深基坑预应力锚杆锚固段应力分布规律与应用

基于凯尔文问题的位移解,推导了用于深基坑支护中的预应力锚杆锚固段剪应力与轴力的分布规律.对岩体与土体两种不同介质条件下预应力锚杆的受力分析表明,不同岩土体介质条件下,预应力锚杆破坏方式不同,要以最薄弱环节作为锚杆设计控制标准;锚杆剪应力沿锚固段呈对数螺旋曲线型分布,最大剪应力往往发生靠近锚固段初始位置处;锚杆轴力沿锚固段逐渐衰减,单纯通过提高锚固段长度来增加锚杆的极限拉拔力有一定的限度.通过对一工程实例的理论与试验对比分析,其弹性范围内的理论解与试验数据基本相吻合,从而为预应力锚杆的设计提供了理论依据.     

黄土地层中锚杆受力性能试验分析

介绍了以黄土地层作为支护对象的锚杆室内模型试验 .试验表明 :锚杆受力规律与在其它支护介质中相似 .按理论推导得到了最佳安装角αopt的计算公式 ,将其简化为αopt=6 0°- φ(其中 φ为土的内摩擦角 ) ,并提出了剪力沿锚杆长度分布的“黄金分割”规律 ,得出了各种锚固 (不同锚固角 )情况下的有效锚固长度 .     

锚杆参数对深基坑变形影响的有限元分析

目的研究深基坑锚杆支护结构中锚杆不同参数对深基坑变形的影响,为锚杆支护结构优化设计提供参考.方法基于沈阳地铁北大营街站附属基坑工程,利用岩土有限元软件Midas GTS NX建立基本模型和对比模型,分析施工过程中锚杆锚固长度、锚杆倾角、预应力大小等参数在不同取值范围下基坑的变形情况.结果锚杆锚固长度增加时,基坑变形随之减小,但锚杆对基坑变形的限制效果的增幅随之减小;锚杆倾角增加时,预应力锚杆的作用效果呈先增加后减小的趋势,当锚杆倾角超过20°时,锚杆支护的作用效果急剧减弱;锚杆轴力增加时,基坑变形的减少和预应力的增加接近线性关系,在轴力增量超过200 kN之后,轴力增加不能对基坑变形产生明显的变化.结论在沈阳地区地质条件下,预应力锚杆锚固长度建议取8～12 m,锚杆倾角取10°～20°,预应力取150～200 kN.     

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。     

锚杆自由段对潜在滑移面的影响机制分析

锚杆自由段对基坑潜在滑移面位置及形状的影响不容忽视。基于典型工程实例,利用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,通过固定锚杆预应力水平及锚固段长度不变,仅改变自由段长度研究滑移面的变化规律并探讨滑移机制。研究结果表明:随着自由段长度的逐渐增大,(1)锚杆尾端的塑性区逐渐变弱,坡脚以下区域的塑性变形增强;(2)基坑滑移面先是朝着坑外移动,而后发生突变,迅速向坑内迁移直至临坡面;(3)预应力损失逐渐变小,围压的增加能够增大锚杆与周围土体之间的摩阻力,但达到一定程度后,对摩阻力的影响不大。研究结论对于预应力锚杆复合土钉支护结构的稳定性分析及优化性设计具有较大的指导意义。     

全长黏结岩石抗浮锚杆承载性能现场试验

抗浮锚杆具有地层适应能力强、锚固力高、造价低、工期短等优点,具有广阔的工程应用前景.开展了4组13根岩石抗浮锚杆的极限抗拔承载试验,在1根试验锚杆上安装光纤光栅应变传感器进行应力测试,所有试验锚杆均加载至极限破坏状态,从荷载-锚固体顶面位移曲线、锚筋轴力分布、锚筋剪应力分布规律及界面黏结强度等方面进行了分析.结果表明,抗浮锚杆主要出现锚筋-锚固体界面剪切滑移破坏、锚固体-周围岩体界面剪切滑移破坏及锚筋拔断3种破坏形态.试验条件下,黏结长度为2.0 m的抗浮锚杆其极限抗拔承载力为240 kN,黏结长度不小于3.0 m的抗浮锚杆其极限抗拔承载力不低于320 kN,承载力高、变形小,能够满足抗浮要求.锚筋轴力自上而下逐渐衰减,锚筋在距锚固体顶面3.0 m以下范围内不受力,建议中风化花岗岩中抗浮锚杆的黏结长度设计值取3.5～4.0 m.锚筋剪应力沿深度呈先增大后减小的趋势,在距锚固体顶面0.45 m的位置达到峰值,约为2.7 MPa.锚筋-锚固体界面平均黏结强度为1.14～1.36 MPa,锚固体-岩土体界面平均黏结强度为0.28～0.37 MPa.     

杂填土地层深基坑微型桩-锚-撑组合支护体系受力特性原位试验

为深入研究杂填土地层深基坑桩-锚-撑组合支护体系受力特性,依托青岛市某深基坑工程开展微型桩-锚-撑原位试验,分析不同开挖工况下双排微型钢管桩桩身弯矩与预应力锚索轴力的演化规律,揭示该支护体系下前、后排桩的受力性状、预应力锚索应力分布特征,探讨邻近建筑物、基坑暴露时间及钢支撑拆除对该支护体系内力的影响。研究结果表明：1)在基坑开挖过程中,前排桩在受力中起主导作用;当开挖至基底时,桩身最大正、负弯矩极值呈现增大趋势,且极值点不断下移,开挖面以上桩身弯矩均呈正“S”型分布。2)开挖深度增加引起开挖面上、下1.0 m范围内桩身弯矩显著增大,前排桩桩身的反弯点分别位于钢支撑下方0.5 m、开挖面位置。3)在开挖过程中,锚索轴力沿埋深方向呈现减小趋势,锚固段前端1.5 m之后的轴力基本不变或呈微小波动。4)锚索锚固段应力高度集中在锚固段前端4.0 m以内的区域,约为锚固段长度的44%,锚固段末端基本未产生轴力,可对该段长度进行优化处理。5)邻近建筑物对微型钢管桩桩身受力影响较小;随着基坑暴露时间增加,桩身弯矩呈微小增长趋势;钢支撑拆除后,前排桩的弯矩变化集中在0.38H～0.96H(H为基坑开挖深...     

基于差分法的锚固体抗拔机理的分析

在岩土工程中施加各类加固锚件以改善岩体工作条件、提高岩体的稳定性已成为岩体施工中增稳的主要措施.研究了全灌浆岩锚的锚固特性.应用Mindlin问题的位移解和有限差分法研究了基于抗拔作用的拉力型和压力型锚杆荷载传递机理,利用差分法推导了锚固体与岩体之间的剪应力沿锚固长度分布规律的计算式,通过算例分析了锚固体轴力及其表面剪应力沿锚固体长度的分布规律及其影响因素,为岩土工程锚固的进一步分析和设计提供理论依据.     

框架预应力锚杆支护黄土边坡土压力分布模型试验

在框架预应力锚杆支护边坡工程中,由于锚杆、预应力及堆载的存在,使得边坡应力状态复杂.以相似理论为基础,通过室内模型试验的方法,研究黄土地区框架预应力锚杆支护边坡的土压力分布规律.试验结果表明,锚杆预应力的大小、位置及其施加次序是影响边坡应力状态的主要因素.     

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°.     

桩锚结构止水帷幕的应用

支护结构选型及止水方案的确定要充分考虑可能发生的破坏形态、地质环境及周边环境的影响。本文结合东莞某深基坑设计实例,针对二期项目对支护结构选型的影响以及砂层对止水效果的影响,采取分区段选用角撑及桩锚支护,采用水泥土搅拌桩+桩间旋喷作为止水帷幕体系。通过降低锚索预拉力及锚索间距等方式降低了锚索力设计值,满足锚索在软弱土层的锚固要求。结果表明,该支护类型所产生的位移在可控制的位移值以内。为具有类似地质环境及周边环境的基坑设计提供借鉴。     

深基坑桩锚支护结构中帷幕的作用分析

在郑州市区,桩锚支护结构是最常用的深基坑支护型式之一,但在地下水位较浅,基坑开挖过程中需要采取降水措施,周围环境较复杂的深基坑,桩锚支护结构中是否设置帷幕存在一定的争议.对郑州市区的两个深基坑开挖后实际情况进行对比,这两个深基坑地理位置和地层情况相近,但其中一个设置了高压旋喷桩帷幕,一个没有设置帷幕,对帷幕在深基坑桩锚支护结构中的作用进行了分析.     

地锚的设计计算与施工方法

在不具备放坡条件且地下水较高的深基坑中,地连墙锚杆外加地锚支护,具有极其复杂抗拔承载机理及极限抗拔承载力。锚杆挡墙中的地锚能提供足够的抗滑力,且能提高潜在滑移面上的抗剪强度,有效地阻止坡体滑移,应用于深基坑、公路高边坡等工程。具体操作有：测量定位、成孔、投放地锚杆体、下瓜米石、注浆、锚头安装等步骤。     

土岩组合地层深基坑桩撑体系变形及受力分析

以青岛地铁1号线胜利桥站施工为工程依托,对土岩组合复杂地质条件下深基坑开挖过程中围护结构桩撑体系的变形及受力特性进行研究,采用现场监测数据分析和有限元软件建模分析方法,研究上软下硬地层条件下基坑开挖土体受力及变形分布规律和基坑围护结构变形规律及受力机理.得出的结论:①桩体位移峰值位置随开挖过程不断下移,且围护桩桩体变形随着开挖进程由向坑内前倾逐渐变为")"形曲线变化;②当围护桩单独受力时,围护桩产生明显的嵌固段,桩身在嵌固段与土体交界处产一段2～3m的应力集中区域;③剪应力值不断增大,坑内土体形成塑性区,土体位移场的分布规律与圆弧滑裂面十分相似;④支撑为基坑围护结构的主要受力构件,当前一道支撑受力时,每次的位移增量逐渐减小,第四道支撑起作用时,位移增量仅为第三道支撑时的10％,说明桩撑体系协同作用对土体变形具有较强的控制作用.     

基坑开挖对周边环境的影响分析

为探究基坑降水开挖过程中基坑及周边环境的响应,以西北某实际基坑工程为背景,通过Plaxis 3D软件建立模型,分析了基坑开挖过程中基坑及周边环境产生的变形和围护结构锚杆上力的变化.结果表明:基坑开挖产生的土体变形是一个三维问题,剖面土体的变形受基坑阴、阳角的影响,这种影响的强弱与剖面距基坑阴、阳角的距离有关;在基坑围护结构中,锚杆锚固效果比土钉好30%左右,桩锚支护效果比复合土钉墙好20%左右;下排锚杆比上排锚杆承担更多的主动土压力,其自由段轴力比上排锚杆大;位于复合土钉墙支护段附近的道路受基坑开挖影响,其倾斜方向由最开始的朝坑外倾斜转变为朝坑内倾斜;位于桩锚支护段附近的既有建筑变形均在相关规范允许范围内,周边既有建筑处于安全状态.     

含深厚海相软土层基坑开挖变形影响因素分析

支护结构对软土基坑开挖变形具有重要影响,结合深圳某软土深基坑工程实例,通过室内三轴试验测定深圳地区典型海相沉积软土的修正剑桥模型参数,采用FLAC~(3D)有限差分软件模拟基坑开挖过程,对基坑变形的影响因素进行分析。数值模拟结果表明,在围护结构入土深度、支撑体系刚度、围护结构刚度、锚索预应力几个因素中,对围护结构水平位移影响最大的因素是支撑刚度,对坑外地表沉降影响最大的因素是锚索预应力;提高围护结构刚度能较为显著改善变形,但随着围护结构刚度的增大,这种影响逐渐减小。研究结论可用于软土基坑支护设计优化工作,对同类工程有一定的借鉴作用。     

预应力锁定值对桩锚复合土钉支护结构的影响研究

运用有限元方法对某典型桩锚复合土钉支护结构进行了分析,主要考虑预应力锁定值对支护结构在后续开挖过程中所产生内力和位移的影响．研究结果表明：在开挖过程中,随着预应力锁定值的增大,桩体水平位移逐渐减小,预应力大小在基坑一定深度范围内对桩体位移影响显著,同时对地面沉降的影响也存在一个有效的范围．锚杆轴力分析结果表明,预应力锁定值越大,锚杆预应力损失越严重．锁定值较小时,锚杆轴力增加较大;当锁定值过大时,从开挖到结束锚杆轴力变化很小．     

基于增量迭代法的深基坑桩锚支护结构位移计算简化方法

针对深基坑桩锚支护结构工程的施工特点,提出采用增量法对深基坑桩锚支护结构进行设计研究,把深基坑因开挖引起的桩体位移这一非线性问题用近似的线性方法解决,用一系列线性的分段折线去代替非线性曲线.考虑到基坑开挖过程中桩锚支护结构位移的影响,推导出基于桩体位移的土压力模型的位移计算公式,再运用迭代法对每步求出的桩体位移量进行修正,避免增量法计算产生的误差累计叠加.结合工程实例,把上述方法用Matlab编制成计算程序,将计算结果与有限元模拟软件Plaxis的模拟结果以及常规增量法对比分析,结果表明,用提出的简化方法计算桩体位移更加接近工程实际,较常规增量法更为准确.     

兰州地区深基坑支护技术探讨

分析兰州地区深基坑支护的设计和施工现状,探讨适合于兰州地区的深基坑支护技术.分别介绍土钉墙支护、土钉加预应力锚杆联合支护、框架预应力锚杆支护技术的作用机理,结合工程实例说明其在兰州地区的应用.实践证明,这3种支护技术适合于兰州地区.当基坑深度小于8.0 m时,采用土钉墙比较合适;当基坑深度在8.0~10.0 m之间时,可以考虑采用土钉加预应力锚杆的复合支护结构;当基坑深度大于10.0 m时,选择框架预应力锚杆支护结构更加合理.