应力作用和未受影响的土钉的作用,使得在土钉复合锚杆支护边坡的稳定性分析中能够给出定量结果.     

软土地层旋喷搅拌加筋斜桩锚承载特性

为研究新型旋喷搅拌加筋斜桩锚的承载机理与破坏模式,建立了旋喷搅拌加筋斜桩锚承载力计算的力学模型,并基于Mohr-Coulomb土压力理论推导出新型旋喷搅拌加筋斜桩锚极限承载力计算公式,最后通过工程实例验证计算理论与公式的合理性.研究结论表明:旋喷搅拌加筋斜桩锚支护方式可有效提高软土地层预应力锚索的承载能力,对优化桩锚支护结构设计参数和提高围护结构综合效益具有重要意义.     

充气锚杆的研究现状及展望

 充气锚杆是一种全新概念的新型锚杆,它是充分利用软土在压力作用下可产生挤压变形的特性研发而成的。本文论述了充气锚杆的独有特点,对充气锚杆的研究现状、锚杆荷载传递机制,以及岩土锚固机制进行了论述。总结了充气锚杆的一些规律：① 充气锚杆的抗拔承载力主要与砂的密实度、软土的液限指数、锚杆长度、充气压力大小、橡胶膜的厚度、橡胶膜外表的粗糙度、充气扩大头体积、锚杆埋设深度等因素有关,其中,锚杆长度是最主要的影响因素;② 充气锚杆的极限抗拔承载力是螺旋锚杆的４倍,在软土的排水与不排水对比试验中,充气锚杆极限抗拔承载力相差3~4倍;③ 在充气压力一定时,不同土体,锚杆的抗拔承载力差别很大,短锚杆100mm时几乎全长受力,长锚杆200~300mm时只在锚杆充气段上部分受力。