弱应力波传播法检验桩的质量

本文简要介绍了检验桩基质量的理论依据,检测方法及其数据处理:阐述了弱应力波在混凝土桩中传播衰减的规律,混凝土强度与其弹性波速的相关关系等;提出了桩基质量缺陷确定的判据。对桩基工程质量的现场检测有实用价值和理论意义。     

不同检测方法对混凝土波速的影响研究

为建立超声波法和低应变反射波法检测所得混凝土基桩波速的相互转换关系,本文给出了标准线性固体模型下粘弹性介质的三维和一维纵波速度之比及其实用简化公式,并且通过实验得出,混凝土构件的超声波速与1.054倍低应变动测波速之比处于1.03~1.12,具体数值会随着混凝土龄期、弹性模量和强度等级的增加而有所减小。     

低应变反射波法检测基桩完整性

运用低应变反射波的时频综合分析法，对桩基的完整性和缺陷性质进行了系统分析，并结合波速的区间分析，论证了强度与波速的关系。结合工程实例检分析了基桩的完整性及缺陷类型，对桩基进行了质量评价。     

超声应力波法检测锚杆的机理分析及应用

锚杆锚固质量的超声应力波法（USW）检测包括锚杆长度检测和灌浆密实度检测。依据一维杆件的粘弹性波理论,建立了锚杆锚固的数学-力学模型并分析求解,研究了应力波在已锚固锚杆中的传播机理,并对几种情况进行分析,对应用超声应力波法检测锚杆长度和灌浆密实度的理论基础和机理进行了探讨和分析。结合在大型水电工程中的实际应用,证明超声应力波法用于锚杆锚固质量检测具有良好效果。     

声频应力波在锚杆锚固状态检测中的应用

研究了声频应力波法快速普查检测锚杆锚固状态的原理及评价分级标准,并将它成功地应用于潘一矿锚杆施工质量的检测,得出了利用声频应力波快速普查检测锚杆锚固质量的方法是切实可行和有效的。     

工程锚杆注浆质量无损检测技术研究与应用

采用应力波一维波动理论,对清江水布垭工地21根模型锚杆和74根工程锚杆进行了测试与研究,初步形成了工程锚杆无损检测方法,建立了波形特征与锚杆注浆密实度之间的关系,并从锚杆的有效锚固长度、注浆密实度及缺陷大小和位置三个方面评价锚杆的施工质量,确定了该工程锚杆无损检测验收标准。     

地下厂房支护措施经验回归及支护强度判据

恰当的地下厂房支护设计是保证地下工程安全施工和运行的关键工程技术问题。对国内20座跨度在19.2～32.5 m的地下厂房主厂房边墙围岩支护参数展开归纳研究,提出锚杆、预应力锚索的支护强度与围岩强度应力比、厂房跨度的经验公式。研究表明,在强度应力比 <3.0时围岩所需锚杆支护强度将显著提高,支护强度与强度应力比呈现–2次奇异性,当3.0 < < 6.0时围岩所需加固强度呈现非线性递减特征,在 > 6.0时围岩所需锚杆加固强度趋于常值;锚索的支护强度与强度应力比呈负幂指数函数关系,当 < 4.0时锚索支护强度增加显著。研究还提出了支护指数的概念和相应的计算公式,发现这20个厂房的锚杆支护指数和锚索支护指数均分布在1.0左右,因此可将支护指数达到1.0作为实际工程支护设计的参考依据,用以评价围岩支护强度是否合理。     

锚杆锚固体系中的波系特征研究

采用凝固过程中的混凝土模拟不同物理力学特性的锚固介质,用数值模拟和试验的方法研究了锚固锚杆中的波系及锚固锚杆中界面波的形成过程。数值模拟和试验模拟都表明随着锚固介质力学性质的改变锚杆中传播的波的特性发生改变。锚杆中传播的P波对锚固介质的力学特性非常敏感,随着锚固强度的增加,界面波产生,P波逐渐衰减消失。锚杆中传播的波由原来的P波占主导成为界面波占主导,波在锚固段的传播速度也由杆速度成为界面波波速。界面波的波速与锚固介质的力学性质相关,因此可以用界面波的波速来评价锚杆锚固质量以及计算锚杆锚固段长度。     

无损检测锚杆锚固质量的现场试验研究

利用声频应力波法和无损拉拔试验,现场在潘－矿检测了锚杆支护的施工质量,得出声频应力波在锚固体系中的传播,相位和衰减变化规律,以及锚固质量普查检测的分级标准和精确无损测定锚固力的方法。     

岩体完整性系数确定及应用中的几个问题探讨

岩体完整性系数是一个与岩体质量和强度有关的地质参数,用于岩体完整程度划分、工程岩体质量分级等方面。然而不同的规范在岩体完整性系数的确定和应用等方面存在分歧。本文分析了岩体波速测试方法、岩体风化状态对岩体完整性系数的影响以及岩体体积节理数与岩体完整性系数的关系,并对岩体完整性系数应用中存在的问题进行了探讨。确定岩体完整性系数时,若岩块与岩体弹性波速的测试方法不同,应进行修正。所测试的岩块与岩体应处于相同的风化状态。采用岩体体积节理数确定岩体完整性系数时应考虑岩体中结构面的张开宽度和充填情况。应注意区分规范中围岩工程地质分类与岩爆判别中的围岩强度应力比的不同地质含义。     

锚固长度对锚杆受力影响分析及其临界值计算

基于锚固界面的一种非线性剪切滑移模型,采用荷载传递方法分析了锚固长度对锚杆受力特性的影响,建立了锚杆临界锚固长度的计算方法,并通过工程案例检验其可行性。结果表明：锚固长度较小时,锚杆荷载-位移曲线为承载力较小的单峰曲线;随着锚固长度的增加,逐渐衍生出一个平缓变化区段;锚固长度越小,界面剪应力分布越均匀,但整体承载力也越小;随着锚固长度增加,界面剪应力分布的不均匀特征逐渐明显,整体承载力也随之提高;锚固长度超过一定取值时,锚固界面软化荷载、抗拔荷载以及整体承载力均趋于定值,与锚固长度无关;计算得到的临界锚固长度与工程实际的锚固长度具有较好的一致性,验证了方法的可行性。     

动力扰动下全长黏结锚杆的力学响应特性

深部岩体工程中,锚杆在围岩变形后处于高承载应力状态,受到爆破振动、矿震等动载荷作用后极易失效,因此,亟待研究动力扰动下锚杆的力学响应机制。基于SHPB试验平台,自行研发了一套研究锚杆动力响应的试验装置,开展动力扰动下全长黏结锚杆的力学响应特性研究。结果表明：初始动载荷作用下锚杆滑移量随着入射能的增加而增加,锚杆中应力波的波峰值随着传播距离的增加而逐渐减小,当应力波传播至锚杆最里端时,应力波峰值衰减较大;第2次动载荷后锚杆SG1处与SG2处应力波峰值差明显比第1次减小,表明动载荷下锚固界面从锚杆外端开始损伤;锚杆失效与锚固界面损伤有关,锚杆承载后初次受到动载荷的影响导致锚固界面产生损伤,损伤锚固段又受到外部载荷（如二次冲击、岩体挤压）作用时会进一步劣化,其不能抵抗围岩的变形而失效。研究结果为揭示锚杆支护失效行为,采取合理的设计与施工提供新的思路。     

玄武岩纤维与钢筋锚杆锚固性能现场对比试验研究

玄武岩纤维（BFRP）锚杆具有抗拉强度高、耐腐蚀性能好等优点,是岩土锚固结构中钢筋的良好替代品,近年颇受业界关注。通过在黄土地层中开展4组?25 mm BFRP锚杆和钢锚杆的现场拉拔试验,初步研究两种材质锚杆的破坏模式和锚固性能差异。研究结果表明：对于诸如?25 mm类较大直径土层锚杆,拉拔过程中锚固体系的灌浆体内外界面破坏迹象共存,但最终破坏模式受控于灌浆体与土层界面（第二界面）,且BFRP锚杆与砂浆内界面（第一界面）破坏程度明显高于钢锚杆;两种材质锚杆的极限承载力相近,界面黏结强度均随锚固长度的增大而减小;受两种材质锚杆本身的加工工艺和材料力学性能影响,试验中钢锚杆与灌浆体的黏结性能优于BFRP锚杆;相同荷载水平,相同位置处,BFRP锚杆杆体轴力大于钢锚杆,轴力衰减速率略小于钢锚杆;峰值剪应力BFRP锚杆小于钢锚杆。     

向家坝进水口高边坡系统锚杆受力状况研究

向家坝水电站进水口高边坡地质条件较好,坡形较合理,设计拟采用系统锚杆对其进行加固。由于系统锚杆作用的被动性和边坡岩体变形的非均匀性,使得不同位置的锚件的应力出现较大的差别。利用有三维弹黏塑性有限单元法对向家坝进水口边坡中系统锚杆的受力状况进行了模拟和分析,从计算结果可以清晰地看出：边坡岩体不同部位的锚杆受力与被锚岩体的位移变形有一定的关系,而且设计采用的逐步开挖逐步锚固的施工步骤,使得先期锚入的锚杆受力随着后期开挖锚固的进行而逐渐加大。其计算结果为优化设计提供了依据。     

基于剪切试验的预应力锚杆变形性能分析

为了研究锚杆对节理剪切性能的作用机制和模式,开展了锚固节理岩体的实验室剪切试验,模拟了不同强度的岩体在剪力作用下的变形和受力特征,对比了锚杆加固前、后岩体的剪切变形规律,分析了节理岩体强度、预应力及锚固方式对节理的抗剪能力的影响,试验过程中通过应变片测点监测锚杆轴力的变化规律,研究了节理剪切过程中锚杆的轴向受力机制和变形特性。剪切试验完成后,取出剪切变形后的锚杆,统计了变形段长度与各参数之间的关系。通过试验结果分析,剪力-位移曲线存在明显的3个阶段：弹性阶段、屈服阶段和塑性强化阶段,曲线近似呈现双直线特征,弹性段锚杆主要发挥销钉作用;屈服段锚杆的轴向作用开始调动,锚杆同时存在销钉和约束作用;塑性段锚杆不再发挥销钉作用,只是依靠其轴向约束作用限制岩体的变形;曲线表现出韧性增强的剪切性能,这就使得锚杆锚固节理岩体的破坏特性由脆性转变为塑性,从而提高了岩体的稳定性和安全度。节理面的滑动对锚杆产生剪切作用,由于切向变形而产生了附加的锚杆轴向变形,锚杆的轴向应力随着剪切位移的增大呈增长的趋势,变形剧烈区域集中于节理面附近,且距离节理面越近其轴向应力增大越多。     

扭转导波在锚固锚杆中传播的数值模拟

采用有限元数值模拟的方法研究了扭转导波在锚固锚杆中的传播性质。建立了自由锚杆和锚固锚杆的有限元模型,在锚杆顶端激发20～60 kHz扭转导波信号,计算得到导波在自由锚杆和锚杆锚固段的传播速度值与理论值吻合很好,证明了扭转导波数值模拟方法的有效性。数值模拟结果表明：随着激发波频率的增大,扭转导波在自由锚杆和锚杆锚固段中的衰减值均呈线性递增趋势,导波在锚杆锚固段上界面的反射回波逐渐减弱;扭转导波在锚杆锚固段的衰减值较大,无法在锚杆顶端采集到锚杆底端反射回波信号,所以扭转导波不适用于锚杆长度的检测;随着锚固介质弹性模量的增大,同一频率扭转导波在锚杆锚固段上界面的反射波逐渐增强。通过检测扭转导波在锚杆锚固段上界面的反射回波,可以确定锚固介质弹性模量的大小。     

锚杆对双排桩结构变形和受力影响分析

采用适用于敏感环境下基坑数值分析的硬化类弹塑性本构模型,针对锚杆对双排桩变形和受力的影响进行数值模拟。分析表明：锚固角度的增加能有效减小双排桩的最大水平位移和后排桩的桩身控制弯矩,但减小幅度随锚固角度增大而减小;在实际设计中,在周边环境允许的条件下,应尽可能增加锚杆与后排桩的夹角。锚固力的增加对双排桩结构的变形控制作用明显,能显著降低桩身最大水平位移,减小幅度也随锚固力的增加而减小;锚固力较大时会增大桩的控制弯矩,使桩的截面或配筋增加;在实际设计中,锚固力不应过大,可随信息化施工对基坑变形进行主动控制。     

群锚静载试桩研究

应用全长粘结式锚杆群代替反力桩进行桩基静载试验,不但工艺简单、施工方便,而且工期短、成本低。通过对锚杆的力学分析和现场量测,获得了锚杆的受力和位移特征,为这类锚杆的设计与计算提供理论依据。     

大型地下洞室全长黏结式岩石锚杆锚固机制研究及锚固效应分析

以大型地下洞室为背景,采用隐式锚杆柱单元模拟黏结式岩石锚杆,推导了杆体对围岩模型的附加刚度贡献模型。根据中性点理论,假定锚固体界面的剪切滑移模型,导出了锚杆与围岩相互作用下的荷载传递基本微分方程。基于三维弹塑性有限元增量法计算的围岩离散位移,采用插值拟合获得造成锚杆变形的围岩连续位移,通过求解微分方程得到锚固体界面剪应力和轴向力分布函数。将获得的锚固体剪应力采用等效附加应力模型作用于岩体,反映了锚杆的支护效应。实例分析表明,锚杆新算法能较好地模拟锚杆支护效果。获得的锚固体受力分布特征符合中性点理论,锚固体界面剪应力分为正、负两段,锚固体轴向力分布为单峰曲线。此外,新方法的计算值与实测值较为接近。     

生石灰为掺料的土遗址锚固浆液选型和性能研究

锚固浆液的兼容性不理想、类型发展的滞后性成为制约土遗址锚固技术发展的关键问题。为了丰富锚固浆液类型和提高其兼容性,研究以传统材料生石灰为掺料,通过其与质量浓度为1.5%的SH黏结剂、黏土和粉煤灰拌和组成的SH-（CaO+C+F）锚固浆液进行流动性测试以及结石体进行物理、力学特性测试,确定了水灰比为0.5的浆液作为优选浆液。并以该型锚固浆液与2种不同材质的锚杆,在3种长度为变量的条件下组成的6种锚固系统开展原位试验。原位试验以获取6种锚固系统的破坏模式、极限荷载与极限荷载?位移特征以及锚固段应力沿锚固深度分布特征为目的,并对其进行分析与讨论。最后,通过对锚固力学机制的分析,对比并评价了该型锚固浆液的兼容性和锚固性能。该研究结果为土遗址锚固浆液的多样性选择提供了参考。