破碎岩石锚固结构承载力学特性模型试验研究

为揭示破碎岩石锚固结构承载失稳机制,探索支护构件与破碎岩石相互作用下锚固结构内部应力演化规律,通过自主研制的试验系统开展不同预紧力下破碎岩石锚固结构的自稳及再承载模型试验,研究破碎岩石锚固结构承载力学特性与变形破坏特征,分析破碎岩石锚固结构自稳及再承载全过程预紧力对结构内部压力和锚杆锚托力时空响应的影响规律,探讨破碎岩石锚固结构自稳及再承载失稳机制,并从强化破碎岩石锚固结构内部力链网络角度出发,提出以恒高预紧力、强均压护表、高刚度及合理支护密度为核心的巷道冒顶防控理念。结果表明：破碎岩石锚固结构自稳的临界锚杆预紧力约为3 N·m,其自稳过程内部压力在上层中部出现突增,并向四周扩散维持稳定,而在下层中部出现突降,这与结构内部力链网络重分布密切相关。随着锚杆预紧力的增大,锚固结构内部压力突增更显著、锚托力突降数值有所减小,表明高预紧力的破碎岩石锚固结构容易形成强力链网络,低预紧力的破碎岩石锚固结构力链网络较弱且离散显著,难以自稳及承载。破碎岩石锚固结构承载过程中出现频繁的大幅应力跌落,预紧力越大的模型应力跌落数值越大,且最大承载位移往往大于其峰值位移,对应的荷载也低于峰值荷载。破碎岩石锚固...     

岩石扩底锚索抗拔承载力试验研究

针对普通岩石锚杆基础锚固性能差异大、疲劳寿命低、易发生脆性破坏等问题,提出一种新型岩石扩底锚索结构,以提高锚索的锚固抗拔承载能力。为深入了解岩石扩底锚索结构的受力性能,探索锚索承载能力的影响因素,对12根扩底锚索进行了现场极限抗拔承载力试验。结果表明,岩石扩底锚索具有较高的极限抗拔承载力,破坏形式为钢绞线的延性断裂;对锚索施加预拉力、增大扩底孔径可有效提高锚索的抗拔承载能力;中等风化以上的岩石基础更能发挥锚索的锚固效果,而在扩底段充分锚固时,增加直孔段锚固长度对锚索抗拔承载能力没有明显影响。     

探讨后锚固承载力非破坏试验方法

为了明确后锚固件抗拔承载力检测时所选取的试验方法,通过对相关规范的学习研究,本文就后锚固件抗拔承载力非破坏试验适用方法展开讨论,最终提出了不同的锚固件（拉结筋、植筋、锚栓）进行后锚固非破坏试验时所选取的规范和试验方法的建议。     

基于角度和深度的无机植筋承载力试验研究

目前植筋工程中多为非水平面的植筋,而关于植筋锚固的试验研究多局限于水平面,其他角度(如90°,135°,180°)的植筋锚固性能尚未涉及。针对这一现状,通过混凝土框架不同角度基材面上的植筋拉拔试验,归纳出两种典型的破坏模式,分析了其植筋锚固的受力机理,并探究了锚固深度及植筋角度对植筋承载力的影响。试验结果表明:该无机胶具有良好的植筋锚固性能,水平面、垂直面、135°面及180°面的安全锚固深度分别为7d、10d、15d、20d;且植筋承载力随着锚固深度的增加而增大,随着植筋角度的增大而减小。基于试验数据,引入承载力影响系数对各试验条件下的无机植筋承载力进行了分析,并进行了线性拟合,得到了承载力影响系数与锚固深度和植筋角度的定量关系式,可以适用于各种不同的工况。通过算例验证发现其理论计算值与试验结果值吻合较好,可将该计算式应用于植筋设计中。     

L型及J型地脚螺栓抗拔试验及理论分析

基于对国内外地脚螺栓抗拔承载力的归纳分析,针对不同锚固长度、锚固型式,本文分别开展了光圆型地脚螺栓、90°L型和180°J型地脚螺栓的抗拔承载力试验,并将试验结果与相关文献规范进行对比分析。试验表明,地脚螺栓在上拔荷载作用下,基于不同的锚固长度,有三种典型的破坏形式:(1)地脚螺栓达到抗拉承载力极限;(2)基础混凝土与地脚螺栓杆的粘结破坏;(3)圆锥形混凝土达到抗拉承载力极限。锚固长度为5d时,地脚螺栓抗拔承载力试验值约为理论值的40%～60%,锚固长度为10d,15d时,试验值约为理论值的20%～30%;且采取机械锚固措施的地脚螺栓可以极大地提高其抗拔承载力。地脚螺栓应变在混凝土内部分布是不均匀的,在混凝土表面处锚栓应变最大,随着锚固长度增加,应变逐渐减小。     

风力发电塔岩石地基中预应力自锁头锚杆抗疲劳试验研究

提出了一种新型预应力自锁头锚杆,靠自锁头和岩石间压紧摩擦锚固,并施加预应力减小锚杆的疲劳应力幅,自锁头锚杆可代替传统岩石锚杆用作基础和岩石间的锚固。分别进行了传统锚杆的疲劳试验和静力试验与自锁头锚杆的疲劳试验和静力试验,共4组试验。通过对试验结果的整理和分析发现,岩石自锁头锚杆的抗疲劳性能是传统锚杆的45倍,并比传统锚杆的极限抗拔承载力高。自锁头锚杆可以安全可靠地运用在岩石地基上的风力发电塔基础或类似的岩石地基抗疲劳领域。     

碳纤维板加固钢筋混凝土梁抗弯性能试验

选择不同的碳纤维板板宽、数量、有无锚固措施及不同的锚固方式等作为试验参数,对9根采用碳纤维板加固的钢筋混凝土梁进行了抗弯性能研究。试验结果表明:这些加固措施有效地提高了梁的抗弯极限承载力和刚度,较好地约束裂缝的发展,具有良好的加固效果。有良好锚固措施时,其抗弯承载力显著提高。     

专用预埋钢绞线吊件力学性能试验研究

为研究专用预埋钢绞线吊件与混凝土之间的粘结锚固强度，考虑不同锚固长度、弯折角度、末端形式对承载力的影响。对专用预埋钢绞线吊件进行了与混凝土粘结锚固强度的试验、三种拉拔承载力试验以及与圆钢吊环试验对比试验。通过试验确定了预埋钢绞线吊件与混凝土之间的粘结锚固强度。结果表明：钢绞线吊件的锚固长度达到40d(d为钢铰线直径)以上时，粘结锚固力会大于吊件强度，使钢绞线吊件发生屈服破坏，钢绞线吊件的弯折角度在120°～150°中间对钢绞线吊件承载力基本没有影响，钢绞线吊件的末端经过处理后破坏形态由脆性变为延性且承载力有所增加。结果表明，钢绞线吊件具有良好的力学性能，钢绞线吊件在承载力方面优于圆钢吊环。     

边坡锚杆拉拔模型试验研究

针对滇黔玄武岩地区的土质边坡情况,设计了边坡锚杆拉拔室内模型试验.试验获得了在固定拉拔力下,不同锚固长度的锚杆的荷载-位移曲线.并在注水情况下,得到了锚杆预应力随时间的变化曲线和锚杆位移随时间的变化曲线.试验研究结果表明,锚固长度与承载力间不是简单的线性关系,而存在一个临界锚固长度,在锚固长度大于临界锚固长度的情况下,增加锚固长度并不能提高抗拔极限承载力;水对锚杆承载力的影响非常大,     

煤巷层状顶板岩石钻进动态响应特性数值试验

层位组合和物理力学性质是锚杆支护煤巷顶板稳定性的重要影响因素,顶板锚固孔钻进装置对于不同岩石类型具有不同的动力响应,可间接反应岩层的厚度与强度。因此,为克服煤巷顶板岩层状况的隐蔽性问题,合理设计锚杆支护参数,防止出现冒顶问题,对较易发生冒顶事故的煤巷顶板岩石类型进行钻进特性数值试验,研究结果表明:煤巷顶板岩石钻进过程是不连续的,锚固孔的形成是"跳跃式"的;在岩石为均质条件下,钻进速度关系为:砂质泥岩粉砂岩泥岩砂岩,钻头所受阻力关系为:粉砂岩砂岩泥岩砂质泥岩。以上指标在钻进锚固孔过程中利用相关仪器进行监测,对于判别煤巷顶板锚固孔范围内岩石类型及厚度具有重要意义。     

深挖路堑下伏隧道锚围岩承载特性研究

针对油溪长江大桥北岸开挖路堑下伏隧道锚的特定工程地质背景,为研究该浅埋隧道锚围岩承载特性,通过围岩地质与力学特性评价、工程经验模型预测、有限差分数值模拟和现场模型试验验证的综合研究方法,对隧道锚围岩的变形承载特性开展了系统研究.研究结果表明:工程经验模型预测的承载力结果最低,为10.2倍设计荷载;模型试验加载获得的极限...     

隧道锚承载特性、变形破坏特征及典型案例分析

通过对国内81座悬索桥锚碇形式的统计分析,同时结合国内外研究资料,分析了目前我国隧道锚应用现状和发展趋势,总结了目前隧道锚在承载变形特征、破坏模式及抗拔力计算等方面的研究现状。介绍了课题组在软岩地层中开展的四次缩尺模型试验,验证了在软岩地层中修建隧道锚的可行性,明确了影响软岩隧道锚稳定性的关键因素。认为以下4个方向是今后研究的重点:(1)研究软岩隧道锚传力机制,探讨软岩隧道锚的破坏形态和长期稳定性;(2)针对不同的破坏模式,研究相应的加固措施;(3)掌握破坏面上应力分布状态是计算锚碇系统承载能力的关键;(4)模型试验和离散元等数值模拟相结合,研究隧道锚在主缆拉力作用下的变形-破裂-失稳演化过程。     

浅埋软岩隧道式锚碇稳定性原位模型试验研究

为了研究高拉拔荷载作用下浅埋软岩(泥岩)隧道式锚碇的稳定性(强度特性、变形规律及长期稳定性),以某在建的长江大桥隧道式锚碇工程为依托,开展了缩尺比例为1∶10的浅埋软岩(泥岩)隧道式锚碇原位模型试验(蠕变试验、极限破坏试验)。研究发现:浅埋软岩(泥岩)隧道式锚碇具有较高的承载能力,在设计荷载甚至在高于设计荷载几倍的荷载作用的情况下,其蠕变变形呈现出基本上趋于稳定的趋势,具有一定的长期稳定性。其破坏模式为锚塞体上方的岩体破裂成块体状,锚塞体下方沿与岩体接触面产生整体错动,破坏的下边界为锚塞体与岩体的接触带,锚塞体混凝土未发生破坏。此外,还探讨了在高拉拔荷载作用下,锚塞体地表围岩蠕变变形的空间分布规律以及锚塞体地表围岩、深部围岩各部位的变形规律。研究成果可为类似的工程提供参考和借鉴。     

锚杆加固散粒体的作用机制研究

采用细观数值模拟的方法研究岩土工程中散粒体锚杆加固的作用机制,基于随机模拟技术建立加锚散粒体的三维随机颗粒模型,采用颗粒形状系数控制颗粒表面的不均匀起伏程度,基于修正的增广Lagrangian算法的非线性接触算法模拟颗粒之间、颗粒与锚固体、颗粒与承托结构的相互接触,颗粒的物理力学性质服从Weibull概率分布,采用细观损伤软化模型描述颗粒的变形和破碎。分别建立散粒体和加锚散粒体的三轴数字试样,采用位移加载来进行不同围压下的常规三轴剪切试验,研究不同加锚密度对散粒体工程力学特性的影响。数值模拟结果表明:锚杆加固的作用机制为锚固体与颗粒紧密接触、相互咬合形成摩擦阻力,承托结构形成对颗粒体的径向助力,锚杆与其附近的颗粒形成锚固区;锚杆加固能显著提高散粒体的抗剪强度和整体性,峰值主应力差提高37.8%～88.8%,初始模量提高37.4%～93.2%,内摩擦角提高13.3%～24.2%。     

虎跳峡金沙江大桥隧道锚现场模型试验研究

香丽高速虎跳峡金沙江大桥香格里拉岸采用隧道式锚碇,为了全面认识隧道锚的受力变形特性及安全稳定性,本文依据相似原理开展了与隧道锚实际受力状态相适应的缩尺模型试验,研究了现场试验加载及测试方法,获得了各级加载荷载下的位移、应力和应变结果,试验成果表明:在9.5P荷载下,模型锚基本处于线弹性阶段,锚体和围岩变形均较小,锚体的变形以夹持围岩一起变形为主,而锚/岩接触面的错动变形很小。受夹持效应的影响,锚体后部1/3范围的围岩承受了约一半荷载,是受力的关键部位。综合承载力、变形和应力状态分析结果可知,该隧道锚稳定性较好。     

下卧软弱夹层的软岩隧道式锚碇承载特性研究

为了研究下卧有软弱夹层的软岩隧道锚的承载特性,以拟建的某大桥隧道锚工程为依托,开展缩尺比例为1∶10的隧道锚原位模型试验。通过对模型锚开展荷载试验、蠕变试验和破坏试验等,隧道锚在下卧有软弱夹层的软弱围岩(泥岩)中,是具有一定的承载能力和长期稳定性的。该类隧道锚的拉力向和锚塞体前部的铅直向的地表围岩变形曲线以隧道锚中心轴线为对称轴分别近似呈现出"M"形和"倒V"形,铅直向地表围岩变形从锚塞体前端至后端逐渐减小。对于深部围岩变形,该类隧道锚在拉力向的变形控制应以锚间深部岩体变形为主,在铅直向的变形控制应以锚塞体前部深部围岩变形为主。此外,研究还得出下卧有软弱夹层的软岩隧道锚的破坏模式。研究成果可为类似的隧道锚工程的设计、施工等提供参考和借鉴。     

悬索桥隧道式锚碇系统力学行为研究

根据悬索桥隧道式锚碇系统数值模拟结果，通过现场原位相似模型试验进行验证，研究了锚碇系统的力学行为特征、变形机制及稳定状态。结果表明，在主缆张拉和运营阶段，围岩对锚碇的夹持作用是以锚碇前底板为支点来抵抗锚碇体后部向上转动和向前滑移。岩锚初始预应力、自由段长度、外部荷载量值控制着锚索及锚碇在锚碇系统中参与的荷载贡献值和作用时机。锚碇体倾角、长度、放大角、接触界面粗糙度及结合程度影响锚碇位移和系统的稳定性。     

预应力锚索锚固段应力分布影响因素分析

采用有限元法,研究预应力锚索锚固段应力分布的影响因素。讨论荷载作用下预应力锚索锚固段应力分布规律,分析荷载大小、被加固岩土体性质、锚固段长度、锚固体直径等因素对预应力锚索锚固段应力分布规律的影响。分析表明,预应力锚索锚固段应力分布非常不均匀;岩石越坚硬,锚固段应力分布越集中,岩石越松软,应力分布越均匀;锚固长度达到一定数值时,再增加锚固长度,只能导致锚索材料的浪费,而对承载能力的提高帮助不大;锚固体的直径越小,锚固段应力分布的峰值越大,应力分布越不均匀,锚固体的直径越大,应力的峰值越小,应力分布越均匀;锚固较硬的岩体,宜选用直径较粗锚固长度较短的锚索,而锚固较软的岩土体,宜选用直径较细锚固长度较大的锚索。     

预应力锚索加固技术的力学行为与群锚效应分析

预应力锚吲技术是现代岩土工程加固技术的重要手段。通过对锚索、灌注锚固体和锚孔周围岩土体进行三维弹塑性有限元分析，研究了锚索、锚固体、岩体的轴向应力分布规律，以及锚固体与岩体中的剪应力、锚固体的位移和塑性区的变化趋势：并对群锚效应下锚固体的位移、正应力、剪应力的影响范围进行了分析，探讨了考虑群锚效应下锚索间距的布置原则，为在锚固工程中合理施锚和优化布锚提供了依据。     

某高层住宅桩基设计及检测

结合一个工程实例 ,对人工挖孔嵌岩桩的承载力计算方法以及适用条件进行了讨论 ,介绍了岩基载荷试验在确定桩基持力层承载力中的应用 ,以及点荷载法在复杂地质条件下判定桩基持力层中的应用