地震作用下压力型锚索锚固段受力状态理论分析

为更加精确地研究地震作用下压力型锚索的锚固机理,根据Mindlin基本解,结合单自由度体系的有阻尼强迫振动特点,推导了压力型锚索锚固段注浆体受到的压应力表达式和锚固段较软岩体与注浆体之间剪应力表达式。通过算例分析了简谐荷载的幅值、简谐荷载的圆频率以及低阻尼体系的阻尼比等因素对压力型锚索加固效果的影响。研究结果表明:简谐荷载的幅值和圆频率对压力型锚索加固效果影响较大,低阻尼体系的阻尼比对压力型锚索加固效果影响较小;简谐荷载的幅值与注浆体受到的应力呈线性关系;简谐荷载的圆频率与压力型锚索体系的有阻尼自振圆频率越接近,注浆体受到的应力越大。研究成果可为压力型锚索加固岩土体的抗震设计提供一定的理论参考。

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。

软质岩中压力型锚索锚固段应力分布特征

为了研究软质岩中压力型锚索锚固段应力分布和传递规律,进行了足尺现场试验。制作了与实际工程条件相似的试验锚索,在试验锚索的锚固段砂浆体中按一定间距设置了应变砖,记录了在不同张拉荷载下各测点的应变情况,测得压力型锚索锚固段的轴向应变和径向应变分布曲线。通过对试验结果进行分析处理,得到了锚固段与围岩界面剪应力分布曲线。测试结果与已有理论计算结果比较吻合。分析结果表明,在软质岩条件下,承载板附近的锚固体出现了明显的三向应力状态;锚固体中应力传递长度较短;注岩界面剪应力峰值可以达到较高的水平;随着荷载增大,剪应力有向前转移扩张的趋势。

压力型锚索承载板前砂浆体破坏机制试验研究

压力型锚索承载板前砂浆体抗压承载力是影响压力型锚索整体有效性的重要因素之一。为了研究砂浆体的强度,设计了一个自适应多向应力加载装置,在单向试验机上按实际受力条件模拟了锚固砂浆体的受压破坏过程。带孔圆柱形砂浆体的配合比、尺寸和开孔基本按实际条件制作,根据相关理论和试验研究,确定了试件侧表面上正应力和剪应力的取值范围,以此为依据对受压试件施加侧向正应力和剪应力,得到了多组试件的抗压强度和应力应变关系,分析了试件的破坏形态。试验结果表明,砂浆体在侧向压力和表面剪应力共同作用下,其受力情况比单轴条件下更好,抗压强度有明显提高,提出了经验公式用于计算这种有利作用。公式的预测结果与现场试验结果进行了对比,提出了岩石强度与侧向压力对应关系的建议。

风化岩体中压力型锚索锚固机理的研究

为了更加精确地研究风化岩体中压力型锚索的锚固机理,在理论分析的基础上对压力型锚索锚固段的应力状态进行了研究。分别在风化岩体中锚索锚固段随岩体弹性模量变化、锚栓孔半径变化及预应力荷载变化时的应力变化情况,得到了锚索孔内注浆体受到的压应力及锚索孔与围岩接触面上受到剪应力的分布规律。研究结果进一步丰富了锚索的锚固机理,为实际工程应用提供了理论依据。

基于Mindlin基本解的压力型锚索受力分析

为了进一步对压力型锚索的锚固机理进行理论研究,借鉴半无限体内部作用有集中荷载的Mindlin基本解,推导了在圆形均布荷载作用下压力型锚索的锚固段注浆体受到的压应力近似解和锚索孔壁与注浆体之间接触面上的剪应力近似解。在此基础上,分析了锚索孔半径、承压板半径和岩体的泊松比对注浆体受到的压应力和锚固段接触面上的剪应力的影响。研究结果表明:锚索孔半径对注浆体受到的应力分布的影响很大,承压板半径的影响较大,泊松比的影响较小。研究成果进一步丰富了压力型锚索锚固机理内容,可为压力型锚索设计提供理论参考。

扩大头压力型锚索的现场试验研究

在土质边坡进行了拉力型锚索、扩大头压力型锚索和分段扩大头压力型锚索的现场试验。对所试验锚索的极限抗拔力和变形特性进行了比较分析;对压力型锚索注浆体压应变的分布,扩大头前端土体承载力对抗拔力的贡献等进行了分析。取得的试验结果和有关分析结论对扩大头压力型锚索的设计与施工有重要的指导意义。

地震作用下压力型锚索孔周边岩体应力数值模拟

为了更加精确地研究压力型锚索的锚固机理,通过FLAC3D软件对地震作用下压力型锚索孔周边岩体的动态应力状态进行了数值模拟,研究了地震作用下锚索孔壁周边岩体梯度变化的弹性模量、梯度变化的泊松比、梯度变化的凝聚力、梯度变化的内摩擦角对砂浆受到的压应力和锚索孔周边岩体受到的剪应力的影响。研究结果表明:梯度变化的弹性模量对锚索孔周边岩体受到的剪应力的影响较大,梯度变化的凝聚力、梯度变化的内摩擦角对砂浆受到的压应力和锚索孔周边岩体受到的剪应力的影响都比较大。研究结果丰富了地震作用下压力型锚索锚固机理内容,可供工程界参考。

基于Mindlin解地震作用下压力型锚索的拟静力分析

为了更加精确地研究地震作用下压力型锚索的锚固机理,基于Mindlin解推导出了圆形均布荷载作用下压力型锚索体系中注浆体受到的压应力表达式和注浆体与锚索孔壁之间的剪应力表达式,结合地震作用效应的拟静力简化方法,研究了锚索孔半径、承压板半径、岩土体的泊松比、锚索孔方向与水平线之间的夹角、预应力值大小、地震烈度等因素对压力型锚索加固效果的影响。研究结果表明:锚索孔半径、承压板半径、锚索孔方向与水平线之间的夹角、预应力值大小、地震烈度的影响结果较大,岩土体的泊松比影响结果较小。研究成果丰富了预应力锚索的抗震设计内容,可为边坡加固充分发挥压力型锚索良好的抗震性能提供参考。

风化岩体中压力型锚索锚固机理的数值模拟分析

为了更加精确地研究风化岩体中压力型锚索的锚固机理,采用FLAC3D软件对风化岩体中压力型锚索锚固段的应力状态进行了数值模拟。在岩体风化程度、预应力荷载以及围岩变化的情况下,对注浆体受到的压应力、锚索孔壁与注浆体之间接触面上的剪应力进行了研究,得到了注浆体受到的压应力、锚索孔壁与注浆体之间接触面上的剪应力的分布规律,研究成果丰富了压力型锚索锚固机理数值分析的研究内容,具有一定的参考价值,可供工程界参考。

压力型锚索锚固段应力分布规律及锚固段设计

根据Mindlin问题的位移解和弹性力学理论,基于变形协调假定,导出了压力型锚索锚固段粘结应力和轴力分布弹性理论解。采用岩质边坡条件下的参数,对锚固段应力分布进行了计算,总结了软岩条件下锚固段应力分布特征,并具体分析了锚固体半径对应力分布的影响,提出在设计中可以利用应力分布弹性理论解计算得到的应力分布曲线和应力峰值进行锚固段设计的思路,为压力型锚索的设计计算提供了一种参考依据。

耦合效应下压力型锚索锚固机理的拟静力分析

为了更加精确地对地震作用下软弱岩土体中压力型锚索抗震性能进行理论研究,基于长期荷载作用下钢绞线的材料松弛现象,推导了锚索预应力与岩土体蠕变的耦合效应下锚索预应力表达式和预应力损失量表达式;结合地震作用效应的拟静力等效法、Mindlin问题解和积分简化方法,推导了砂浆体在圆形均布荷载作用下压力型锚索锚固段的等效压应力表达式和等效剪应力表达式。通过案例分析可知:锚索预应力初期损失较大,中期损失稳定,至后期基本保持不变,预应力损失速率是递减的;压力型锚索锚固段砂浆体的等效应力主要集中在承压板0.5 m的范围内,等效应力最大值不在承压板与砂浆体的接触面上,而在承压板0.1 m的范围内。该研究成果丰富了压力型锚索抗震设计理论研究内容,可为深化压力型锚索抗震机理研究提供一定的理论依据,也可为合理考虑压力型锚索加固边坡的抗震设计提供有益的参考。

压力型锚索动态响应的应力数值模拟分析

在边坡抗震的实际案例中,压力型锚索展现了其优异的抗震性能,目前,压力型锚索抗震性能的研究成为了岩土工程的研究热点之一。为了深入研究压力型锚索锚固段在地震荷载作用下的动力响应,利用FLAC3D软件建立了一个岩体的力学参数随深度变化的压力型锚索体系模型。通过数值模拟方法,研究了锚索孔半径、沿注浆体轴向方向的位置、地震强度、初始张拉预应力大小对注浆体受到的压应力和接触面上剪应力时程分析的影响;研究结果表明,它们对注浆体受到的压应力时程曲线和接触面上的剪应力时程曲线影响很大。本研究具有较强的实用性,研究成果丰富了压力型锚索锚固机理内容,可为压力型锚索体系的抗震优化设计提供参考。

风化砂岩中压力型锚索锚固机理的拟静力分析

为更加精确地研究地震作用下风化砂岩中压力型锚索的锚固机理,根据集中力荷载作用在横观各向同性无限空间体内的应力解,结合拟静力简化方法推导出了圆形均布荷载作用下压力型锚索体系中锚索孔内砂浆体等效压应力解和锚固段砂浆与砂岩接触界面等效剪应力解,分析了砂岩弹性模量、泊松比、地震烈度、预应力荷载、承压板半径、锚索孔半径等因素对压力型锚索锚固效果的影响。研究结果表明:弹性模量、地震烈度、预应力荷载、承压板半径与等效应力分布曲线和应力峰值之间存在正相关关系;锚索孔半径与等效应力分布曲线和应力峰值之间存在负相关关系;砂岩泊松比与等效压应力分布曲线和压应力峰值之间存在正相关关系,但与等效剪应力分布曲线和剪应力峰值之间存在负相关关系。研究结果丰富了压力型锚索的锚固机理内容,可为实际工程加固边坡的抗震设计提供参考。

岩体风化程度对压力型锚索锚固机理影响的数值模拟研究

为了更加精确地研究岩体风化程度对锚索锚固效果的影响,采用FLAC3D软件对风化岩体中压力型锚索锚固段的应力状态进行了数值模拟研究。随着风化岩体的力学性质按线性函数梯度变化,重点分析了风化岩体线性变化的力学参数对锚索孔内注浆体的压应力和接触面上的剪应力的影响,使锚索锚固机理的数值模拟研究成果更好的服务于实际工程。

基于Kelvin解析解下压力型锚索的受力分析

结合弹塑性力学理论中Kelvin问题分析了锚索的锚固机理,推导了压力型锚索锚固段注浆体处压应力及剪应力的数值解,借助MATLAB软件得到了承压板半径、锚索孔半径及岩体泊松比对应力分布曲线影响的结论。研究结果丰富了压力型锚索锚固机理内容,可为压力型锚索设计提供参考。

圆形均布荷载下基于Boussinesq及Mindlin解的压力型锚索应力分析

为了从理论方面丰富压力型锚索的研究内容,结合Boussinesq解及Mindlin解的叠加解,推导了在圆形均布荷载作用下注浆体所受到的压应力表达式以及锚索孔壁所受到的剪应力表达式;探讨了承压板半径、锚索孔半径、预应力荷载大小及泊松比对压力型锚索锚固机理的影响。研究结果表明:应力分布曲线随着承压板半径或锚索孔半径的增加而变得平缓;应力值与预应力荷载大小成正比变化;随着岩体泊松比的增加,注浆体所受到的压应力分布曲线变得陡峭,而锚索孔壁所受到的剪应力分布曲线则变得平缓。研究成果可进一步为压力型锚索设计提供参考。

压力型锚索孔周边岩体动态响应的数值模拟分析

为了精确地深入研究压力型锚索的动态响应,利用FLAC3D软件建立了锚索孔周边岩体力学参数梯度变化的压力型锚索体系模型,数值模拟了地震荷载作用下压力型锚索孔周边岩体的动态应力,研究了垂直锚索孔壁的距离和沿注浆体轴向方向距离承压板的位置对锚索孔周边岩体的压应力和剪应力时程分析的影响。研究结果表明垂直锚索孔壁的距离和沿注浆体轴向方向距离承压板的位置对锚索孔周边岩体的压应力时程曲线和剪应力时程曲线影响比较大。研究结果丰富了压力型锚索锚固机理的动态响应内容,可为优化边坡工程中压力型锚索体系的抗震性能分析提供参考。

地震荷载与预应力值对压力型锚索锚固效果的影响

为进一步研究压力型锚索锚固机理,通过FLAC3D软件数值模拟分析了地震荷载与预应力荷载对压力型锚索锚固效果的影响。研究结果表明:在预应力荷载和地震荷载共同作用下,地震初期预应力荷载对锚索孔周边岩体应力的影响较小,地震中后期预应力荷载对锚索孔周边岩体应力基本无影响;不同强度的地震荷载对锚索孔周边岩体的应力影响比较大。

耦合效应下压力型锚索锚固机理的近似理论分析

为了更加精确地研究压力型锚索的锚固机理,基于锚索预应力与岩土体蠕变的耦合效应推导了锚索预应力方程。在此基础上根据Mindlin问题解,推导了耦合效应作用下锚索砂浆体的压应力和剪应力近似解,并考虑锚索预应力与岩土体蠕变之间的耦合效应进行了案例分析。研究结果表明:锚索预应力和砂浆体受到的应力峰值均按反幂函数随时间逐渐衰减并稳定;承压板的长宽比与压应力峰值之间存在正相关关系,与剪应力峰值之间存在负相关关系;岩土体的泊松比与应力峰值之间存在正相关关系。该成果丰富了压力型锚索锚固机理的理论研究,可为边坡锚固设计提供一定的理论依据。