拉力集中全长黏结型锚索长期耐久性研究

拉力集中全长黏结型锚索曾在我国重大水电工程中得到广泛应用,针对这些用作永久支护的锚索工程使用寿命以及是否会有一天成为工程的"定时炸弹"的问题,通过现场开挖一根在漫湾水电站左岸边坡服役20 a的锚索,对这一问题进行初步讨论。结合开挖试验成果,从锚头锈蚀特征、钢绞线缩进量、水泥砂浆防锈效果、内锚固段特征以及钢绞线化学和力学性质变化等方面,对拉力集中全长黏结型锚索的长期运行效果进行综合评价。得到如下结论:(1)全长黏结型锚索对于锚头锚具的要求较低,该工艺锚索在任何一个位置发生损坏断裂后,都将不至于由于一处的损坏而导致锚固工程整体的破坏;全长黏结可以有效地阻止锚索失效链条的进一步发展;(2)水泥砂浆可以起到很好的防锈效果,但对于锚头位置仅采用混凝土浇筑的防锈工艺并不能达到理想的效果;(3)开挖锚索内锚固段未发现任何横向裂纹,证明在适当的预应力范围内水泥砂浆可以达到较好的锚固效果;(4)开挖锚索服役20 a后,钢绞线的化学成分和力学性质均未发生明显变化。

岩体离层作用下全长黏结型锚杆受力分析

针对巷道锚固范围内出现离层,引发锚杆脱粘失效的问题,基于围岩变形中全长黏结型锚杆的荷载传递机理,分析离层作用对锚杆的影响,建立含有离层的系统锚杆受力分析模型,研究岩体离层下锚杆受力特性及失效机制。研究结果表明:离层会对锚杆产生附加应力,系统锚杆在离层作用下锚固界面剪应力及杆体轴力迅速增大,且界面容易发生脱粘滑移;在离层位置处,界面剪应力发生跳跃,轴力最大值从中性点位置转为离层处;离层位置对锚杆的受力特性有一定影响,离层发生在中性点附近时,产生的不利影响最大。研究结果为易发生离层的巷道锚固支护设计提供理论参考。

地下洞室全长黏结型预应力锚杆注浆工艺探索

在大岗山水电站尾水调压室预应力锚杆施工过程中,通过对全长黏结型预应力锚杆施工工艺的改进,采用二次注浆工艺,内锚固段注纯水泥浆后进行插杆,内、外锚固间设止浆塞,张拉后进行外锚固段注浆,取得了较好的技术、经济效益。

考虑横向抗剪效应的节理岩体全长黏结型锚杆锚固机制研究及进展

全长黏结型锚杆在岩质边坡和洞室支护等领域有着广泛的工程研究背景,由于岩体的结构效应,全长黏结型锚杆除发挥轴向抗拉作用外,同时因不稳定岩体具有沿结构面发生滑动或滑动趋势而发挥横向抗剪效应。拉剪作用下,节理岩体锚杆与纯受拉荷载作用的锚杆在地质特征、力学机制、失效模式以及评价方法上存在本质的差别。近些年来,国内外相关学者针对节理岩体锚杆的力学与变形特征、岩石/浆体与锚杆的相互作用和锚杆破坏机制及模式等方面开展大量的试验研究与理论分析,以揭示与其地质力学特征相适应的锚固机制、建立相应的锚固理论体系和工程设计方法。本文从结构控制稳定的角度出发,系统地分析节理岩体锚固机制研究的工程背景和科学意义,探讨拉剪作用下节理锚杆的力学与变形演化规律,揭示基于岩石/浆体与锚杆相互作用的节理岩体内在锚固机制,对比分析节理岩体锚固弹性地基梁模型和结构力学模型的优缺点。在总结分析节理岩体锚固研究成果的基础之上,指出当前研究重点及存在的问题,提出节理岩体锚固理论与评价方法的研究方向,有望对完善节理岩体锚固理论体系及建立工程设计方法提供参考。

拉剪作用下节理岩体锚固力学分析模型

现有锚固理论不能反映节理岩体锚固的内在力学机制。基于节理岩体全长黏结型锚杆锚固的地质变形特征,根据加锚节理岩体超静定梁模型,将超静定梁转化为受到挤压分布力、轴力和剪切力共同作用的静定梁模型,探讨拉剪作用下节理岩体锚固的受力与变形的演化规律。基于结构力学理论,考虑锚杆横向剪切变形段荷载与变形的内在物理关系、位移相互协调关系以及由能量原理导出的平衡关系,建立拉剪作用下节理岩体锚固的力学分析模型,进一步提出拉剪荷载作用下的节理面一侧锚杆横向剪切变形段长度的计算方法。研究表明,加锚节理岩体受锚杆轴向拉力和销钉效应共同作用,节理面处锚杆轴力和剪力呈抛物线耦合关系;锚固角越大,锚杆销钉效应越显著。节理面一侧锚杆横向剪切变形段的长度随锚固角的增加而增大,但锚杆抗力随锚固角的增加而降低。与试验数据的对比分析表明,理论模型的计算结果与试验结果吻合较好,验证了该模型的合理性。研究结果可为节理岩体锚固研究及工程应用提供参考。

岩质反倾边坡局部锚杆加固分析方法研究

全长黏结型锚杆作为一种有效且经济的加固手段,在边坡工程中得到广泛的应用。基于最新提出的岩质反倾边坡弯曲倾倒破坏分析方法和极限平衡理论,建立锚杆局部加固后该类边坡的力学模型和稳定性分析方法,给出加固后的边坡安全系数计算公式,并将理论分析结果与离散元(UDEC)计算结果进行对比分析。研究结果表明:理论解与UDEC计算的数值解具有较高的一致性,两者相互得到了验证;用全长黏结型锚杆加固岩质反倾边坡时,最优加固位置位于叠合倾倒区内,具体位置与边坡的物理力学参数、锚杆锚固参数有关;减小锚杆与层面的夹角,能够充分发挥锚杆对层面的阻滑作用,进而提高加固效果。

顺层岩质边坡锚杆支护机制研究

全长黏结型锚杆作为一种有效且经济的加固手段,在边坡工程中得到广泛的应用,但其锚固机制尤其是考虑岩体结构特征的锚固理论需要进一步的研究和完善。基于顺层边坡的地质结构特征,考虑边坡岩体与锚杆的相互作用,运用弹性力学和结构力学对全长黏结型锚杆加固顺层边坡的机制进行研究,提出新的锚杆加固顺层边坡的力学模型。分析结果表明,顺层岩质边坡的锚固抗力由锚杆轴力与抗剪力共同提供,锚杆抗剪作用提供的抗滑力与锚杆轴力提供的抗滑力可以用线性关系来描述。运用有限元软件ABAQUS对这一力学模型进行建模,分析这一力学模型的正确性。

加锚隐伏顺层岩质边坡滑剪破坏分析方法研究

全长黏结型锚杆在边坡加固工程中得到广泛应用,但加锚隐伏顺层岩质边坡的锚固机制和评价方法还需进一步发展和完善。基于加锚隐伏顺层岩质边坡滑剪破坏机制建立滑体柱状力学模型,采用极限平衡原理结合锚杆抗力贡献提出该类滑剪破坏分析方法,在此基础上开展锚固角度和锚杆直径对加锚边坡稳定性影响的讨论分析,并将理论分析结果与离散元软件(UDEC)计算结果进行对比分析。研究结果表明,全长黏结型锚杆的拉剪耦合作用增加了滑体的抗滑能力;锚杆加固隐伏顺层岩质边坡存在一个最优锚固角度,这个角度近似为层面摩擦角值大小;加锚隐伏顺层边坡的稳定性随锚杆直径增大呈幂函数的提高趋势;数值模拟和理论计算结果吻合较好,验证了所提分析方法的合理性和准确性。研究成果对该类边坡的稳定性评价和治理设计具有指导意义。