玄武岩纤维增强锚杆加固混合土室内拉拔试验研究

玄武岩纤维增强复合材料（BFRP）质量轻、强度高、耐久性好,将该材料用作锚杆可有效解决传统钢筋锚杆的腐蚀问题,在恶劣环境下的工程建设中具有广阔的应用前景. 本文以广泛存在于西南山区的崩坡积混合土为对象,通过室内拉拔试验研究了锚杆类型、锚杆直径、锚固长度以及灌浆体直径等因素对极限拉拔荷载和界面剪应力的影响,并对锚固体系的破坏模式以及应力分布规律进行了分析. 研究结果表明:混合土中BFRP锚杆破坏模式均为沿灌浆体与土体界面的剪切破坏,BFRP锚杆与钢筋锚杆的抗拔承载性能基本一致,实际工程可以使用BFRP锚杆直接替代钢筋锚杆;BFRP锚杆拉拔荷载位移曲线呈三阶段形式,弹性临界荷载为极限荷载的20% ~ 28%,试验条件下锚杆的极限承载力与锚固长度、灌浆体直径成正比关系;灌浆体环向裂缝使锚杆的轴向应力沿杆体呈单峰形式分布,同时使锚固段前部的应力集中程度降低;混合土中灌浆体直径越大则界面强度越低,直径从90 mm增大为110 mm,界面强度降低约8%.      

受拉全长黏结式锚杆剪切应力弹性解析解及其应用

面对锚杆-围岩锚固界面剪切应力分布研究不够精确，制约锚杆设计施工水平提高的现状，基于半无限弹性空间体的Mindlin位移解，导出了拉拔荷载作用下全长黏结式锚杆锚固界面剪切应力沿杆长分布的近似弹性解析解，并求得了最大剪切应力的数值和分布位置，给出锚杆杆长的建议值和增强局部剪切力的建议。结论适用于较硬围岩中较长锚杆在较小荷载作用下的剪切应力分析，可为岩体锚固设计提供借鉴，提高锚杆设计施工的安全性和经济性。     

拉拔荷载下黄土隧道系统锚杆力学特性分析

基于Mindlin问题的位移解导出了拉拔荷载作用下砂浆锚杆的剪应力分布和轴力分布的弹性解。依托岢临高速公路某黄土隧道,通过现场试验得出边墙系统锚杆的极限拉拔力,分析了拉拔荷载作用下边墙系统锚杆的受力特性;探讨了不同土体性质下砂浆锚杆剪应力及轴力的分布形式。研究成果为黄土隧道系统锚杆的设计和优化提供了理论依据,对设计和施工具有指导意义。     

拉拔荷载下黄土隧道系统锚杆力学特性分析

基于Mindlin问题的位移解导出了拉拔荷载作用下砂浆锚杆的剪应力分布和轴力分布的弹性解.依托岢临高速公路某黄土隧道,通过现场试验得出边墙系统锚杆的极限拉拔力,分析了拉拔荷载作用下边墙系统锚杆的受力特性;探讨了不同土体性质下砂浆锚杆剪应力及轴力的分布形式.研究成果为黄土隧道系统锚杆的设计和优化提供了理论依据,对设计和施工具有指导意义.     

BFRP锚杆锚固系统界面应力试验研究

玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)锚杆是由树脂和玄武岩纤维组成的新型材料。与传统钢筋相比,它具有强度高、耐腐蚀性强、抗震性能优越等特点。由于传统的拉拔试验无法测量BFRP锚固系统第二界面的剪应力分布,故本次实验采用第二界面附近的埋地土压力计法获得试验数据。通过对BFRP锚杆锚固系统拉力荷载位移关系曲线的试验,可以看出该曲线由三段组成:弹性变形阶段,基本呈线性增长关系,弹塑性变形阶段为梯度曲线的增长关系;随着荷载的增加,锚固段局部的剪应力达到极限值。随着载荷的增加,形成塑性变形,形成局部塑性区,塑性区逐渐扩大;在塑性变形区或破坏阶段,锚固系统的锚固区产生塑性变形。试验结果表明,利用埋地土压力计测量锚固系统第二界面剪应力分布的方法可以有效地提取数据信息,测得的剪应力分布趋势与土压力计测得的剪应力分布趋势吻合较好。与理论计算结果相比,更符合实际工程情况。     

岩体锚固界面剪切蠕变特性研究

完整的锚固系统由锚杆体、黏结材料以及岩土体三部分组成,其间的力的递方式均是由锚杆体传递到黏结材料,再由黏结材料传递到岩土体的,锚固界面就成为整个锚固系统极限承载力设计的关键。通过室内剪切蠕变试验,分析锚固界面上不同荷载时应力的分布规律,以及考虑时效性下的剪切蠕变关系。研究结果表明：锚固界面上的剪力沿杆长呈抛物线分布,同时锚固界面在剪切效应的影响下只表现出了蠕变全过程的前两个阶段,真正意义上的加速蠕变阶段不存在,且锚固界面的破坏性状与其位置有关系。研究成果为相关研究提供了参考,具有一定指导意义。     

基于荷载传递法的锚杆锚固段荷载变形分析

基于荷载传递法,推导了锚固段的荷载传递基本微分方程;结合Kelvin问题的位移解,得到锚固段的应力分布的解析表达式,认为锚杆体的直径、外荷载及锚杆体弹性模量与岩体剪切模量的比值等因素影响着锚固段的应力水平。计算结果表明:锚杆体直径增加到一定程度会使锚杆所受的最大剪应力快速增加;在较高的初始力条件下,锚固段前端应力集中现象明显;较小的锚杆体弹性模量与岩体剪切模量比值有利于锚固段应力的均匀分布。     

Ⅴ级围岩隧道锚杆锚固参数优化模型试验研究

为了研究不同钻孔直径、锚杆直径和注浆配合比对Ⅴ级围岩隧道锚杆锚固质量的影响,设计了简易锚杆拉拔试验台架.依托实际工程按照相似理论配置了围岩相似材料,运用能够大幅减少试验次数并且不会降低试验可行度的正交试验法选取不同试验参数组合进行了室内锚杆拉拔模型试验.结果表明:试验所选取的3个因素对锚固质量的影响程度的排列顺序为:钻孔直径→锚杆直径→浆液配合比;锚杆直径为22mm,注浆体厚度为14mm时,锚杆强度足够、注浆体厚度合理,锚固体传力效果好而且不易破坏或滑移,锚固质量最优;注浆配合比为0.4时注浆体与围岩能够很好地胶结,使得锚杆耐久性为最佳.本次试验所设计的简易锚杆拉拔试验台架可以在实际工程中推广,研究的方法及结果可为类似工程研究提供一定的指导和借鉴意义.     

加筋土工程中直剪试验与拉拔试验研究

对两种加筋材料与高液限粘土之间分别进行了直剪试验和拉拔试验,通过分析可得,筋土之间的剪应力随着垂直压力的增大而增加,但随着垂直压力的增大筋土之间剪应力增长率减小,即随着垂直压力的增加,筋土之间的剪应力收敛于某一上限值;由于加筋材料在试样制作过程中不可避免地在土中发生凹凸变形使土体对筋带产生一定的锚固作用,拉拔试验所测得的似摩擦系数及似粘聚力均大于直剪试验所测得的似摩擦系数及似粘聚力.因此,实际加筋土工程中,拉拔试验更能较好的反映其真实的工作状态.     

加筋土工程中直剪试验与拉拔试验研究

对两种加筋材料与高液限粘土之间分别进行了直剪试验和拉拔试验，通过分析可得，筋土之间的剪应力随着垂直压力的增大而增加，但随着垂直压力的增大筋土之间剪应力增长率减小，即随着垂直压力的增加，筋土之间的剪应力收敛于某一上限值；由于加筋材料在试样制作过程中不可避免地在土中发生凹凸变形使土体对筋带产生一定的锚固作用。拉拔试验所测得的似摩擦系数及似粘聚力均大于直剪试验所测得的似摩擦系数及似粘聚力。因此，实际加筋土工程中，拉拔试验更能较好的反映其真实的工作状态。     

基于Boussinesq问题解的锚索受力分析

预应力锚索作为一种重要的锚固支护技术,广泛运用于工程中,但由于岩土体的复杂性,目前其作用机理还不完善.文中结合弹塑性力学理论中Boussinesq问题来分析锚索体的锚固机理,列出力学微分方程,借助MATLAB软件强大的数值分析能力,并采用适当的边界条件和假设最后得出锚索体的轴力及剪应力的数值解;由数值解得到力与位移的曲线关系,同时对施工工艺和岩体特性等因素对抗拔力的影响进行了分析.     

拉力型锚索锚固段长度的一种确定方法

根据对锚杆拉拔试验的结果分析,提出非全长粘结型锚索锚固段剪应力沿长度的分布的二次抛物线模式,并提出锚索锚固段长度计算方法,经工程实例证明具有一定的合理性。     

三向土工格栅加筋道砟界面宏细观特性离散元研究

为研究拉拔荷载作用下格栅-道砟界面宏细观力学响应,基于离散元数值模拟,建立三向土工格栅加筋道砟的拉拔试验数值模型,揭示了格栅轴力及格栅分段应变的发展规律、拟合分析统计区域颗粒间法向接触力的演化。研究结果表明,拉拔荷载主要由格栅前端横肋承担,道砟间接触力及各向异性演化决定颗粒间宏观力学性质。     

拉力型锚索锚固段长度的一种确定方法

根据对锚杆拉拔试验的结果分析,提出非全长粘结型锚索锚固段剪应力沿长度的分布的二次抛物线模式,并提出错索锚固段长度计算方法,经工程实例证明具有一定的合理性.     

地震作用下锚杆支护边坡动力响应

为研究填土边坡锚杆的动力响应特征与失效模式,进行了锚杆格构支护土质边坡振动台模型试验,采用正弦激励,分别对边坡的加速度和锚杆的轴向应变进行了监测。分析结果表明:在同一振动频率下,锚杆轴向动应变幅值随加速度峰值的增大而增大;加速度峰值较小时,应变基本在固定正负值之间往复循环,边坡处于稳定状态;随着加速度峰值增大,锚杆的最大与最小应变不再稳定,但变化不是很大,边坡仍处于稳定状态;当加速度峰值达到破坏峰值时,锚杆轴向应变不再具有规律性,滑面处锚杆轴向应变突变最明显,滑体与稳定体之间发生明显的相对位移。加速度峰值较小时,中下层锚杆轴向应变较大,中层锚杆应变约为顶层锚杆应变的2倍;随着加速度峰值的增大,顶层锚杆轴向应变逐渐变大,主要由中上层锚杆承受荷载;当加速度峰值达到破坏峰值时,各层锚杆的动应变最大值急剧增大,中层锚杆应变变化幅度最大,振动过程中滑体与滑床之间出现明显分离,锚杆被拔出。可见,传统的边坡锚杆设计思想"强腰固脚"适合于地震设防烈度较小地区,对于设防烈度较大地区,锚杆设计时需适当增加上层锚杆和腰部锚杆的锚固长度。     

锚拉悬臂式挡土墙模型受力特性数值模拟分析

为通过模型试验研究车辆荷载作用下锚拉悬臂式挡土墙的受力特性,先使用ABAQUS有限元计算软件进行数值模拟,为模型试验的设计提供参数依据。研究结果表明:模拟车轮荷载作用下,锚杆轴力最大值出现在锚杆中间位置,向两端逐渐减小,近墙端轴力大于远墙端;挡土墙侧向土压力的竖向分布及横向分布都在锚固端位置出现急剧增大现象;锚杆高度位置、L/2截面处竖向土压力最大值出现在锚杆上方;挡土墙的侧向位移量在锚杆以下迅速减小,最大侧向位移出现在挡土墙顶端。该结论的得出为锚拉悬臂式挡土墙模型试验测量仪器的选取、参数比较及实际工程中锚拉悬臂式挡土墙的设计与施工提供了理论依据。     

筋土界面的摩擦特性试验与界面关系研究

通过直剪和拉拔试验测试了聚酯土工布加筋黄土时的筋土界面摩擦特性,获得了两种条件下土工布与黄土间的界面摩擦强度;通过分析试验获得的剪应力-位移曲线的特点,分别采用幂函数模型和软化模型筋土界面关系进行了分析。研究表明,土工布与黄土间有较好的界面摩擦性能,可以满足规范要求;直剪时的剪应力-位移曲线呈稳态型,拉拔时的剪应力-位移曲线呈软化型,可分别采用幂函数模型和软化模型模拟。     

地震作用下加筋土边坡滑裂面的确定方法

为合理确定加筋土边坡滑裂面的位置,基于极限平衡理论,提出了地震荷载作用下加筋土边坡滑裂面确定的水平条分法.该方法假定边坡滑裂面是由若干水平滑块组成的复合滑裂面.根据地震作用下加筋土边坡的力学平衡条件,导出了与滑裂面参数有关的加筋土拉力的计算式;利用Mathematics求解,得到了加筋土边坡滑裂面的形状和加筋拉力.为验证方法的正确性,与现有方法确定的边坡临界滑裂面进行了比较,结果表明:边坡坡角越大,水平条分法与现有方法获得的边坡潜在滑裂面越接近;随内摩擦角和黏聚力增大,加筋土边坡滑裂面向坡体外侧移动,随地震加速度系数增大则向坡体内侧移动.      

龙永高速公路断裂带边坡锚杆加固规律探究

通过对龙永高速软弱断裂带中典型失稳边坡进行研究,基于FLAC 3D对锚杆加固中锚杆长度和锚固角对边坡稳定性的影响进行了计算分析;研究了最优锚固角下锚杆长度变化对稳定性的影响及锚杆轴力的分布规律,提出了最优锚固角和最佳锚固长度的具体数值,并指出了加固中需要注意的关键部位,研究成果对锚杆加固设计、施工中的侧重点有良好的理论指导意义。     

锚杆粘结力分布和灌浆体剪移刚度的研究

锚杆的抗拔力计算式是岩土锚固工程设计中的一个关键技术问题.锚杆灌浆体的剪移刚度是锚杆粘结强度计算的关键参数,一直没有解决.工程实践和研究表明,锚固段的内力沿杆长分布是不均匀的,杆体轴力和剪力集度均向根部衰减.本文利用锚杆、灌浆体和围岩共同变形的理论,研究锚固力和剪力集度沿锚杆的分布,并与现场实验结果相比较.本文还对灌浆体切向剪切刚度计算方法进行讨论.