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.     

螺纹钢锚杆直径与钻孔直径的合理匹配

以大量的实验室和现场试验为基础 ,从技术经济上深入研究了螺纹钢锚杆直径与锚杆外孔直径的合理匹配关系。研究结果认为 ,锚杆钻孔直径为 2 8mm ,使用直径为 2 2mm的无纵筋螺纹钢筋锚杆或直径为 2 0mm带纵筋建筑螺纹钢筋锚杆 ,可以取得较大的锚固效果和较好的经济效益。     

抗浮锚杆在地下结构抗浮中的耐久性研究进展与发展方向

锚杆的耐久性问题是当前岩土锚固技术中非常重要但相对薄弱的研究环节,抗浮锚杆工作环境恶劣,常处于水下或干湿交替、荷载波动范围、冻融循环及腐蚀介质等环境中,锚筋极易遭受侵蚀破坏,对抗浮锚杆的耐久性提出了新的挑战。本文简要介绍了抗浮锚杆的结构及作用机制,明确抗浮锚杆在地下结构中的基本工作原理,对影响抗浮锚杆耐久性的主要因素进行了详细分析,分别介绍了腐蚀环境、粘结剂以及多因素耦合作用对抗浮锚杆长期服役性能的影响,以及对于如何提高抗浮锚杆的耐久性给出解决方法,最后对抗浮锚杆在地下结构中的应用进行了归纳总结,提出了目前仍存在的不足与挑战,并针对抗浮锚杆的耐久性问题提供了相应建议。     

玄武岩纤维增强聚合物锚杆用于边坡支护工程之研究现状

随着新型复合材料的快速兴起,玄武岩纤维增强聚合物(basalt fiber reinforced polymer,简称BFRP)锚杆因其抗拉强度高、比重轻、耐腐蚀、绝缘性好等优点快速进入人们视野。本文概述了近二十年以来国内外对BFRP筋的基本物理力学性质以及其在边坡支护工程中的研究进展。重点从以下两个方面进行阐述：(1)根据前人所做的室内拉拔试验和现场试验,总结分析BFRP筋的抗拉强度、弹性模量、黏结强度、耐腐蚀等技术指标,对安全系数,支护设计等相关参数的选取进行了归纳总结;(2)通过现场试验与传统金属锚杆的支护效果进行对比分析,论证了BFRP锚杆取代金属锚杆的可行性与先进性。本文在综合已有试验和数值模拟结果的基础上,对BFRP锚杆在边坡加固工程的应用现状进行总结并提出针对性的建议,为BFRP锚杆在岩土工程的发展提供了新思路。     

GFRP筋及钢筋抗浮锚杆与基础底板锚固性能试验研究

采用倒置锚杆-基础底板体系,通过现场拉拔破坏性试验,研究GFPR筋和钢筋两种材质抗浮锚杆与基础底板的黏结锚固性能.试验结果表明:GFRP筋和钢筋抗浮锚杆均产生两种破坏形态-滑移破坏与拔断破坏;弯曲处理对两种材质锚杆极限承载力影响效果相反,钢筋锚杆极限承载力随拉拔荷载增大而增大,GFRP锚杆极限承载力随拉拔荷载增大而减小;钢筋抗浮锚杆的Q-S曲线为双折线型,存在明显的拐点,产生拐点的原因是拉拔荷载达到材料屈服强度,而GFRP锚杆无明显屈服阶段,故其Q-S曲线近似线性分布;在分析比较3种描述锚杆Q-S曲线的数学模型的基础上,发现指-幂函数模型能较好地拟合两种不同材质抗浮锚杆的Q-S曲线,能够精准预测GFRP筋及钢筋抗浮锚杆与基础底板的极限抗拔力和滑移变形.研究成果将为GFRP筋在抗浮工程中推广应用奠定基础.     

螺纹钢锚杆直径与钻直径的合理匹配

以大理的实验室和现场试验为基础，从技术经济上深入研究了螺纹钢锚杆直径与锚杆外孔直径的合理匹配关系。研究结构认为，锚杆钻孔直径为２８ｍｍ，使用直径为２２ｍｍ的无纵筋螺纹钢筋锚杆或直径为２０ｍｍ带纵筋建筑螺纹钢筋锚杆，可以取得较大的锚固效果和较好的经济效益。     

基于拉拔试验的GFRP筋与砂浆粘结性能研究

为了获得玻璃纤维筋与砂浆间的合理粘结性能参数,本文采用室内拉拔试验和数值模拟反演分析相结合的手段开展了相关研究.通过开展不同筋材直径与不同砂浆强度下的筋材拉拔试验,得到了不同工况下的粘结强度-滑移量曲线,探明了筋材直径与砂浆强度对GFRP筋粘结强度的影响规律.基于室内拉拔试验结果,采用有限差分软件FLAC~(3D)模拟再现了GFRP筋拉拔试验,对软件中的粘结性能参数进行了反演分析,修正得到了GFRP筋灌浆体刚度和黏聚强度的计算公式.研究结果表明:GFRP筋与砂浆间的粘结强度与筋材直径成负相关,与砂浆强度成正相关;在缺乏筋材拉拔试验数据时,纤维筋锚杆极限粘结强度宜取灌浆体抗压强度的五分之一,以求得灌浆体黏聚强度;纤维筋锚杆灌浆体刚度可采用普通钢筋锚杆灌浆体刚度计算公式获取,但应乘以位于(1/10, 1/15]区间内的折减系数.     

分体式锚杆加固边坡设计及应用

为了提高全长注浆型锚杆在地层中的锚固效率,改善锚杆在滑面两侧的应力集中现象,提出一种新型分体式锚杆。介绍分体式锚杆的结构组成和技术特点,在确定最优锚固单元长度的基础上,提出分体式锚杆加固边坡的设计方法,包括锚固力计算、锚筋选取、锚固总长度计算、锚固单元长度选取以及外锚结构选取等。将该方法应用于国道G214线某公路边坡病害加固工程设计中,并采用数值模拟方法研究分体式锚杆的受力机制。研究结果表明:边坡变形在分体式锚杆的加固下逐渐趋于收敛,坡体病害得到根治,从而验证了设计方法的有效性。     

有限填土加筋土-框锚组合体系协同作用模型试验

针对黄土滑塌高边坡治理加固中的空间受限、高填方填筑及水平位移变形等问题,提出了有限填土加筋土-框锚组合体系,目前对其抗滑体系协同作用鲜有研究。本文依托陕西铜川某高陡边坡为背景,首次开展了组合体系协同作用的物理模型试验,探讨了框架梁墙面水平位移、格栅应变、墙背土压力和锚杆应变的规律,研究了有限填土加筋土-框锚组合体系的力学性能,对该组合体系协同作用进行了分析。试验研究结果表明：Ⅰ级和Ⅱ级墙水平位移变形曲线均成“)”形分布,位移最大值位于每级墙距墙顶约1/3H(H为墙高)处,锚杆预应力使墙面水平位移达到原变形位移值的67%,框锚与有限填土加筋土具有较好的协同效应。随着试验荷载的增加,Ⅰ级墙底部筋材应变随荷载变化增幅较小,对荷载变化不敏感,Ⅰ级墙中上部应变筋材随荷载变化增幅较大,对荷载变化敏感,有限填土加筋土与挖方区域交界面处筋材应变增幅较小;Ⅱ级墙的筋材应变均呈峰形分布,有限填土加筋土与挖方区域交界面处最先发生破坏。锚杆预应力施加可减少各层筋材应变,对模型框架梁后土压力和有限填土加筋土后土压力有所增加,锚杆预应力能改变体系内的土压力分布形式,锚杆预应力能较好调节有限填土加筋土和框锚协同工作性能。     

副井筒、马头门破坏段加固技术

松软岩层中的井下巷道支护是目前矿山建设中的一个主要难点。针对李堂矿的具体条件,对副井筒、马头门受地压大影响,造成马头门破坏机理、膨胀导致变形破坏,特别是井壁内净变小,局部出现漏筋,严重影响安装使用及安全;针对副井马头门的修复进行调研、分析、论证,在此基础上,提出了锚杆注浆、锚索、修复加固方案,并阐述了锚杆法及支护参数。实践表明、应用效果显著。     

粘结式GFRP锚杆边坡锚固机理与实用设计方法

研究了粘结式GFRP锚杆的荷载传递机理与岩石边坡加固机理,提出了GFRP锚杆设计的原则、设计主要内容与流程、结构设计基本方法,并将之应用于工程实践.研究结果表明:GFRP锚杆的荷载传递取决于GFRP筋与砂浆之间的粘结性能,GFRP锚杆黏结力主要由化学胶结力、握裹力、机械交合力与机械锚固力组成,光圆锚杆与变形锚杆的粘结性能存在较大的差异;锚杆通过悬吊锚固、改变岩体应力状态、组合梁作用、阻滑抗剪等作用加固岩石边坡;由于GFRP锚杆对横向荷载有较强的敏感性,应加强对端部锚具的设计,建议采用钢套粘结式和楔形粘结式锚具.     

玄武岩纤维锚杆加固岩体的夹持效应

新型锚杆与新型锚固体系研究在边坡锚杆支护手段优化中有广阔前景。通过玄武岩纤维复合筋材替代传统钢锚杆,将隧道锚夹持效应进行拓展,提出交叉式布置玄武岩纤维锚杆锚固体系,推导交叉式锚杆锚固体系界面荷载的控制方程,并对该结构的加固岩体的加固效果进行有限元分析。结果表明：交叉式锚杆中部受到夹持效应影响,锚-岩界面应力达到峰值,带动周围岩体共同承受拉拔荷载。荷载响应初期锚杆夹持效应并不明显,当锚杆进入非线性位移阶段时,交叉式锚固体系的夹持效应发挥作用,使得该阶段锚固体系的承载能力相较于传统平行锚固体系大幅度提升。交叉式锚杆锚固角对该锚固体系的极限承载能力有较大影响,在工程设计时应进行优化分析确定优势锚固角。     

插筋纵梁在山西引黄北干隧洞开挖中的应用

以山西引黄北干支北04主洞段开挖为例,介绍了在围岩洞开挖施工中成功的采用插筋纵梁取代超前锚杆的方法,结合施工实践,从插筋纵梁的选择、工作原理、设计参数等方面总结了插筋纵梁用于隧洞开挖的经验。     

锚固洞室平面装药条件下模型试验

通过室内模型试验,从洞室破坏形态、自由场应力、洞壁应变、拱顶和底板位移、洞室围岩加速度5个方面,对不同锚杆支护形式洞室在平面装药条件下破坏情况和受力变形特点进行了研究。试验结果表明:在平面装药条件下,洞室破坏主要发生在拱顶及拱角附近,全长黏结式锚杆带筋板支护形式能明显减小拱顶拉应变、拱腰压应变和边墙竖向应变。弹力式锚杆带筋板支护形式能明显减小拱顶拉应变和边墙竖向应变,但会增大拱脚环向压应变;两种支护形式对边墙底部应变影响不明显。总体来看,全长黏结式锚杆加固效果较弹力式锚杆好。试验结果对锚固洞室抗爆设计具有重要参考价值。     

抗浮锚杆荷载-位移特性及极限承载力预测

GFRP（玻璃纤维增强聚合物）抗浮锚杆因其布置灵活、分散应力、耐腐蚀性强、绿色环保等优点,成为钢筋抗浮锚杆的良好替代品。为进一步研究GFRP抗浮锚杆的承载性能,本文基于青岛某基坑抗浮工程中的6根GFRP筋和钢筋锚杆开展现场拉拔破坏性试验。试验结果表明：钢筋锚杆与GFRP锚杆平均破坏荷载分别为324 kN、394 kN,锚固强度利用率均达到92%。在相同直径、相同锚固长度条件下,GFRP锚杆能够承受更大的拉拔力,且发挥了更大的黏结强度。在荷载-相对滑移曲线分析中,GFRP抗浮锚杆整体呈缓“S”型,钢筋锚杆整体呈“L”型,表明GFRP锚杆抗浮性能优于钢筋锚杆。根据二次多项式回归分析,当锚杆杆体位移量小于20 mm时,预测精度较高,最高可达96.15%。研究结果对实际抗浮工程应用具有一定的借鉴和参考价值。     

风化岩地基中玻璃纤维增强聚合物抗浮锚杆体系受力特性数值模拟

基于ABAQUS非线性有限元软件,在考虑多界面接触的情况下建立基础底板-GFRP抗浮锚杆体系的一体化轴对称计算模型,分析浮力作用下GFRP抗浮锚杆体系的变形性能和受力特征。研究结果表明:抗浮体系的竖向位移和锚筋的应力分布规律与试验结果较吻合,抗浮体系的竖向位移以内锚固变形为主。不考虑基础底板与地层的黏结作用时,GFRP抗浮锚杆体系中内、外锚固段锚筋的轴应力和剪应力的分布规律与各自独立的分布规律一致。锚筋在基础底板与地层界面出现轴应力峰值,随地下水浮力的增加,轴应力分布范围逐渐增大,轴应力峰值也相应增大,轴应力在基础底板中的衰减速率要比在地层中的快。锚筋的剪应力在抗浮体系中出现2个峰值点,且锚筋在基础底板中的剪应力峰值为地层中剪应力峰值的4.2～5.0倍;随着地下水浮力的增大,锚筋剪应力的分布范围逐渐变大,内、外锚固段剪应力峰值也相应增大。     

强风化砂岩层单筋抗浮锚杆施工技术应用

结合甘肃报业大厦工程为例,介绍了该工程地下室抗浮锚杆在施工地质条件差,有超厚的强风化砂岩层和地下水丰富的情况下,并且单筋抗浮锚杆施工在兰州市为首次施工,工程在没有任何施工经验经验的前提下。通过合理的组织施工安排,优化施工方法和采取有效防腐和质量保证措施,确保了锚杆施工质量满足设计要求,对今后类似抗浮锚杆施工提供有效的参考和借鉴作用。     

基于流变效应锚杆柔性支护在基坑中的应用

针对基坑工程预应力锚杆柔性支护的工程特点,依据流变力学理论,提出了一种新的粘弹塑性流变模型,建立了最小锚固锁定荷载的计算式.该模型体现了锚固体和基坑土体的流变效应以及面层、锚杆与基坑壁面的连接特性,并与有限差分程序FLAC3D结合,对锚杆、浆体的受力、安全系数和位移进行了数值计算.根据计算结果和现场监测,得出了预应力锚杆的最小锁定荷载、预应力锚杆筋材应力的不均匀分布和最大轴力位置、浆体剪应力的驼峰分布和面层的剪应变率及加固后坑体位移的分布等有用结论,其结果与现场监测基本吻合,数值计算能较好地反映实际情况,为有效的基坑支护提供了理论依据.     

功能梯度材料MFRP锚杆的有限元分析

本文基于FRP包附筋思想,对一种新型的复合功能梯度MFRP锚杆在锚固条件下的受力情况进行了有限元分析。结果表明,功能梯度材料层的引入能够有效降低MFRP锚杆头附近不同截面的正应力,同时改善剪应力的分布,从而使锚杆获得更优的工作状态。     

浅谈天池一矿应用锚杆支护技术

近年来,锚杆支护技术在我国煤矿巷道围岩控制中的应用越来越广泛。本文介绍了锚杆支护的优越性,并提出了关于锚杆组件的回收复用问题。