抗拔桩与承压型囊式扩体锚杆性价比浅析

对建(构)筑物抗浮工程两种常用锚固体钢筋混凝土抗拔桩和承压型囊式扩体锚杆设计计算理论进行了研究和梳理;并结合北京某一实际工程案例,对两种抗浮锚固体在设计中的可靠性、适用性和经济性进行对比分析。结果表明,在天然地基承载力满足基底压力要求,地基土层构成情况相同,两种抗浮锚固体提供相同抗力的条件下,承压型囊式扩体锚杆综合性价比优于钢筋混凝土抗拔桩,仅工程造价就可以节省20%左右,可为抗浮工程锚固设计时的锚固体方案比选提供借鉴与参考。

新城金矿破碎岩体巷道涨壳端锚中空注浆锚索支护试验

针对现有水泥注浆锚索施工工艺复杂、养护前期承载力差,无法在支护初期提供预紧力问题,选用涨壳端锚中空注浆锚索对新城金矿深部破碎围岩巷道进行加固支护。为验证该支护方法的支护能力和效果,分别在新城金矿9-3中段下盘运输巷和9-8中段斜坡道上坡段进行井下工业试验。试验结果表明,涨壳端锚中空注浆锚索锚固力在310 kN左右,并可在安装张拉后立即承载预定预紧力,支护效果优于传统注浆锚索。

循环荷载作用下抗浮多铃型扩体锚杆拔出模型试验

为研究地下水位变动导致锚杆抗拔性能劣化的原因,提高扩体锚杆在抗浮过程中的锚固性能,首先,通过单次拉拔试验,得出不同埋深情况下多铃型扩体锚杆拔出过程中承载性能的变化情况;然后,根据单次拉拔试验得出的抗拔极限承载力进行循环试验,在不同循环荷载比、循环次数和循环频率下,探索多铃型扩体锚杆承载性能演化机制;最后,利用图像粒子测速法(PIV)分析周围土体变形机制,得出单次拉拔及循环荷载作用下周围土体位移的变化特性。结果表明:铃型扩体锚杆拔出过程中轴力-位移曲线大致分为弹性、震荡和破坏3个阶段,且随着埋深增加,锚杆的抗拔极限承载力和土体位移逐步递增;在循环荷载作用下,增加循环荷载比、循环次数以及循环频率均会降低锚杆锚固性能。

高压旋喷扩径锚索在深厚填土基坑中的研究与应用

众所周知对于支护深度超过15m且土层为深厚填土层的基坑,支护形式往往采用大直径的支护桩结合内支撑(斜撑)进行支护,圬工量大且影响后期主体结构施工,如何在深厚填土中发挥锚索的有效拉拔力一直是岩土工程界研究的方向。高压旋喷扩径锚索是一项新兴的支护方法,主要是运用高压旋喷技术对软弱土层进行处理,将钢绞线放置孔内后喷射水泥浆形成锚拉体系,从而在钢筋锚固段底部产生扩大头锚固体,它不同于普通锚索,能够适用于各种地层。本文以成都某深厚填土基坑为例,通过多组原位试验研究分析不同锚固长度的旋喷扩体锚索的实际抗拔力,让设计人员对填土中旋喷扩径锚索的实际抗拔力有了更进一步的了解,为填土中旋喷扩径锚索的拉力值提供了工程类比经验。

球扩式介入主动脉瓣膜支架的抗迁移力学行为

目的 研究球扩式主动脉瓣膜支架植入后的抗迁移力学行为。方法 建立球扩式瓣膜支架介入主动脉瓣膜后的抗迁移力学模型,采用数值模拟方法研究不同瓣环椭圆率、摩擦因数、瓣膜支架材料及自体瓣叶钙化情况对瓣膜支架抗迁移力的影响规律。结果 当主动脉瓣环椭圆率为0.2、0.3、0.4、0.5时,对应的最大抗迁移力分别为12.37、10.94、8.50、4.75 N;当摩擦因数为0.1、0.2、0.3时,瓣膜支架的最大抗迁移力分别为8.98、11.00、13.10 N;L605钴铬合金制成的瓣膜支架的锚定性要优于316L不锈钢制成瓣膜支架的锚定性,其对应的最大抗迁移力分别为13.10、9.82 N;当自体瓣叶发生钙化时,最大抗迁移力为13.1 N,而未钙化时最大抗迁移力仅为5.51 N,相比而言降低了57.9%。结论 随着主动脉瓣瓣环椭圆率不断增大,瓣膜支架的锚定性逐渐降低;随着瓣膜支架与组织间的摩擦因数不断增大,最大抗迁移力也不断增大;L605钴铬合金制成的瓣膜支架比316L不锈钢制成瓣膜支架的锚定性能优异;瓣膜发生钙化情况下瓣膜支架的锚定性要优于未发生钙化时的锚定性。研究结果为抗迁移瓣膜支架的结构设计和临床选择提供重要的科学依据。

梁锚结构加固浅埋隧道洞口软弱地层的承载特性研究

针对隧道洞口埋深浅且软弱围岩稳定性差这一问题,提出在地表增设混凝土框架梁,设置扩大头锚杆与框架梁连接并深入软弱围岩,运用数值模拟分析“混凝土框架梁-扩大头锚杆”结构加固软弱地层后的力学特性。研究结果表明:采用“混凝土框架梁-扩大头锚杆”加固隧道洞口软弱地层,k=0.4时,相比于没有加固对照模型,隧道最大拱顶沉降值下降68.7%,隧道最大边墙收敛值下降15.1%,初期支护最大等效应力减小12.7%;建立不同加固区围岩松动压力分散系数k下的数值模型,通过拱顶沉降结果与加固区围岩松动压力分散系数的线性拟合,提出采用加固结构后的隧道拱顶沉降规律与围岩松动压力计算方法。

滨海基坑穿越软土压力型锚杆现场试验研究

青岛胶州湾北岸广泛分布厚层海相沼泽化软黏土,为研究穿越厚层软土时压力型锚杆的适用性,开展了压力分散型锚杆、拉力型锚杆和承压型囊式扩体锚杆的现场对比试验。试验结果表明,压力分散型和承压型囊式扩体锚杆极限承载力离散性较大,难以满足锚杆验收标准;相对于极限粘结强度和局部受压承载力,锚杆成孔曲率导致的锚固体整体失稳可能是穿越厚层软土的压力型锚杆极限承载力不足的主要原因;对滨海基坑工程中穿越软土的预应力锚杆,建议优先采用拉力型锚杆。

湿陷性黄土地区扩体锚索拉拔试验分析

我国西北地区存在广阔的湿陷性黄土场地,虽然扩体锚索技术是近年来国内外岩土工程界的热点锚索技术,但是关于湿陷性黄土扩体锚索的现行研究较少。文章选择某湿陷性黄土边坡支护工程实例,对3根一组的扩体锚索进行拉拔试验,试验结果表明:扩体锚索在湿陷性黄土中具有较好的适用性,不仅可以节约锚杆材料的使用,而且能够提高其承载力,研究结果可为类似工程基坑支护设计提供参考。

压力型扩体桩锚新型支护体系应用分析

为消除基坑开挖对周边既有地下管线及构筑物影响,提出采用压力型扩体桩锚新型支护体系替代传统支护结构。以实际工程为例,采用有限元分析,通过与常规内支撑、桩锚工艺对比,验证了压力型扩体桩锚方案的优越性。

轴向推进式水力油管锚定器的研制与应用

油管锚定工具是带有封隔器的措施管柱密封可靠、安全施工的保证。针对现有油管锚定器易出现卡钻、无法通过套管变形段、不利于突发事故处理等问题,研制了轴向推进式水力油管锚定器。该轴向推进式水力油管锚定器改变了现有径向辐射状多活塞式锚爪结构的油管锚定器锚定机理,采用了环形轴向水力活塞推动锥体轴向位移来扩张卡瓦实现油管卡定的油管锚定原理,其锚定性能、耐压能力及安全性能得到了全面提高,同时扩大了适用范围。中原油田进行了8井次的压裂、酸化试验,均起到了对管柱的锚定作用,保证了整个施工过程封隔器密封可靠,成功率100%,可进一步推广应用。

扩大头锚索在饱和粉细砂层中的受力特性

对于特殊复杂的地质条件以及对变形要求较高的地下工程,扩大头预应力锚索有效利用扩大头前端土体抗力,提高锚索的承载能力和支护结构的抗变形能力,是一种较为理想的支护方式。扩大头锚索的理论研究与设计滞后于工程经验,基于弹性理论,通过研究扩大头前端土体受力状态与土压力的关系以及锚固土体接触面的应力状态,分析了土层变形过程中锚索的受力特性,建立了扩大头预应力锚索在土体变形过程中的力学模型,通过实例验证了公式的适用性,为研究与评估施工过程中扩大头锚索的整体受力情况提供了新的思路。

膨胀土地层扩底锚杆试验研究

文献与调查结果表明,膨胀土中水的浸入与反复胀缩性会导致该土层中粘结式锚杆锚固力降低。已有资料显示,扩底锚杆可以提高其锚固力。据此,作者自主研制了一套扩孔器,采用液(气)动式张拉系统,可适用于液、气循环两种成孔工艺。利用该仪器进行了膨胀土地层扩底锚杆试验,结果表明浇注完毕后未经降雨影响的试验锚杆,扩底比非扩底提高不多;但降雨浸泡后,非扩底锚杆锚固力会大幅度下降,扩底锚杆锚固力下降不明显,说明扩底锚杆在膨胀土地层中的应用是成功的。

地下大型污水池爆扩抗浮锚固结构设计与应用

通过综合分析各种地下工程的抗浮加固方式,提出爆破扩孔变截面抗浮锚杆结构型式,以提高地下池体的抗浮能力,并保证池体尽快投入生产。采用变截面结构锚固孔,利用锚固段和孔底扩大头的端头效应,可提供足够的锚固抗拔力,同时可减少锚固深度及孔径,提高施工效率。爆破扩孔则是利用炸药爆炸时产生的爆轰作用,对锚固孔周围土体迅速挤压,扩大锚固孔断面,提高土体力学性能及与锚固体间的黏结强度,从而显著提高抗浮锚杆的抗拔力。应用情况表明:将抗浮锚杆与爆破扩孔相结合进行地下大型工程的抗浮抢险加固,是一种经济高效的抗浮加固形式,可为同类地下工程抗浮加固设计和施工提供借鉴。

膨胀管斜向器的研究与应用

为了解决常规机械开窗导斜器在使用中存在的悬挂力小、固定不牢固以及导斜面容易出现下滑等问题,研制了新型膨胀管斜向器。新型斜向器由膨胀管锚定器及导斜开窗一体化工具组成,锚定器通过密封橡胶锚定,能精确确定开窗位置和开窗方位,膨胀后压缩多个密封橡胶带,锚定力达700 kN以上,且减少了打水泥塞工序,缩短了施工周期,减少了作业施工费用。在明416井的现场试验中,101.6 mm套管悬挂器深度1 320 m,新人工井底1 714 m,投产后日产液23 m3,日产油3.4 t。

某膨胀土挖方边坡的综合处治

结合膨胀土挖方边坡治理实例,对包括膨胀土边坡支护理念问题、膨胀土强度取值问题、边坡稳定性分析及优化设计问题、扩底锚杆工艺及其试验研究问题、坡面防护问题等进行研究,其中对膨胀土地层扩底锚杆试验研究表明,浇筑完毕后未经降雨影响的试验锚杆,扩底锚杆比非扩底锚杆锚固力提高不多;但降雨浸泡后,非扩底锚杆锚固力会大幅度下降,扩底锚杆锚固力下降不明显,说明扩底锚杆在膨胀土地层中的应用是成功的。

抗浮锚杆的抗拔承载力分析和数值模拟

近几十年来,土层锚杆技术在水工建筑、高耸结构、深基坑工程及边坡工程中得到广泛应用,尤其是端头扩大型锚杆的不断改进和应用,它不仅可利用锚固段和孔底扩大头的端头效应提供足够的锚固抗拔力,同时可减少锚固深度及孔径和上拔位移量,因此具有广泛的适用性。针对将扩大头锚杆作为抗浮锚杆应用于地下工程中的情形,提出了极限抗拔承载力的计算公式。基于算例分析和数值模拟进一步对其进行验证,结果表明了该理论公式的有效性和适用性,并对极限抗拔承载力的影响因素进行讨论,对建筑结构的地下抗浮锚杆的设计有很好的借鉴作用。

新型伞式自扩锚的试制及其拉拔试验研究

首次通过新型伞式自扩锚的设计制作、拉拔试验及其与螺旋锚的对比试验研究，分析了伞式自扩锚的拉拔试验荷载位移曲线特征，提出伞式自扩锚的自扩过程可以分为三个阶段，探讨了伞式自扩锚的自扩机理。发现在拉拔荷载作用下，伞式自扩锚可以在土体中自行扩大锚固端，并形成伞状结构，大幅度提高其抗拔力。最后对本课题进一步研究提出建议。

扩大头锚杆研究进展综述

扩大头锚杆技术作为一种经济有效的支护方式,被广泛应用于工程建设中,其承载性能优良,在工程地质条件较差、对变形控制要求高的实际工程中发挥着重要作用,然而,目前还没有对这一类型锚杆做过全面系统的梳理。从扩大头锚杆类型、适用性、承载特性、破坏模式、参数选取5个方面综述了近年来扩大头锚杆的主要研究成果,得到如下认识:新型扩大头锚杆的类型较多,大部分不依赖扩孔技术,施工便捷,但新型扩大头锚杆的适用范围相对较窄,一般仅适用于软土地层。常规扩大头锚杆的适用性相较于普通锚杆要广泛,在软弱土地层中也能发挥较好的支护效果,但在黄土、膨胀土和冻土等特殊土地层中的适用性还有待研究。极限承载力是扩大头锚杆承载特性方面的核心内容,但已有理论存在经验值过多、经验系数取值范围大、计算公式尚未形成统一认识的缺陷,同时关于扩大头锚杆轴力、剪应力的研究仍属于扩大头锚杆承载特性的研究空白区。对于扩大头锚的破坏模式,已有研究多是对试验现象的阐述说明,缺乏对现象背后力学机理的解释。扩大头锚杆本身具备较多的可研究参数,目前研究主要集中在扩大头长度和直径,缺乏如扩孔段数、锚固角等各参数以及参数之间的组合研究。

充气锚杆扩大头的位移特性及其抗拔承载力试验研究

通过充气锚杆与普通锚杆室内对比模型试验,研究了充气锚杆扩大头对位移特性与极限抗拔承载力的影响,并获得不同埋深下和不同气压下充气锚杆与普通锚杆的荷载-位移曲线。试验结果表明:相同埋深下,充气锚杆比普通锚杆极限承载力大大提高,其相应的位移也随之提高;不同埋深下,充气锚杆扩大头部分所承担的极限抗拔承载力占总极限承载力的比例均大于80%,且随着埋置深度的增加,其所占比例呈减小趋势;在不同气压下,充气锚杆扩大头部分所承担的极限抗拔承载力占总极限承载力的比例为72.6%~84.6%,且随着气压的增大,其所占比例随之增大;回归分析结果表明,充气锚杆在抗拔过程中位移与荷载呈指数函数关系。

锚杆锚固特性试验研究

对不同的锚杆类型在不同条件下进行锚固力拉拨试验,得出了不同类型锚杆的锚固特性,特别是对影响砂浆锚杆锚固力的各种因素,如水灰比、灰砂比、龄期、杆体强度进行了试验研究,为巷道及采场进行锚杆支护提供了试验参数。