拉压分散型锚索锚固机制及工程应用研究

近年来,结合拉力型、压力型以及荷载分散型锚索特点于一体的拉压分散型锚索在工程中有一定的应用,但内锚固段锚固机制以及设计方法研究尚不成熟。基于Kelvin解,分别推导拉力分散型锚索和压力分散型锚索的内锚固段与周围岩土体之间的剪应力解析解,再根据叠加原理得到了拉压分散型锚索内锚固段剪应力简化计算方法;基于理论成果将拉压分散型锚索应用于工程实例中,分别进行了拉压分散型锚索的基本性能试验及与拉力分散型锚索的预应力损失对比测试。通过算例分析结果表明,单元锚固体的两端剪应力较大,中间较小,剪应力的分布特征与现有文献资料模型试验及数值模拟结果相吻合;根据锚索的基本性能试验结果,按照本文计算方法得到了压力段和拉力段剪应力峰值强度,与已有的研究成果根据岩石单轴抗压强度得到的压力型和拉力型锚杆锚固段剪应力峰值强度结果基本吻合;经对锚索预应力损失测试结果分析及工程的长期监测,拉压分散型锚索在工程应用中荷载传递稳定可靠,工程应用效果良好。     

拉力分散型土层锚索工作机理与性状

通过简化理论计算及锚索原位拉拔试验实测抗拔承载力等多种方法分析阐明了土层锚索存在临界锚固长度及其确定方法。提出了拉力分散型锚索是工程实践中解决土层锚索中存在极限锚固段长度问题简单易行的方法,并对拉力分散型土层锚索的工作机理及性状进行了分析与说明。     

压力分散型预应力锚索张拉施工工艺研究

压力分散型预应力锚索由于单元间长度不同,在相同张拉力条件下各单元的应力状态存在差异,另外受挤压区岩体变形(锚头位移)和张拉设备等因素的影响,相对于拉力型锚索各锚索单元也易产生应力差异,当差异较大时,易造成个别单元应力超限或破坏,影响锚固效率和加固体安全.因此,施工中结合边坡岩体牲和张拉设备条件探讨科学的张拉工艺是压力分散型预应力锚索施工中的重要环节.文章以山东省某高速公路压力分散型锚索张拉施工为实例,通过对压力分散型锚索几种张拉方法的单元受力状态分析和同-三高速公路山东青岛段K14+600～950边坡工程检验成果,提出了压力分散型锚索先差异荷张拉后超荷载张拉的两序张拉工艺方法.为类似工程提供一定借鉴经验.     

滨海基坑穿越软土压力型锚杆现场试验研究

青岛胶州湾北岸广泛分布厚层海相沼泽化软黏土,为研究穿越厚层软土时压力型锚杆的适用性,开展了压力分散型锚杆、拉力型锚杆和承压型囊式扩体锚杆的现场对比试验。试验结果表明,压力分散型和承压型囊式扩体锚杆极限承载力离散性较大,难以满足锚杆验收标准;相对于极限粘结强度和局部受压承载力,锚杆成孔曲率导致的锚固体整体失稳可能是穿越厚层软土的压力型锚杆极限承载力不足的主要原因;对滨海基坑工程中穿越软土的预应力锚杆,建议优先采用拉力型锚杆。     

边坡工程中压力分散型锚索施工技术

压力分散型锚索是一种新型单孔复合锚固体系,其在同一锚索孔中设置多个单元锚索,各单元锚索具有各自不同的自由长度和锚固长度,并通过预先的补偿张拉,使锚索的集中拉力分成为多个较小且荷载数值相等的分散压力分别作用于各单元锚索的锚固段上。结合330国道K17＋440～695段路基边坡治理的工程实践,论述了压力分散型预应力锚索的施工工艺以及在施工及工程运行管理中应注意的一些要点。     

预应力锚索在龙头石水电站高边坡锚固中的应用

龙头石电站高边坡锚固技术,采用了国内外成熟的锚固技术——压力分散型预应力锚索对边坡进行锚固,确保了高边坡的安全稳定。通过近三年考验,高边坡未出现过滑坡、失稳现象,取得良好社会和经济效益。主要介绍了压力分散型锚索各工序施工重点,着重剖析锚索钻孔跟管钻进、张拉工艺,这两道工序直接制约锚索施工的质量与锚固效果。并通过与普通拉力型锚索的性能比较,提出了在施工应用中应注意的问题。     

压力型和拉力型锚杆工作性能对比研究

通过压力型和拉力型锚杆各自的荷载传递模型,对比分析了岩层中压力型和拉力型锚杆的受力机制、摩阻力分布特征,并采用剪切变形系数与锚固体等效变形模量的比值衡量了锚杆的承载力和变形性能。压力型和拉力型锚杆现场试验和理论分析结果表明:岩层中压力型锚杆工作时,锚固体受压后径向体积膨胀,加大了锚固体与岩层间的摩阻力,α值相对较大,压力型锚杆承载能力和变形性能均优于拉力型锚杆,进而说明了采用剪切变形系数与锚固体等效变形模量的比值来衡量锚杆的承载力和变形是可行的,为压力型锚杆的进一步理论研究和工程应用提供了有益的参考。     

压力分散型锚索基本试验研究

正岩土工程中的锚固技术,能合理调用岩土的自身强度和自稳能力,简化结构体系,提高结构物的稳定性,并有少占地、安全施工、缩短工期、降低造价的优点[1]。压力分散型锚索就是其中一种具有明显优势的锚固技术,因而它在国内外发展迅速,应用范围十分广阔。传统的拉力型锚索的内锚头在受拉时将在某一段内产生应力集中,同时内锚头在拔出时产生的剪胀会导致内锚段砂浆体开裂破坏[2]。拉力型锚索结构尽管施工容易,造价     

压力分散型锚索与拉力集中型锚索抗振性能研究

京石客运专线石家庄明挖隧道工程与既有京广铁路线近距离并行长达5 km,为了摸清列车动载对桩锚支护结构的影响,以及不同锚固形式对动载的响应特点,特在该隧道设立压力分散型锚索试验段,与现场普遍采用的拉力集中型锚索锚固段相对照,进行长期应力、应变量测。在此基础上,对实测数据进行了系统的整理和分析,对比了压力分散型锚索与拉力集中型锚索在应对动载方面的不同特性。研究表明,压力分散型锚索的抗振性能是拉力集中型锚索的5倍,而且具有应力调整时间短、长期抗振性能稳定,预应力损失幅度小、比例低的优点。     

广西百色水电站边坡治理工程

文章通过广西右江百色水利枢纽地下发电厂房进水口与尾水洞高边坡的治理，介绍在此工程中具有特殊性的一些施工方法。该工程地质体为弱风化硅质泥岩夹泥化夹层、强风化含洞穴硅质泥岩石、强风化硅质岩及全强风化辉绿岩，地质条件非常复杂，对坡体的稳定极其不利。根据三维有限元的分析计算和国内有关权威专家的调查研究需施工1500kN、1000kN的锚索方能保证坡体的永久稳定。大吨位的锚索需锚固在强风化岩土体上，锚索设计采用能提高锚固力的防腐型压力分散锚索。通过现场锚索基本试验，其锚固力完全能满足工程需要。为保证进水口总体施工的进度，在施工进水口约30m高的垂直壁上的锚索时，笔者采用了通常施工中较少采用的垂直壁悬吊式施工法，满足了水电站的整体施工进度和要求。     

桂柳高速公路某边坡锚固工程试验和监测

本文介绍了桂林-柳州高速公路某边坡锚固工程的工程试验和预应力的监测,得出拉力型锚索锚固段粘结应力分布是不均匀的,主要集中在锚索顶端1m范围内;压力型锚索锚固段粘结应力主要集中在锚索底端4 5m范围内,拉-压混合型锚索在拉力型锚索基础上增加了内锚板,使得锚索在底端和顶端均产生位移,很大程度上改变了锚索的受力条件,增大了锚索的安全度。预应力锚索锁定荷载值约为超张拉荷载的85%,永久荷载与锁定荷载值相近,超张拉系数宜选择1 10～1 20。     

长春万达广场抗浮锚杆的设计与试验研究

以长春万达广场地下室抗浮锚索工程为例,研究了扩体拉力型锚杆支护在宏观上和微观上的力学作用机理、扩体型锚固体的设计计算、所采用的锚杆扩体部分的扩孔器的内部结构等。在实验结果基础上,得出在土层中采用扩体型锚杆不仅能充分利用土体自身的强度,提高其承载力,改变其锚固体的应力状态,而且能减少锚杆锚固体长度、缩短施工工期、降低工程成本、节约自然资源等结论。最后对扩体型锚索影响承载力的因素、地层适用条件以及它的应用前景进行了探讨和展望。     

压力分散型锚索在地质灾害应急抢险工程中的应用

压力分散型锚索有效地避免了锚固段应力集中、钢绞线受力不均而导致某些锚固段上的钢绞线过早拉断的现象,受力性能更加合理,工程适用性广。近年来,压力分散型锚索在高边坡,特别是破碎岩体边坡加固方面得到了越来越多的应用,并取得了良好的加固效果。以广州南沙某地质灾害应急抢险工程为例,通过现场分散型锚索极限抗拉拔试验提出设计原则和设计值,并详细介绍了压力分散型锚索的施工工艺。     

福堂水电站震后厂房边坡锚索加固及应力监测与分析

“5·12”汶川大地震后,震区边坡稳定性受到严重破坏,出现多种破坏形式,如崩塌、滑坡、变形等等。不稳定边坡存在巨大的安全隐患,所以对边坡进行加固势在必行。预应力锚索是高边坡危害防治的主要手段,将大吨位的预应力锚索锚固于边坡体内稳固的岩层中,通过施加预应力,可抵抗边坡体深层破坏和变形。锚索预应力变化监测对于岩土锚固工程具有重要意义,它通过监控施工过程中及工后的预应力状态,检验加固工程是否达到预期效果,根据长期的监测结果对坡体稳定状态做出评价,并决定是否需要采取适当的补救措施。结合福堂水电站震后厂房边坡锚索加固及其应力监测,探讨了压力分散型锚索应力损失及变化规律,对岩土锚固工程设计、施工提供技术支持。     

压力分散型锚索内力变化规律试验研究

对压力分散型锚索的每个承载体单元采用了分级循环加载的方法,通过新的地质力学模型试验,研究压力分散型锚索各单元内力变化规律,并根据试验方法和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接触面满足摩 尔-库仑强度条件时的弹性理论解。试验结果表明,在软岩和粉土地质条件下,前者的注浆体应变和剪应力分布相对后者比较集中,加载过程中单元间影响相对较小;基于摩尔-库仑准则的弹性理论解可以较好地描述锚索注浆体在分级循环加载后的应变和剪应力分布规律。研究结果对正确分析压力分散型锚索加固作用机制和锚固工程设计具有较好的参考价值。     

压力分散型锚索作用效果的数值模拟分析

通过FLAC3D程序,用实体单元模拟了岩体和砂浆体,用结构单元来模拟锚索,在砂浆体和岩体间设置接触面,对锚索施加预应力时采用新的建模方法,即通过结构单元来模拟压力分散型锚索的承压板,代替在承压板的位置施加均布力的方法,建立预应力锚固数值仿真模型.通过模拟试验,分析了接触面单元、岩体单元以及砂浆体单元的应力云图等,更加清晰地显示了压力分散型预应力锚索作用下岩体沿锚索轴向的应力、砂浆体与孔壁之间的粘结应力分布等情况.     

压力型锚索力学机理现场试验研究

通过现场试验研究了岩质边坡中压力型锚索的受力和破坏机理。试验锚索采用130 mm孔径,6束标准钢绞线,符合实际工程的常用锚索规格。严格控制锚固段与非锚固段尺寸,设置了不同的锚固段长度用以研究锚索的抗拔力学性能。试验获得了岩质条件下足尺压力型锚索的荷载位移全曲线。用应变砖测试了锚固段注浆体在受力过程中的应变规律,测试结果与理论计算的结果吻合。对试验结果进行分析发现,在较软岩条件下,试验锚索的最佳锚固长度在2 m左右。压力型锚索的位移延性性能非常优秀,在锚索整体位移较大时还能维持较高的承载力,可以提供良好的破坏预警。根据实测的轴向应变发现,随着锚固长度的增加,应力传递长度也略有增加。提出压力型锚索的破坏要经历局部塑性,整体塑性两个阶段。     

新型压力均布型锚索锚固机理的试验研究

通过改变压力型锚索锚固段承载体结构形式和锚固段围岩强度,研究新型压力均布型锚索锚固段承载体和砂浆之间作用力传递机理,获得承载体压力分布及其大小,阐述注浆体抗剪性能的变化,从而可以确定压力均布型锚索合理的承载体结构形式。研究结果表明压力均布型锚索承载体轴力沿钢管径向均布,承载体表面肋状结构增加砂浆体的抗剪性能,大大提高压力均布型锚索的锚固能力,从而可以优化锚索锚固段的长度。     

压力分散型锚索性能研究

文章在考察研究了国内应用压力分散型锚索治理不稳定边坡的工程实例的基础上,参考其它有关该方面的研究成果,分析了压力分散型锚索的作用机理、结构构造、破坏模式、承载力影响因素、耐久性能等,总结了压力分散型锚索的工程应用优势与不足,为引入该类锚索结构在湖南省滑坡及崩塌地质灾害治理工程中推广应用作了技术准备。     

基于局部变形理论的非均质地层中预应力锚固受力分析

将非均质地层中的预应力锚索沿锚固段离散为一系列子锚固段,导出基于局部变形理论的各子锚固段理论解,并由子锚固段之间的相互作用关系分别建立非均质地层中拉力集中型和压力集中型预应力锚索锚固分析方法,编写了相应的分析程序。对位于非均质地层中的拉力型和压力型预应力锚索在多级测试荷载作用下的响应进行分析。结果表明,所提出的分析方法和程序是可行的,特别地,对于拉力集中型预应力锚索,考虑第一界面作用效应的分析结果更符合实际。