端锚预应力锚杆作用范围研究及其应用

为分析锚固体力学效应及端锚预应力锚杆作用范围,并用以优化支护参数,提供施工指导.在挤压加固理论的基础上,利用弹性力学分析方法,建立端锚预应力锚杆锚固范围计算模型.借助Mathematic数学处理软件求得锚固范围方程.在Matlab基础上分析锚固范围方程特性,得出锚固范围与有效锚固长度和有效预应力的关系.研究表明:锚固范围随有效锚固长度和有效预应力的增加而增大;在目前矿山常用有效锚固长度和有效预应力下,最优锚固间距位于0.6～1.4m之间;锚固外区呈锥体状,锥体底面直径为最优锚杆间距,锥体高为有效锚固长度的10%,锥体底边角在7°～29°之间.将锚固范围方程应用于新城金矿的预控顶支护,得到预控顶预应力树脂锚杆锚固范围,求得最优锚杆支护间距1.2m,支护百分比79.3%,锚固外区锥体高0.19m,底边角17.6°.     

拉力集中型与压力分散型预应力锚索锚固机理

利用有限差分程序FLAC对一种新型预应力锚索--压力分散型锚索的锚固机理进行了数值模拟研究.与拉力集中型预应力锚索相比,压力分散型锚索具有许多优点,尤其适用于对大变形软岩工程的锚固.对比分析结果表明:压力分散型锚索锚固段浆体轴力峰值仅为拉力集中型锚索的1/n(n为承载体的数量),且浆体处于受压状态;锚固段浆体-岩体界面上的剪力峰值也小于拉力集中型锚索,并沿内锚固段轴向均匀分布;在相同条件下,压力分散型锚索比拉力集中型锚索能提供更大的锚固力;适当增加承载体的数量是提高压力分散型锚索锚固力,改善锚固段浆体受力状态的有效途径.     

顺层岩质边坡稳定性及预应力锚杆加固研究

运用FLAC3D软件建立顺倾向层状岩质边坡数值计算模型,采用强度折减法分析边坡稳定性与岩层倾角的关系。对自身稳定性不足的边坡用预应力锚杆加固,探讨边坡稳定性与锚杆倾角、锚固长度的关系。研究结果表明:采用预应力锚杆加固边坡时,存在一界限锚固长度Ldff:当锚固长度小于Ldff时,锚杆倾角对边坡的稳定性影响较小;当锚固长度大于Ldff时,锚杆倾角的影响明显增大;传统由极限平衡原理推导出的最优锚杆倾角公式未考虑锚固长度,但最优锚杆倾角受锚固长度的影响,在界限锚固长度以下,传统方法和数值方法得出的结果一致,但当锚固长度大于Ldff时,数值计算得出的最优锚杆倾角比传统方法得到的结果提高10°左右;布设锚杆时,若锚杆倾角过大,则锚杆将以受剪切为主,因而达不到加固效果,在工程加固中应予以注意。     

考虑径向约束力条件下的压力分散型锚索设计方法

根据压力分散型锚索锚固段的受力状态,导出了分级循环加载条件下且接触面满足摩尔-库仑强度条件时的弹性理论解,以研究压力分散型锚索各单元内力变化规律。研究结果表明:在考虑现有设计规范有关注浆-岩界面抗剪强度C的基础上,增加岩土体对浆体径向约束所产生的τa值,因此浆-岩界面抗剪强度由τa和C两部分组成,即τC=C+τa;考虑岩土体对注浆体径向约束作用后,并考虑结构的安全系数,压力分散型锚索单元有效锚固段长度与现有设计规范相比有所缩短。研究结果对正确分析压力分散型锚索加固作用机理和锚固工程设计具有较好的参考价值。     

预应力锚固提高锚杆的极限抗拔力

锚杆随着锚固长度的增加,极限抗拔力并不是线性增加的,而是增加得越来越不明显。为此,本文提出了预应力锚固这一概念,预应力锚固可以在锚固长度不增加的情况下增加极限抗拔力,而且对锚固长度长的锚杆更有效,并用理论和试验证明了这一结论。分析了预应力锚固和预应力锚杆的区别。提出了预应力锚固的锚杆的施工方法,分析了与其相应的握裹力分布和极限抗拔力。对比了预应力锚固的锚杆与非预应力锚固的锚杆的不同。     

压力型锚杆临界锚固长度的解析解

考虑压力型锚杆灌浆体因受压产生径向膨胀的影响,对压力型锚杆锚固段进行受力分析,推导其极限抗拔承载力与临界锚固长度的计算公式,并分析灌浆体弹性模量、灌浆体泊松比、岩体弹性模量、钻孔直径及筋体直径等参数对压力型锚杆临界锚固长度和临界长径比的影响.结果表明:极限抗拔承载力随着锚固段长度的增加而增加,达到临界锚固长度后趋于稳定;宜取临界锚固长度理论计算值的65%作为优化的工程临界锚固长度值.     

涨壳式预应力中空锚杆锚固效果及其支护参数优化

为探究隧道岩爆地段涨壳式预应力中空锚杆的锚固效果及其支护能力,依托中兰(中卫—兰州)铁路香山隧道工程,利用现场锚固试验,对比分析了涨壳式锚固和其他锚固形式在岩爆隧道中的锚固效果,同时采用有限元数值分析软件MIDAS/GTS NX,分析不同工况下的隧道围岩压力、围岩变形及锚杆轴力对围岩稳定性的影响,进而提出了涨壳式预应力中空锚杆优化后的支护参数,并基于现场实测数据,对涨壳式预应力中空锚杆与普通砂浆锚杆的现场应用效果进行评价。研究结果表明：相对于树脂锚固、水泥药卷以及水泥砂浆锚固形式,涨壳式锚固以其最大的锚固力、支护及时性以及较强的耐久性能,成为本次试验的最优锚固形式,并且能够满足岩爆隧道快速预应力锚固形式施加要求;涨壳式预应力中空锚杆支护参数对围岩稳定性的影响程度从大到小依次为锚杆间距、锚杆长度、预应力、锚杆直径,且直径25 mm、间距1.2 m、施加预应力80 kN、长度3.5 m为香山隧道岩爆段涨壳式预应力中空锚杆支护参数的最优组合;相比于普通砂浆锚杆,现场采用涨壳式预应力中空锚杆后,隧道拱顶沉降和水平收敛S1、S2线变形量减小了57.1%、61.9%和64.4%,收敛时间提前了3～...     

压力分散型锚索试验方法研究

采用新的地质力学模型试验系统和模型试验方法,对压力分散型锚索的各单元进行分级循环张拉试验,既有助于研究压力分散型锚索各级荷载作用下的轴力及粘结应力分布规律,也有助于研究各单元锚索的受力特征以及单元间的传力机制。试验方法对正确分析压力分散型锚索加固作用机理和锚固工程设计具有较好的参考价值。     

锚固失效分析

通过工程现场实践和模拟实验,研究预应力锚杆的支护作用机理,探索“负荷压力带”支护理论和锚固预应力的内在关系。在锚固过程中分析影响锚固力的减少与损失的直接因素,采用试验的方法,总结和掌握胶泥固化体的理化性能、技术参数,为工程设计提供准确的数据,同时防止在设计使用过程中造成锚固失效。分析预应力锚杆锚固力的产生,衰减和损失的因素,提出设计锚杆应根据围岩应力大小,巷道开挖后具体不同的地质层面岩石情况。合理选择锚杆强度、材质、直径、长度、间排距、岩石钻孔直径大小和锚固深度。研究锚固失效与各参数的关系,提高支护安全系数,最大限度地减少锚固力损失,提高锚杆支护成功率,为优化支护工程设计,提供思路和方法。     

深基坑桩锚支护结构设计参数分析

结合工程实例具体分析桩锚支护结构设计参数对锚杆内力、长度、支护桩内力、支护桩嵌固深度和桩顶位移的影响,这些参数包括坑顶荷载的大小与作用区间、锚杆离坑顶的距离、锚杆孔径、锚杆锚固段长度和锚杆预应力取值.分析结果表明:坑顶荷载的大小与作用区间对锚杆轴力和支护桩内力影响明显;锚杆一般布置在离坑顶H/3的位置较为合理;锚杆锚固段长度与支护桩的嵌固深度相互影响,应该根据基坑地质情况和基坑周边环境条件综合确定;锚杆预应力对支护桩桩顶位移控制明显.