基于尖点突变理论的隧道工程压力锚杆稳定性研究

以压力锚杆为研究对象,针对隧道工程压力锚杆支护的复杂性建立力学模型,利用突变理论的基本公式推导出压力锚杆几何失稳的尖点突变模型,通过工程实例验算与实测对比的方式对推导出的尖点突变模型进行验证。研究结果表明:利用突变理论的尖点突变模型分析隧道压力锚杆稳定性可行;锚杆注浆固化形成一定的连续承载拱圈的同时水平力Q协助发挥锚杆的剩余强度,且越靠近锚杆中点作用效果越显著。可反馈指导隧道建设中压力锚杆布设长度、注浆位置、加固深度、锚杆应力及为现场监测点位置提供理论依据。

压力型抗浮锚杆承载体在建筑物抗浮工程中的应用

对抗浮锚杆而言,与拉力型锚杆相比,压力型锚杆具有耐久性好、张拉锁定时对建筑物的防水结构影响小的特点,因而有其独特的优势和适用性。但是关于压力型锚杆的承载体,现行规范或图集中没有相对的统一标准,对压力型锚杆的的设计和施工造成一定的影响。文章依托工程实例,结合设计要求及相关规范对压力型抗浮锚杆的承载体进行优化设计。改进后的承载体以钢板作为承载体核心构件,以利于加工和现场使用为指导,变传统的T型锚设计为U型锚设计。在具体工程应用中达到良好的效果,为压力型锚杆承载体的推广应用提供了成功范例。

压力型锚杆应力松弛后再加固的边坡特性研究

文章采用FLAC3D软件模拟压力型锚杆支护边坡的模型,分析了压力型锚杆应力松弛后再加固的边坡土体应力及位移特性,结果表明:边坡土体应力、位移变形均随着锚固力的增大而减小;边坡土体变形为弹塑性变形,但仍可以通过多次施加预应力维持边坡稳定。

关于某项目压力型预应力抗浮锚杆极限抗拔承载力检测试验结果的分析

针对某项目试验锚杆工程检测,就试验锚杆抗拔承载力偏小的情况查找原因,通过对锚杆周围土层的侧阻力、各构件强度及锚杆端部应力计算分析,结合实际施工工艺,得出锚杆抗拔承载力偏小是由于锚杆端部承载体尺寸偏小导致端部浆体在较高应力下被破坏,其原因涉及到设计要求不够详细、施工工艺有难度等方面,从而提出压力型锚杆施工质量控制的几条建议。

杭州某工程压力型预应力抗浮锚杆设计及施工研究

以杭州某工程为例,通过设计计算、构造形式、施工及验收,探索在满足《建筑工程抗浮技术标准》(JGJ476—2019)的规定下,压力型预应力抗浮锚杆在地下室抗浮设计中的应用,为今后类似项目提供参考。

压力型锚杆锚固段的应力分布规律研究

根据Kelvin解,推导了压力型锚杆锚固段的弹性黏结应力和正应力分布方程。在推导过程中,考虑了三向应力状态对锚固段黏结应力的提高作用。经过与现场试验实测数据的对比分析,验证了理论计算公式的可靠性。采用软质岩体条件下的参数,对锚固段应力分布进行了计算,总结了岩石条件下锚固段应力分布特点,并分析了各种岩土参数变化对锚固段应力分布的影响,为压力型锚杆的进一步理论研究和工程实践提供了基础。

压力型锚杆力学性能模型试验研究

为了研究在软质沉积岩条件下压力型锚杆的力学性能,进行了缩尺模型试验。设计的试验锚杆构造良好,模拟的承载体和无黏结形式简单可靠。通过设计不同的锚固段长度,试验获得了岩石条件下压力型锚杆的荷载-位移全曲线。与相同条件的普通拉力型锚索对比,压力型锚杆体现出优秀的抗拔极限承载力、良好的位移延性特征和残余强度;在归纳压力型锚杆破坏模式的基础上提出最佳锚固长度的基本范围,并按理论解进行了算例验证,计算结果与试验结果吻合良好。模型试验对压力型锚杆的力学性能进行了较深入探索,可供相关理论研究、科学试验和工程实践参考。

基于能量原理的压力型锚杆数值模拟计算

根据能量原理,推导了压力型锚杆的轴力与位移计算式。其中锚固体与周围土层的黏结力计算采用弹塑性剪切位移模型,并考虑因位移过大而发生土层卸荷的情况。提出了最小势能原理在压力型锚杆问题中的应用方法,并给出了能量方程的程序求解流程。最后通过算例分析了压力型锚杆在各级荷载下的轴力、位移以及剪应力分布情况,进一步讨论了压力型锚杆的荷载-位移曲线,计算了压力型锚杆极限锚固长度。得出的结论:①压力型锚杆在大部分荷载下都处于弹性工作阶段,一旦进入塑性状态,就表明即将达到承载力极限;②考虑土层卸荷情况的锚固体能量传递理论可以解释压力型锚杆极限锚固长度的存在。

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。

压力型锚杆抗拔能力模拟实验研究

压力型锚杆的应变分布情况反映锚杆损伤破坏位置,利用3次实验室小比例尺模型进行拉拔试验,可以对锚杆的应变分布等进行研究,取得合理的结果。(1)对各级拉拔荷载作用下的锚杆顶部位移进行记录分析,得到了拉力顶部位移与拉力关系图,其曲线的形态说明拉力达到一定程度将引起位移的迅速增加;(2)对锚杆各部位直径增加量做了分析,发现在离承压板锚杆一定位置处直径增加量最大;(3)对锚杆的轴向应变、径向应变的数值和分布情况进行了对比,发现轴向应变是锚杆应变的主要形式,但轴向应变、径向应变分布规律基本一致,都随远离承压位置呈负指数衰减。因此,在提高锚杆的锚固效果方面,减小锚杆承压板附近的形变是一个有效的途径。

压力型锚杆锚固段锚固效应特性分析

压力型锚杆作为新型锚杆型式,克服了拉力型锚杆黏结应力峰值突出、防腐性能较差、杆体无法拆除等性能缺陷,具有独特传力机制和良好工作性能。利用无限体内一点受集中力作用的Love位移与应力函数解,推导出浆体与岩土体界面间的位移及剪应力分布曲线,以及通过使用Mathmatica及Matlab等数学工具求出锚固体周边岩土体内各点的位移等值线,并采用Ansys数值模拟方法进行验证,得出压力型锚杆锚固段的锚固效应特性。

压力分散型抗浮锚杆技术及其工程应用

结合实际工程,对压力分散型抗浮锚杆试验、设计、施工及检测方面的技术难点进行了深入的探讨。压力分散型锚杆,特别是U型环绕承载体锚杆具有良好的耐久性,锚固效率高,有利于地下结构的应力与变形协调,减少工程造价,作为永久性抗浮锚杆具有明显的技术优势。压力分散型锚杆仅在设计荷载下各单元锚杆承担相同的荷载,压力分散型锚杆的张拉试验应采用等荷载同步张拉方法。

压力型锚杆支护滑坡的地震动力响应特性研究

为研究地震作用下锚固滑坡的动力响应特征及压力型锚杆的受力机制,采用ABAQUS有限元软件建立了压力型锚杆联合格构梁支护的锚固滑坡模型,在此基础上,分析了锚固滑坡的加速度响应规律、地震动参数对加速度响应的影响以及压力型锚杆的受力特征等。结果表明:地震作用下锚固滑坡具有明显的高程放大效应,坡顶响应最强;不同类型的地震波作用时,由于其频谱特性的差异,锚固滑坡的加速度响应不同,锚固滑坡对输入地震波的低频段存在放大作用,对高频段具有滤波作用;随地震波幅值的增大,锚固滑坡的加速度响应呈先减小后增大的趋势。对于同一根锚杆而言,锚杆杆体轴力分布较均匀;对于同列不同排的锚杆而言,各排锚杆杆体的轴力值差异较大,自上而下呈"C"型分布,底排锚杆和顶排锚杆承担大部分荷载。研究结果对于压力型锚杆支护滑坡的抗震设计具有一定的指导意义。

压力型锚杆临界锚固长度的解析解

考虑压力型锚杆灌浆体因受压产生径向膨胀的影响,对压力型锚杆锚固段进行受力分析,推导其极限抗拔承载力与临界锚固长度的计算公式,并分析灌浆体弹性模量、灌浆体泊松比、岩体弹性模量、钻孔直径及筋体直径等参数对压力型锚杆临界锚固长度和临界长径比的影响.结果表明:极限抗拔承载力随着锚固段长度的增加而增加,达到临界锚固长度后趋于稳定;宜取临界锚固长度理论计算值的65%作为优化的工程临界锚固长度值.

全长压力型后张预应力抗浮锚杆结构设计研究

目前预应力抗浮锚杆存在施工工艺复杂、渗水隐患大、工程造价高等问题,限制了其在工程中的运用。介绍了一种全长压力型后张预应力抗浮锚杆,此预应力抗浮锚杆通过在锚杆顶端设置预应力传递装置,将地下室底板受到的水浮力传递给锚杆;该预应力传递装置一方面为预应力筋提供张拉平台,另一方面承担锚杆在地下室底板中的锚固。预应力抗浮锚杆在地下室底板混凝土浇筑前完成张拉,保持了地下室底板的完整性,消除了渗水隐患。最后对此预应力抗浮锚杆设计的关键技术进行了研究。

压力型与拉力型锚杆工作性状的室内足尺模型对比试验研究

基于室内足尺模型试验对比研究压力型和拉力型锚杆的工作性状,给出锚固体轴向应变的分布特点,验证基于Mindlin问题位移解推导出的压力型锚杆锚固段应力分布理论解的可行性,分析了在试验条件锚杆的极限承载力及破坏形式。试验结果表明,拉力型锚固段处于受拉状态,轴向应变值最大值发生在张拉端附近,距离张拉端越远应变值越小;压力型锚杆的锚固段处于受压状态,轴向应变值最大值发生在承载体附近,距离承载体越远应变值越小;拉力型锚杆破坏形式为锚固段注浆体与岩土层间的粘结滑移破坏,压力型锚杆的破坏形式为承载体附近锚杆周围土体剪胀破坏;压力型锚杆极限承载力较之拉力型锚杆在相同条件下有明显提高;实测值与基于Mindlin问题的位移解推导出的压力型锚杆锚固段应力分布理论解较吻合。

压力型锚杆锚固段荷载传递机理研究

利用弹性力学理论分别计算了锚固体因轴向压缩导致径向膨胀而产生的径向应变以及锚孔因锚固体挤压周围岩体产生的径向应变。根据锚固体与周围岩土体变形协调假定,导出了压力型锚杆锚固段径向应力、轴向应力、剪应力分布的理论解,并对压力型锚杆足尺模型进行了试验。结果表明:锚固体轴向应变实测值与理论计算值比较吻合,验证了理论解的可靠性。基于上述理论解确定了有效锚固长度,分析了岩土体弹性模量与注浆换算弹性模量比值E/Ea、锚固力F、抗剪强度指标c、φ等岩土体力学参数对有效锚固长度的影响。结果表明:E/Ea值和c、φ值越小、F值越大,所需有效锚固长度越大。

分级荷载下压力型土层锚杆承载特性试验研究

通过室内模型试验,模拟了人工土质边坡中压力型锚杆在地面荷载作用下的工作状态,研究了分级荷载作用下各层锚杆的轴向应变特征及其随荷载作用时间的变化规律.结果表明:对于人工边坡,地面荷载作用的最危险阶段出现在荷载传递过程中,边坡的压实过程也会使锚杆承受额外荷载.小荷载作用时,处于被压实范围土体内的底层锚杆在压实作用下整体发生向下的位移,基本不受轴向力,处于压实范围外的上层和中层锚杆锚固段分担由于滑坡体发生向下相对位移而引起的较小拉力;中级荷载作用时,土体仍然处于被压实过程,各层锚杆的轴向应变沿长度分布变化不大;高荷载作用下,各层锚杆锚固段逐渐起到了加固边坡的作用,整个锚固系统共同承担坡体的下滑力,直至最后发生破坏.

基于Mindlin解的压力型锚杆锚固段的受力分析

假设锚杆为与周围介质相同的材料,视锚杆作用的岩土体为弹性半空间位移体;基于Mindlin位移解,求出集中力作用下周围岩土体沿锚固体的轴向位移;根据压力型锚杆锚固段的受力状态,计算锚固体在轴向荷载作用下压缩变形,利用锚固体与周围岩土体变形协调假定,推导出锚固段轴向应力和剪应力分布的理论解。经过与已有现场试验实测数据对比分析,验证了理论解的可行性,并在此基础上讨论了相关岩土参数对锚固段轴向应力和剪应力的影响。锚杆现场试验和理论分析结果表明:压力型锚杆的锚固段所受轴向应力和剪应力与锚固力成正比;压力型锚杆的锚固段所受剪应力的分布形式受周围岩土体弹模、泊松比以及锚固体与周围岩土体界面的内摩擦角等因素的影响。其中周围岩土体的弹模影响最大。

压力分散型锚杆力学特征影响因素的数值分析

采用FLAC3D计算程序系统研究了压力分散型锚杆受力在预应力、单元锚固长度、承载体个数、岩石弹性模量等影响因素下的变化规律,获得了压力分散型锚杆应以最后一个锚单元为标准进行设计的结论,并提出了具体预应力条件下的最优单元锚固长度、最优承载体个数。工程实践结果表明,该方法可靠且效果良好。