高边坡压力分散型预应力锚索施工技术与安全质量管理

压力分散型锚索是一种新型的单孔复合型锚固体系,具有可分段受压、承载力高、耐久防腐性好等特点,适合用于高边坡的支护与加固。但在高边坡工程实践中,施工难度大,技术要求高,安全隐患多,有必要探讨压力分散型预应力锚索施工技术和安全质量管理方法,以便提高施工水平,促进安全质量管理。为此,以某水电站在"5·12"汶川地震后采用压力分散型预应力锚索加固为例,阐述了高边坡压力分散型预应力锚索施工技术与安全质量管理措施,可为以后类似工程施工与管理提供借鉴。     

高压旋喷锚索在淤泥质地层基坑支护中的应用

淤泥质地层中采用预应力旋喷锚索桩锚支护结构能够有效限制支护结构的变形,大直径旋喷锚索能够有效降低锚固体与土体之间的应力水平,显著降低锚索的蠕变量,更好地控制基坑侧向位移。当地层下部有较好土层时,可适当增大锚索倾角,将锚固端伸入下部较好土层内,能有效提高锚索的可靠度。锚固端头部3~5m通过增加喷搅次数或提高喷浆压力,可在锚固端头部形成扩大头,能显著提高锚固力,减少锚索的塑性变形。     

强震作用下核电厂顺层软岩高边坡组合支挡结构抗震性能研究

在综述国内核电厂高边坡案例研究进展的基础上,以某核电厂含泥化夹层顺层软岩高边坡为例,探讨应用多种方法综合分析其在地震作用下的动态放大效应、抗震性能和加固效果的分析思路。首先,基于典型二维计算剖面,采用拟静力法对边坡进行初步加固设计;然后,基于振动台试验和数值计算,研究边坡动态放大效应、支挡结构的动力响应和抗震性能,探讨边坡抗震参数优化取值。研究结果表明:(1)原位边坡坡面的加速度放大系数随高度增加而增大,且泥化夹层饱水后的放大系数要大于饱水前,水平向最大值为1.90;(2)加固后边坡动态放大系数显著降低,水平最大放大系数为1.31,垂直向基本为1.0,锚索抗滑桩以下边坡基本不存在放大效应,说明软岩高边坡采用锚索抗滑桩和锚索框架抗震性能较好;(3)PGA=0.21g时,边坡整体抗震性能较好,仅最顶部锚杆和中部锚索受力超过设计锚固力,分别超过设计值的20%和5%,适当加强即可;(4)数值计算得到的加速度放大系数分布规律与振动台试验结果较为一致,且两者得到的坡顶加速度放大系数也十分接近。研究成果可为核电厂软岩高陡边坡抗震安全评价和工程设计提供技术支持。     

扩大头压力型锚索的现场试验研究

在土质边坡进行了拉力型锚索、扩大头压力型锚索和分段扩大头压力型锚索的现场试验。对所试验锚索的极限抗拔力和变形特性进行了比较分析;对压力型锚索注浆体压应变的分布,扩大头前端土体承载力对抗拔力的贡献等进行了分析。取得的试验结果和有关分析结论对扩大头压力型锚索的设计与施工有重要的指导意义。     

预应力锚索加固石窟岩体的地震动力响应研究

根据锚索加固石窟岩体的特点,以甘肃安西榆林石窟的三个典型的工程段为例,通过动力有限元的方法对地震荷载作用下预应力锚索加固石窟岩体的位移场、应力场的模拟计算,得出了其动态响应和变化规律。并通过对地震荷载的频谱特性分析,揭示了地震荷载的特征周期对锚索加固石窟围岩的动力响应结果的影响。     

考虑永久位移的锚索框架减震锚头弹簧组件合理刚度研究

强震作用下预应力框架锚索可能出现内锚段松脱、锚索拉断等震害,在锚头处设置弹簧是一种新型抗震措施,而弹簧刚度的合理选取对改善锚索受力至关重要。建立在锚头处设置弹簧预应力锚索框架的加固基岩-覆盖层边坡三维数值模型,研究边坡在不同峰值加速度、不同持时地震波作用下响应规律,调整锚索-弹簧串联体系等效刚度大小,分析坡体永久位移和锚索轴力减载比随弹簧刚度的非线性变化特征;以控制边坡位移及锚索减载效果为目标,提出弹簧组件的合理刚度确定方法。研究表明:随弹簧刚度降低,缓冲减震作用逐渐显著;坡顶水平加速度受刚度变化影响较小,但当弹簧刚度低于临界值后边坡位移及弹簧变形量急剧增加;以边坡永久位移实际调查经验限值为首要控制条件,结合位移、弹簧峰值行程随刚度变化拟合“直-曲分界点”曲线,以共同确定弹簧刚度下限;同理,依据减载比拟合曲线轴力削减明显区段得出刚度上限,以保证一定工程经济性。针对算例模型取永久位移10 cm、拟合曲线曲率k小于0.002k_max作为直曲分界判断依据,得0.4g~0.6g强震下弹簧刚度区间为 (2.5,3.8) kN/mm,研究方法可为边坡预应力锚固工程抗震设计提供参考。     

FRP复合锚固技术试验研究

经外粘纤维增强聚合物（FRP）片材进行抗弯加固的钢筋混凝土梁,除发生正截面破坏外,经常会出现早期的剥离破坏,导致纤维的抗拉强度不能有效利用甚至使加固失效。本文提出一种新型的用于阻止剥离破坏发生的FRP复合锚固技术。该技术改良了机械锚固系统,通过钢片和螺杆实现了对纤维片材的锚固。通过11根抗弯加固梁的试验,主要研究了FRP复合锚固技术的有效性以及其对FRP应变分布和界面剪应力分布的影响。研究结果表明,该技术可以有效防止早期剥离破坏的发生,显著提高FRP片材的强度利用率,明显增强FRP片材与钢筋混凝土构件之间的界面粘结强度,具有良好的工程应用前景。     

碳纤维布加固低强度混凝土梁不同附加锚固方式试验研究

碳纤维布加固受弯构件在达到极限承载能力之前,常常发生早期剥离破坏现象。在应用碳纤维布加固混凝土技术时如何控制其剥离破坏的发生已成为一个倍受关注的问题。为此,本文通过10根加固混凝土梁的抗弯试验,从正截面受弯承载力、碳纤维布强度、跨中最大应变、抗剥离机制4个方面研究了低强度混凝土梁在采用不同附加锚固方式时的剥离破坏形态。采取合理的附加锚固措施时,碳纤维布加固低强度混凝土梁的受弯承载力可以大幅度提高,梁侧约束钢板这种附加锚固措施效果最好。研究结论可为优化设置附加锚固方式来提高碳纤维布加固效果提供参考依据。     

电磁波层析成像技术在复杂地质边坡工程勘察中的应用研究

复杂的边坡工程地质条件决定了建设摩崖石刻工程的位置和规模,但边坡上发育的崩塌、坠石等地质灾害和多变的地形地貌条件严重影响了边坡地质工程勘察的安全性、准确性和勘察技术方法的有效性,本文应用孔间电磁波层析成像技术探测和评价边坡工程内破碎带、岩溶以及岩体完整性变化等地质工程问题以及地质解释的关键技术.电磁波衰减特征及电磁波衰减吸收系数的变化趋势和异常结构特征可以有效地反映边坡岩体内节理发育带、岩溶以及场区具控制作用的溶蚀断裂带的发育深度及影响范围,评价边坡岩体完整性的垂向分带和空间分区特征,为边坡工程建造提供科学依据.     

动荷载作用下边坡锚固系统合理设计探讨

爆破、地震或列车振动等动荷载作用下,边坡锚固系统易产生锚筋松弛、夹具损伤、注浆体拉裂及界面粘结失效等情况,影响其预应力赋存状态、加固效果和耐久性。基于动荷载作用类型和锚固系统动力响应特征分析,提出了动载下不同地层内的锚固段合理结构设计方案和锚筋抗拉安全系数及锁定荷栽的建议。动载下自由段（外锚固段）宜设计为全粘结型或增设多级反锚装置,形成岩土自锁锚固,以控制预应力损失和防止诸头或自由段破断造成突发性灾害;在水泥基灌浆体中掺入钢纤维或树脂纤维,可改善锚固体抗裂性能,提高其抗疲劳和抗冲击能力;建议优先采用防腐性能卓越的填充型环氧涂层钢绞线,以提高锚固体在动载破裂时的耐久性。     

组合支护结构作用下反倾层状岩质边坡加速度响应振动台试验研究

设计并完成一个1∶30的大比例尺高陡反倾层状岩质边坡的振动台模型试验,坡体内部有6个软弱泥化夹层,研究在组合支护体系作用下EL Centro地震波和汶川-清屏地震波激振下泥化夹层含水量发生变化时边坡的加速度动力响应规律。试验结果表明:(1)坡面X、Z向加速度放大系数均具有非线性高程放大效应,但前者大于后者;(2)泥化夹层含水量的变化对坡面加速度放大效应影响显著,注水后X向减小而Z向增大;(3)支护体系作用下边坡临空面放大效应的现象受限制,预应力锚索抗滑桩以下边坡基本不存在加速度放大效应;边坡分级支护可有效降低X向加速度放大系数的高程增大效应,但对Z向会产生不利作用;(4)边坡的破坏模式为上部受软弱夹层滑动牵引而发生倾倒-拉裂变形,导致顶部框架梁有可能最先发生破坏,且破坏类型可能以绕坡顶为支点向坡体内侧转动,引起上部的锚索产生拔出破坏。     

常见边坡支护形式的地震稳定性对比分析

为了对比分析抗滑桩、抗滑桩加预应力锚索、格构梁加预应力锚索这3种边坡支护形式的地震稳定性,建立了相应的数值模型进行计算分析。计算结果显示:3种支护形式在地震作用后,边坡变形及稳定性系数的衰减幅度基本一致,其中格构梁加预应力锚索的衰减程度略弱,从结构受力放大倍数来看,抗滑桩支护形式的结构受力放大程度明显高于其余2种支护形式。计算结果还显示预应力锚索不仅能够提高边坡的稳定性,而且能够抑制支护结构内力的放大,从而提高支护结构的安全性能。     

现浇生态混凝土应用于边坡灾害治理及生态恢复的研究

通过研究生态混凝土的微观结构与孔隙率、透水性、强度三者的耦合关系,对生态混凝土的孔隙结构特征进行了分析,提出孔隙结构分布值R是影响生态混凝土的重要指标。通过对生态混凝土护坡的防冲刷机理分析和试验验证,提出了边坡生态恢复和灾害治理相结合的方法,即采用生态混凝土和预应力锚索框架格护坡。对河南洛阳段高速公路一侧的土质高陡边坡,在进行稳定性分析的基础上应用该方法,并且对后续的生态恢复效果进行了研究。研究结果表明：该方法适宜于坡度较大的边坡,结合预应力锚索框架格能对滑坡起到防治作用;降雨条件下抗;中刷能力强,植物覆盖率较高,对周围的生态恢复起到了一定的作用。     

预应力锚杆(索)框架梁加固边坡的仿真试验分析

采用数值仿真试验方法研究了预应力锚杆框架梁支护体系中框架梁和锚杆的受力特点,为地震引发滑坡灾害的防治提供依据.研究结果表明:框架梁的弯矩在锚头处取得最大值, 且随锚固预应力的增加而增大,但并不呈线性关系;即使在相同土质条件和同一锚固预应力作用下,坡脚处框架梁的弯矩要高于坡顶;此外,锚杆的预应力均存在一定的损失,施加的预应力值越高,预应力损失越大,且坡脚锚杆的预应力损失比坡顶小.     

粤赣高速公路K3边坡光纤监测与数值模拟对比分析

本文采用基于FLAC^3D软件的数值模拟方法,对粤赣高速公路K3边坡工程锚杆的应力应变状态进行数值模拟,分析了全长粘结式锚杆的荷载传递机理;根据运用基于自发布里渊背向散射原理（BOTDR）的分布式光纤应变传感技术对锚杆的轴向应变进行的监测数据,分析了工程锚杆的变形特征。数值模拟与实测数据的对比分析表明,模拟曲线与监测曲线反映的工程锚杆的变形特征具有较高的一致性,验证了应用FLAC^3D有限差分软件模拟锚杆。框架体系应力应变特征的合理性,以及基于BOTDR的锚杆应变分布监测的可行性。     

基于FLAC^3D的锚索抗滑桩滑坡推力分布规律研究

采用FLAC^3D建立了预应力锚索桩板墙结构的三维数值模型,结合有限元强度折减法分析了不同预应力作用下锚索桩滑坡推力的分布规律,并通过改变桩后岩土体的弹性模量及性质、锚索的设置位置以及边坡强度安全储备系数等参数,对锚索桩滑坡推力的分布规律进行了系统的研究。结果表明,在地质条件不变的情况下,随着锚索预应力的增大,桩后滑坡推力的分布图形逐渐由梯形向矩形变化;预应力对桩后滑坡推力分布的影响,取决于其与桩背总桩土相互作用力的相对大小,而不是其绝对大小。说明预应力的大小是影响桩后推力分布形式的一个非常重要的因素,照搬普通抗滑桩固定不变的推力分布形式对锚索桩进行设计,显然是不合理的。     

深部隧道围岩分区破裂颗粒流模拟研究

深部岩体处于"三高"环境下,表现出不同于浅埋岩体的性质,其变形破裂规律更为复杂(分区破裂、片帮、塑性流动、岩爆等),为了准确描绘深部隧道围岩变形破裂规律,采用PFC从微观角度研究深部岩体的宏观响应。研究发现:随着隧道埋深增加,压力增大,由浅部围岩表面塑性破坏变为深部围岩破裂扩展,破裂区域呈交替分区破裂向深部发展,破裂区的间距与岩性和埋深有关;从横断面看,拱腰先出现破裂,然后拱脚出现破裂,最后贯通形成破裂区;若围岩表面施加外力,破裂区域减小,分区向深部移动,因此预应力锚杆有效地改善了围岩承载特性;研究结果与模型试验吻合,符合深部岩体卸荷作用下的变形破坏规律。结论可为深部岩体工程设计施工提供参考。     

工程锚杆锚固质量动测技术

结合锚固体系的锚杆动力学及弹性波运动学理论,分析和评述了锚固体系的振动特征和锚固体系中弹性波传播的能量衰减规律,以及锚杆锚固质量检测的方法、技术与特点;并通过工程检测实例进一步说明,锚杆锚固质量动测技术是一种方便易行,测试精度能满足现场技术要求的方法,具有较为广阔的应用前景。     

地震激励作用下锚固系统研究现状

地震激励作用下,柔性的锚杆支护体系与刚性的滑体合而为一,刚柔并济,协调系统位移与应力,主动抗震抗滑。基于以上优势,锚固边坡在高烈度地区广泛应用,其动力稳定性也成为近年来岩土工程领域研究的热点。通过分析锚固边坡的浅表动力效应、锚固体的动力响应、锚固体的破坏模式、锚固体的抗震机理及设计方法等4个方面发现,浅表动力效应研究和锚固体的动力响应分析研究成果相对较多、较成熟,但大都局限于位移、加速度、应力等单因素的分析,并没有具体到整个系统的动力响应过程;指出今后的研究方向更应趋向于整个锚固系统的动力响应过程、抗震机理及抗震设计理论,才能更好地为工程服务。