压力分散型锚索在高边坡加固工程中的应用研究

压力分散型预应力锚索主要材料为钢绞线,具有防腐能力出色,服务年限较长,施工工艺成熟度高等优点,在高速公路典型开挖路段高边坡加固中,由于其锚固部位分散,结构合理,整体锚固力大,逐步取代常见钢筋型锚杆、锚索,应用于预应力张拉施工中。本文研究施工过程中通过试验方法确定科学的张拉工艺参数,保障高速公路挖方边坡加固成效。

公路高边坡加固养护工程中压力分散型锚索的应用

以某公路高边坡加固养护工程项目实例为依托,对压力分散型锚索的应用展开分析,并通过监测验证了压力分散型锚索在高边坡加固中的有效性。研究结果表明,在应用压力分散型锚索加固公路高边坡时,应明确锚索的结构,合理编制锚索的布置方案,做好锚索静载试验,了解并掌握锚索施工技术要点,以确保锚索的整体质量。

压力分散型锚索试验检测关键技术研究

压力分散型锚索繁多的单元数量和新型的张拉工艺使其试验检测变成了一个难点,目前的试验参考资料存在过程细节不明确、规范间存在部分冲突等问题。本文通过对现有规范的归纳总结,结合理论推导和工程实际,对压力分散型锚索荷载补偿整体张拉法的关键参数计算和试验过程进行了梳理,得到了一套理论清晰、易于操作且与现行规范规定吻合的普适用性试验方法,解决了压力分散型锚索相关试验中的诸多问题,相关研究可为荷载分散型锚索试验检测及张拉锁定提供参考。

压力分散型锚索极限承载能力的研究

文中主要介绍压力分散型锚索的锚固机制和受力特征,并结合工程实例,通过现场拉拔试验和理论极限承载力计算,分析压力分散型锚索极限承载能力,为工程应用中的压力分散型锚索设计、施工等提供借鉴。

压力分散型锚索试验检测常见问题分析

本文基于压力分散型锚索在边坡支护上的应用,分析压力分散型锚索基本试验检测过程中的常见问题,通过案例对压力分散型锚索的特性进行了研究,并和常规锚索进行性能比较,分析压力分散型锚索的优势。最后根据压力分散型锚索基本试验检测过程中遇见的具体问题,具体分析影响因素并提出解决方案。

压力分散型锚索基本试验方法的探究

本文结合工程实例,通过对压力分散型锚索基本试验中张拉方法、加载方法及试验过程中锚索抗拔力远低于其极限抗拔承载力的情况下锚索被拔出现象的研究,明确了两种张拉方法的区别、补偿荷载的实质,加载方法的选择及注浆体强度对整个锚索承载能力的影响,确定了压力分散型锚索基本试验的操作程序,为今后同类型压力分散型锚索的检验检测工作提供依据。

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。

压力分散型锚索锚固段力学性能试验研究

对压力分散型锚索锚固段力学性能进行现场试验,并对试验锚索进行回收。对锚固段应力分布状态进行观测,根据试验结果拟合出压力分散型锚索锚固段应变分布方程和轴力分布方程。现场试验和理论分析证明,其独特的结构型式决定其具有可靠的防腐蚀性能,其承载能力和锚固性能均优于传统的拉力型锚索。另外,压力分散型锚索还具有可回收性,很好地解决城市中锚索超越"红线"施工的问题,在城市深基坑加固工程中必将得到广泛应用。

压力分散型锚索锚固段受力特性试验分析

压力分散型锚索锚固段注浆体与围岩的黏结应力是荷载传递研究的核心问题,目前直接测试界面黏结力存在一定的难度。针对压力分散型锚索注浆体的轴对称应力条件,在现场试验中通过自制的应变砖测点直接测得靠近孔壁的注浆体切向剪应力,以反映界面黏结力分布,同时进行了钢绞线握裹力测试。分析了轴向应变与切向剪应力的分布规律,探讨了轴向压缩量对荷载传递的特性的影响。采用FLAC3D进行数值模拟,对锚固段注浆体轴力的不均匀性、注浆体切向剪应力与注浆体与围岩接触面剪应力分布的联系与差别等进行探讨。确定了现场试验和数值计算条件的压力分散型锚索有效长度为2 m左右,并建议将锚固段设计长度改为3 m。

张拉工艺对压力分散型锚索荷载不均匀系数的影响

压力分散型锚索锚固段受力均匀并有可靠的防腐蚀系统,特别是在软弱破碎地层中可以提供高于拉力型锚索数倍的承载力,近年来在国内岩土加固工程中逐步得到应用。由于压力分散型锚索各承载体单元长度的差异,容易导致锚索各承载体单元荷载的差异,对锚索的加固效果产生不利影响。通过对压力分散型锚索荷载不均匀系数的探讨,分析不同张拉工艺时压力分散型锚索的荷载不均匀系数,探讨消除和减小锚索荷载不均匀系数的对策,提出工程加固中合理选用压力分散型锚索的建议。针对不同工程条件通过对锚索张拉工艺的调整,可以大大降低锚索的荷载不均匀系数,说明压力分散型锚索不仅适用于临时工程,也可以满足永久性工程需要。

压力分散型锚索锚固机制模型试验研究

采用新的试验装置和试验方法对锚索单元实施分级循环加载,通过地质力学模型试验研究压力分散型锚索的锚固机制。试验结果表明:2单元压力分散型锚索采用分级循环加载后,受承载体间距L等因素的影响,第1单元注浆体的应变和轴力随长度的衰减较第2单元快,加载后锚索各单元的应变分布、黏结应力均值呈现"前小后大"的分布模式;与前次加载相比,对3单元压力分散型锚索的第2,3级承载体加载到0.6 kN后,第1单元的应变和轴力峰值出现了不同程度的下降,加载单元及待加载单元的黏结应力均值均有所提高;对4单元压力分散型锚索采用分级循环加载后,加载单元及待加载单元的应变和轴力峰值、黏结应力均值有所提高,而已加载单元注浆体的应变和轴力峰值有所降低;在锚固长度一定的条件下,承载体的数量对荷载有效传递有相当大的影响,特别是黏结应力的转移方式不同。上述试验成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。

压力分散型锚索锚固段的设计方法

边坡加固技术是工程界一直关注的重要课题,边坡开挖后坡体内应力调整和位移变化的复杂性,对加固技术有了新的要求,而在此方面国内起步较晚,且多数采用拉力(分散)型锚索对岩体实施预加力。经过大量试验结果表明,在破碎岩体中,当锚索长度大于8～10 m后,拉力(分散)型锚索的承载力无法获取较高的锚固力,而压力分散型锚索的受力性能不仅合理,而且在这种地层中可以实现较大的承载力,本文结合二康公路现场实践,采用Winkler假设,基于锚索粘结应力分布的特点,通过锚索锚固段受力状态分析和应力分布规律,利用理论与试验结果相对比,提出一种新的设计方法,及基于峰值粘结应力的计算方法,并通过具体工程实例验证,这种计算方法是符合压力分散型锚索在破碎岩体边坡加固中的受力模式,与现场试验是完全吻合的,具有一定的参考价值,供工程界参考。

压力分散型锚索锚固段受力特性分析

根据Mindlin问题位移解、弹性力学等理论,导出了压力分散型锚索锚固段弹性黏结应力和轴向应力分布表达式。采用岩质边坡工程的参数,对锚固段的应力分布进行计算,总结了岩质条件下锚固段应力分布特点,这对压力分散型锚索理论的进一步研究和设计计算提供了理论依据。

压力分散型锚索单元锚体间的应力影响

压力分散型锚索中作用在各单元锚体上的应力会相互影响,应力影响表现之一是在荷载传递方向会出现应力叠加现象。应力叠加程度因孔壁岩体对注浆体的侧向变形约束力的强弱而不同,坚硬岩体中这种约束力较强,应力叠加现象不显著,软弱岩体中这种约束力较弱,应力叠加现象较为显著。其二,这种影响还表现在承载体处诱发了拉应力,即张拉荷载通过承载体的承压板给单元锚体施加压力的同时,也给相邻锚体施加了拉力。该拉应力若达到了该处材料的抗拉强度,会在该处出现张拉裂纹,对锚索防腐不利。为克服应力影响对工程的危害,建议在坚硬岩体中优化单元锚体长度,以免出现张拉裂纹;在软弱岩体中应根据应力叠加效应最严重的单元锚体上的应力来验算浆体强度,以避免浆体的受压破坏,并控制剪应力在浆–岩界面的容许抗剪强度范围内。

压力分散型锚索锚固段荷载分布特征的现场试验研究

根据压力分散型锚索的设计理念,研究外部荷载作用下锚索锚固段各单元体中的荷载分布特征与有效受压锚固长度,为压力分散型锚索的锚固支护提供设计依据。试验锚索全长为32 m,锚固段长为18 m,各单元体长度均为4.5 m,通过在锚索锚固段安装微型高灵敏度应变传感器的试验方法,得到锚索锚固段的荷载传递规律与分布特征。试验结果表明:依据现有锚索规程中对压力分散型锚索的张拉方法,锚索各单元体并未起到均匀分担外部荷载的作用。随着外部荷载的逐渐增大,位于锚固段中间部位的第2单元体与第3单元体的受荷值要明显高于两端第1单元体与第4单元体的受荷值。锚索锚固段也并不是完全处于轴向受压状态,且各单元体的有效受压锚固长度也并不相等,第1～4单元体有效受压锚固长度分别为1.5、2.9、2.8、4.5 m,有效受压锚固长度整体分布特征表现为第1单元体<第2单元体<第4单元体,而第2单元体与第3单元体的有效受压锚固长度相近。

压力分散型锚索非均匀剪应力设计方法

目前的研究已经认识到预应力锚索(杆)锚固段剪应力沿长度分布并不是均匀的,非均匀剪应力设计方法是预应力锚索设计的发展方向,但设计中仍采用均匀剪应力的设计方法,其原因在于没有建立起广泛认可的剪应力分布模式和计算方法。压力分散型锚索承载力高,锚固段剪应力分布更为集中,采用非均匀剪应力设计方法对于压力分散型锚索进行设计的必要性更为显著。根据3组室内足尺模型试验测得的锚固段剪应力分布规律,采用数值计算方法进行多因素影响计算,分析了压力分散型锚索锚固段注浆体与围岩界面剪应力分布特征,总结出2种分布模式,并确定了分布模式曲线的关键参数。根据所提出的2种分布模式进行公式推导,建立了压力分散型锚索非均匀剪应力设计方法,采用该方法计算得到的结果可以很好的与数值计算及模型试验结果相吻合。

软硬互层岩体中压力分散型锚索结构布置优化

为使软硬互层岩体中的压力分散型锚索各承载单元能协调工作,充分发挥各自的作用,建立成层岩体和压力分散型锚索的三维数值模型。通过调整锚索各承载单元上的钢绞线数量,得出各种梯级结构布置的压力分散型锚索,进行优化计算分析。通过对比多组方案下的砂浆体与岩体的应力、变形和锚固单元荷载位移曲线,判别出能够适应岩性不均,发挥出最大锚固效应的方案,进而获得优化的压力分散型锚索结构布置方案。分析结果表明,普通的压力均分型布置可能使软岩中的锚固单元首先进入破坏状态,而优化方案下的软岩和硬岩均能协调一致,发挥出极限承载能力。最后,在岩体加固时,为适应岩层不均的状况,归纳总结出可供参考的压力分散型锚索梯级结构布置优化思路。

压力分散型锚索设计中应考虑的几个问题

在分析压力分散型锚索锚固机制的基础上,提出该类锚索设计中应考虑的3个问题,即单元锚固段长度的计算问题、承压板处浆体的变形问题和工后坡体变形引起钢绞线的不均匀荷载问题,认为该类锚索较拉力型锚索的锚固力有所提高,是因为浆体受压时径向的膨胀变形受到岩土体约束,岩土体越坚硬约束作用越强,锚固力提高值越多,反之则小。由此提出物理概念清楚、计算简单的单元锚固段长度计算公式。按照承压板处浆体的变形特征,提出变形量的计算公式,由此可进行浆体的变形验算。为消除工后坡体变形引起钢绞线的荷载不均匀问题,建议采用基于工后允许位移的张拉法,给出详细张拉顺序和计算公式。

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。