框架预应力锚杆柔性边坡支护结构设计和施工中的若干问题探讨

框架预应力锚杆柔性边坡支护结构是在预应力锚杆柔性支护技术基础上发展起来的,用于深基坑支护或提高边坡稳定性的一种新型主动加固技术。为深入了解其工作性能和作用机制,促进该项技术快速发展,对其设计和施工中的若干问题进行了分析讨论。结合某实际边坡加固工程,具体研究设计中的问题包括：安全系数取值、支护结构承载力和稳定性双重控制的分析设计法、坡角的设计、最下面一排锚杆的位置确定、锚杆锚固段长度和自由段长度分析、基础桩的作用分析、伸缩缝的设置。另外,讨论了施工中的几个关键问题：修坡放线、锚杆灌浆、锚杆预应力的施加和超开挖。最后,给出了一些定性化和定量化的结论,提出了合理化建议,为进一步认识框架预应力锚杆柔性边坡支护结构的工作性能和作用机制提供了依据,同时可供工程技术人员进行设计和施工时参考     

预应力锚杆框架梁的支护力学行为研究

采用实际工程数值模拟,结合现场试验与测试以及变换设计参数进行数值仿真试验等,对预应力锚杆框架梁支护体系加固边坡的力学响应、支护体系与加固坡体之间相互作用的空间力学效应以及支护体系的力学响应对设计参数的敏感性等问题进行了研究。结果表明,预应力锚杆框架梁的支护力学性状表现出张拉和稳定工作两个不同阶段,设计时应主要考虑位于坡脚附近的框架梁与锚杆的内力在稳定工作阶段有所上升的不利影响,锚杆的锚固预应力、锚固角和锚固间距均对支护体系的内力和加固边坡的压缩变形有显著影响。     

试论提高深基坑预应力锚固效果的途径

简要论述了锚拉支挡结构中预应力锚杆的加固机理 ,对土层锚杆锚固力的影响因素进行了分析 ,讨论了确定预应力设计值的依据和预应力施加的程序 ,最后提出了提高预应力锚固效果的途径。     

全长黏结型预应力锚杆受力特性研究

全长黏结性预应力锚杆是一种结构和锚固机制新颖的全长锚固锚杆,已有的研究缺少锚杆孔壁形态对锚杆承载能力影响的分析。锚杆孔壁结构面起伏形态具有自仿射分形特征,详细分析了结构面抗剪强度、注液压力、张拉荷载与结构面分形维数D之间的关系,建立了各自计算与分析方法,得出施加的注液压力应小于锚固围岩体的抗压强度,以及随着维数D增加,张拉荷载亦相应增加,确定了锚固承载层与岩体结构面失稳判断的准则。探讨了全长黏结性预应力锚杆锚固性能。研究为其设计、试验和应用提供了一定的理论依据。     

预应力锚杆内锚固段长度效应研究

为研究预应力锚杆内锚固段长度对杆体轴力及围岩支护效果的影响,将锚杆内锚固段长度与杆体总长度之比定义为内锚固段长度系数,根据锚固界面剪应力计算公式,推导锚杆轴力与杆体伸长量的关系式。在分析内锚固段长度系数对杆体轴力影响规律的基础上认为,在锚杆杆体总长度一定的情况下,减小内锚固段长度,可有效控制杆体轴力的增大。基于预应力锚杆加固围岩的组合拱理论,利用FLAC3D数值模拟技术,分析内锚固段长度对锚杆的预应力场及围岩支护效果的影响,结果表明:内锚固段长度的降低,有利于扩大锚杆的预应力场影响范围、提高围岩有效承载圈厚度、减少围岩塑性区深度和变形量。最后,讨论了通过改变锚固长度协调支护刚度的工程意义。     

基于正交试验设计的边坡预应力锚固参数敏感性分析

阜新海州露天煤矿北帮边坡采用预应力锚固措施进行治理。本文为了给预应力锚固参数的选取提供可借鉴的依据,利用正交试验设计对预应力锚固参数(锚索间排距、预应力、锚固角、锚固段长度、锚索长度)进行了敏感性分析。分析结果表明,这5个参数对边坡稳定性系数的敏感性由大到小依次为:预应力、锚索间排距、锚索长度、锚固段长度、锚固角,预应力和锚索间排距是影响稳定性系数的主要因素。     

新疆雅满苏铁矿露采边坡加固治理设计与施工

新疆雅苏露天铁矿东采下盘边坡坡体出现张拉裂缝,在分析边坡稳定性及其破坏模式的基础上,阐述了露天采场皮受爆破震动影响时的预应力锚杆加固治理设计原理和方法,同时介绍了锚固施工技术和工艺。     

全预应力锚杆机械锚固装置的设计与应用

针对目前地下工程中广泛使用的螺纹钢锚杆支护存在的预紧力差、预应力长度短的问题，设计制造了全预应力螺纹钢锚杆机械锚固装置，有效加大了锚杆预应力段的长度，提高了锚杆的预紧力，解决了施工锚杆后因爆破震动或矿压显现造成的托盘反复松动问题。现场应用和矿压观测表明，全预应力锚杆支护能适应恶劣条件，有效控制围岩的变形。     

锚索与锚杆联合锚固支护岩坡的有限元分析

针对广东某高速公路74 m高的7级挖方边坡,采用三维弹塑性有限元数值计算方法分析山区路堑开挖岩质边坡的锚固支护的受力情况。分别计算了坡体无锚和3种不同的锚固方案。通过坡体无锚方案的计算确定坡体的滑动面并为锚固方案的设计提供依据。3种锚固方案中的预应力锚索和锚杆按不同方式进行了组合。所建立的锚固坡体三维有限元分析模型对锚固坡体进行了合理简化并节约了计算量。计算中锚索的预应力采用预先施加应变的方式施加。计算分析表明,边坡加锚后可显著减少边坡塑性区。实际工程中采用预应力锚索和锚杆交错布设方案进行边坡锚固支护可较好地达到安全与经济并重的边坡处治原则。现场监测结果表明,锚固边坡有限元分析合理可行。     

ANSYS在边坡锚喷支护工程中的应用

预应力锚杆支护技术广泛应用于边坡工程,但预应力锚杆的作用机理还缺乏系统深人的研究。通过利用ANSYS提供的非线性弹塑性模型,结合一边坡锚喷支护工程实例,采用基于摩尔-库伦等面积屈服准则的强度理论,对边坡支护前后的稳定性进行分析,对锚固件和边坡岩土体的相互作用进行数值模拟,得出一些有益的结论,对边坡锚喷支护工程优化设计具有一定的指导意义。     

煤矿巷道锚杆支护的参数优化

目前煤矿巷道锚杆支护设计尚存在不足,造成锚杆锚固能力未能充分发挥,支护材料浪费和支护成本偏高。基于围岩与锚杆共同作用原理,通过锚杆受力监测,对锚杆支护参数进行设计,有助于充分发挥锚杆支护的优越性。针对陕西某煤矿巷道条件,通过计算和锚杆受力监测,调整锚杆参数的方法,进行锚杆支护参数设计,实现锚杆支护的参数优化。应用结果表明利用这一方法能够准确、快速地得到锚杆的支护参数,充分发挥了支护锚杆的承载能力,实现了支护优化。本文工作对改进煤矿巷道支护设计具有一定的实际意义和工程价值。     

预应力锚索加固岩质边坡的设计实例

在修筑高等级公路时 ,常需要开挖而形成高陡路堑边坡 ,边坡稳定与否将影响公路施工和运营的安全。 对具有潜在滑动面的不稳定岩质边坡 ,通常采用预应力锚索和锚杆加固以节约工程投资与缩短施工时间。结合某高速公路路堑岩质边坡工程 ,在分析边坡工程地质条件的基础上 ,提出了预应力锚索加固边坡的设计方法和步骤 ,为相关边坡工程的加固提供借鉴经验。     

简谐振动荷载下锚杆加固岩质边坡的受力分析

基于块体动力学方法,考虑简谐振动地震波作用,根据Pseudo-static分析原理建立动力荷载下的锚杆支护边坡简化模型,采用解析方法对求得谐振作用下沿滑移面滑移的边坡破坏运动解以及锚杆内力解的表达式,在此基础上,提出可适用于抗震设计的锚杆受力解答。通过锚杆支护边坡的参数影响分析表明,地震波的频率对破坏体的滑动位移幅值有较大影响,在锚杆加固边坡设计中应避免免引起共振现象;锚杆间距对位移振动幅值影响也较大,随着间距的增大,位移幅值也增大;当锚杆间距一定时,随着坡高的增大,边坡滑动位移幅值增大幅度相较其他参数影响较小;随着边坡岩石边坡角度的增大,位移幅值也随之增大,下边坡角度从60°增大到90°时,位移幅值由7 cm增大到25 cm;上边坡坡度超过25°时,位移幅度急剧增大,在设计和施工中应当引起重视。     

An empirical method for design of grouted bolts in rock tunnels based on the Geological Strength Index (GSI)

The procedure presented in this paper has been developed for the design of grouted rock bolts in rock tunnels during preliminary design stage. The proposed approach provides a step-by-step procedure to set up a series of practical guidelines for optimum pattern of rock bolting in a variety of rock mass qualities. For this purpose, a new formula for the estimation of the rock load (support pressure) is recommended. Due to its wide-spread acceptance in the field of rock engineering, the Geological Strength Index (GSI) is adopted in support pressure equation. For poor and very poor rock mass where the GSI < 27, the use of Modified-GSI is, instead, recommended. The supporting action is assumed to be provided by rock bolts carrying a total load defined by the rock load height. The mechanism of bolting is assumed to rely on roof arch forming and suspension principle. Integrated with support pressure function, the bolt density parameter is modified in order to provide an optimized bolt pattern for any shape of tunnel. The modified bolt density can also be used in analysis of a reinforced tunnel in terms of Ground Reaction Curve (GRC) in such a way as to evaluate the reinforced rock mass and the tunnel convergence. By doing so, the effectiveness of the bolting pattern is well evaluated. The proposed approach based on GSI is believed to overcome constrains and limitations of existing empirical bolt design methods based on RMR or Q-system, which are doubtful in poor rock mass usage. The applicability of the proposed method is illustrated by the stability analysis and bolt design of a rail-road tunnel in Turkey.     

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。     

全长粘结式锚杆加固节理边坡的动静态位移响应

锚杆通常被作为表面粗糙的轴力杆单元进行分析,但在节理边坡加固中,由于节理面的错动,同时考虑锚杆的轴向和横向作用显得更加合理。通过理论分析,建立锚杆三弹簧单元的力学特征模型和变形特征模型,对其受力和变形进行全面分析;运用拉格朗日元数值方法(FLAC3D),建立以理想弹塑性本构Mohr-Coulomb准则为基础的节理边坡模型,应用三弹簧锚杆单元,对其锚固前后的动静态位移响应进行模拟。结果表明：节理面锚固处理后,岩体的刚度得到提高;边坡各部位的位移减小,节理两侧位移的突变值变小;锚杆对节理的上下盘岩体起到有效的拉结作用,抑制了两盘之间的较大变形位移,有利于边坡稳定。     

预应力锚索格构梁作用下边坡土中应力分布的室内模型试验研究

预应力锚索格构梁由于其多方面的优点而在工程中得到了广泛的应用。但到目前为止，对预应力锚索格构梁的设计计算还没有提出一个合理的计算模型。本文针对现有计算模型对格梁底部地基反力的分布假设的不足，进行了预应力锚索格构梁的室内模型试验，并对格梁底部土体应力的实际分布情况进行了分析。分析结果显示，土中应力随锚索预应力的增大而增大，且格梁底部的基底反力并非成直线或线性变化，而是与所加锚索的位置有关，因此不能简单地将格构梁看成刚性梁。最后，就本模型试验所存在的不足对今后的研究方向提出了几点建议。     

土质边坡预应力锚索设计方法探讨

在满足边坡稳定安全的基础上,运用边坡稳定性分析中的传递系数法分析边坡推力分布特征,以边坡主下滑段为预应力锚索加固对象,考虑其上滑体的下滑推力和阻滑段的抗力作用,得出了求解加固段各条块预应力锚索抗力的计算公式,建立了预应力锚索设计荷载与其布置间距的关系,提出了一套土质边坡预应力锚索加固设计的方法,该方法形式直观、运用方便,可直接确定预应力锚索设计荷载与其布置间距,且边坡的稳定性能自动满足工程要求。用该设计方法对某工程进行了实例分析,取得了较好的效果。     

岩土预应力锚固结构服役寿命研究

岩土预应力锚固技术在交通、水利和建筑工程中得到了广泛应用,但工程实践表明,预应力索（杆）体由于使用环境和条件的特殊性,如长期埋置于潮湿的环境中和承受张拉作用力,存在着失效破坏现象。在相关研究的基础上,通过对比分析影响预应力锚固结构服役寿命的主要因素,确定杆体材料应力腐蚀是决定正常使用条件下预应力锚固结构服役寿命的根本因素。在利用流变力学理论和实际监测数据建立预应力长期变化模型、依据室内快速腐蚀试验和现场腐蚀监测数据建立杆体材料应力腐蚀发展模型基础上,以杆体材料变化的极限承载能力为判据,提出岩土预应力锚固结构服役寿命预测方法,可为岩土预应力锚固结构失效风险预防和处置提供指导作用。将研究成果应用于工程实践,预测了实际工程的服役寿命。