基于黏弹-塑性圆孔扩张理论压力注浆锚杆锚-土界面黏结强度计算方法

压力注浆锚杆在隧道、边坡、基坑等支护工程中应用广泛。为了预测锚杆在不同注浆压力下的锚-土界面黏结强度,将锚-土界面法向应力的发展过程分为2个计算阶段：压力注浆时锚孔扩张半径的计算和浆液硬化后界面法向应力的计算。在计算时,将锚孔扩张过程视为无限土体中的瞬时圆孔扩张问题,考虑塑性区土体服从统一强度准则,推导出压力注浆时锚孔扩张半径解答;然后,考虑土体的时变特性,引入黏弹-塑性圆孔扩张理论,采用Merchant模型推导出浆液硬化后界面法向应力随时间衰减的解答;最后,基于库仑抗剪强度公式,建立了压力注浆锚杆锚-土界面黏结强度的理论计算方法。为了验证所提计算方法的可靠性,采用自制的锚杆微元体压力注浆装置,制作了3种不同注浆压力下的锚杆试样并开展了拉拔试验。将获得的试验结果与所提理论计算结果进行对比,并结合已有的压力注浆土钉拉拔试验结果进一步验证。结果表明：提出的压力注浆锚杆锚-土界面黏结强度的理论计算方法能够准确的预测试验数据,可为工程设计提供参考。最后进行了参数分析,结果表明：锚-土界面黏结强度与注浆压力呈线性关系,注浆压力增大能有效提高锚杆的承载性能;锚-土界面黏结强度随着复合模量的增大呈现...     

泥质粉砂岩与混凝土胶结面的现场大型剪切试验研究

文章针对赣州市赣江公路大桥锚碇基础所处的弱风化泥质粉砂岩这种岩性以及混凝土与基岩胶结面的实际情况,进行现场大型剪切试验研究。根据各试验试体的破坏形态,提出了该类岩体与混凝土胶结面的破坏模式以及影响破坏模式的各种因素。同时,根据剪应力与剪切位移和正应力与剪应力之间的关系曲线,研究基岩与混凝土胶结面的剪切变形特性,得到了整个锚碇范围内的基岩与混凝土胶结面的整体抗剪断和抗剪强度参数值,为锚碇工程的设计和施工安全可靠提供一定的基础。     

非发泡型高聚物与混凝土基体锚固性能研究

为探讨非发泡型高聚物注浆材料在岩质基体中的锚固性能,以非发泡型高聚物和不同强度的混凝土空心圆柱筒为研究对象,采用中心拉拔模型试验,对高聚物锚固体与岩体界面间的黏结性能进行试验研究,并通过ABAQUS有限元软件对不同锚固长度下的极限拉拔力进行模拟计算。结果表明:1)锚固长度及锚固体直径对界面黏结强度有较大影响,且锚固长度的影响更为显著;2)当混凝土基体强度不大于30 MPa时,滑移面发生在基体一侧,且界面黏结强度随混凝土基体强度的增大而增大; 3)拉拔力对黏结强度的分布规律也有较大影响,随着拉拔荷载的增加,黏结强度由随着锚固深度的增加而减小,向随着锚固深度的增加先增大后逐渐减小过渡; 4)ABAQUS有限元软件可以很好地模拟不同荷载作用下轴力及界面黏结力的分布及传递规律。     

破碎岩体注浆加固后的力学特性研究（双语出版）

基于理论分析建立破碎岩体注浆加固体力学模型,通过室内试验制作加固体试样并开展单轴抗压试验,分析破碎岩体含量、破碎程度、界面粗糙程度以及注浆材料黏结性能等因素对加固体强度的影响。试验表明：注浆加固体试样在单轴压缩破坏过程中,其内部石块基本保持完整性,破坏主要产生在交界面以及注浆材料内部;当V_BP较大时,在碎石体的阻隔作用下,破裂面无法一次性产生,且多为剪切型破坏;当V_BP较小时,压缩破坏过程中直接形成了上下贯通的破裂面,且多为拉断型破坏;对于未加固的破碎岩体,其强度随V_BP增加而减小,且强度离散程度较大;加固后其强度随V_BP的增大而增大,整体强度大幅提高,同时呈现出明显的线性相关性;加固体强度随碎石数量的增加而减小,二者的线性相关性不显著;加固体强度随着注浆材料黏结强度的增加而增加,随交界面体密度的增加而减小;交界面体密度与黏结强度相互影响,总体强度是二者耦合作用的结果。基于加固体力学模型以及单轴抗压试验数据提出了加固体强度计算公式,该公式考虑了破碎岩体含量、破碎程度、界面粗糙程度以及注浆材料黏结性能等因素对加固体强度的影响。通过与实际试验数据比较,证明了该公式可以较好地对破碎岩体加固强度进行预测。     

青岛海洋大桥桥基岩石点荷载与抗压强度相关性分析

岩石的点载荷强度和岩石单轴抗压强度试验,规范给出了二者之间转换的经验公式,但精度较差。根据青岛海洋大桥桥址区勘察所取得的18组软岩和44组硬岩的相关数据,运用统计学方法,对岩石点载荷和岩石抗压强度二者之间的关系进行了统计学分析。结果表明:软岩的转换关系式为Rt=-0.495+13.715·Is（50）;硬岩的转换关系式为Rt=11.158+9.203·Is（50）。该转换方程用于胶州湾地区岩石强度转换,提高了精度。     

上硬下软岩质边坡破坏特征及加固措施

为了探讨龙源电厂场区道路工程中,上硬下软结构边坡破坏特征和加固措施,运用数值模拟分析了边坡开挖对此类坡体结构坡体变形及坡体应力的影响,并结合工程实例分析此类边坡变形特征和加固措施。结果表明:①上硬下软的坡体结构以及上部硬岩结构面的发育是坡体变形失稳的主要内在因素。坡体开挖后临空面的形成是坡体变形失稳的必要条件;②为防止坡体结构为上硬下软的边坡破坏,必须加固软岩,防止软岩变形,稳固坡脚。     

饱和软粘土抗浮土层锚杆试验研究

根据上海地区的土锚抗拔试验结果,分析了在饱和软粘土中土锚轴向力、钢筋应力以及侧摩阻力沿土锚的分布规律,讨论了确定土锚极限承载力时应充分考虑钢筋、注浆体的强度问题,并提出了在类似上海的饱和软粘土中土锚的侧摩阻力的参考取值。     

锚固段穿越双地层拉力型锚索拉拔力学模型及应用

预应力锚索灌浆体与周围岩土体结合面的极限黏结强度是预应力锚索设计优化的基础参数，然而该参数的取值目前还严重依赖于经验，尤其对于锚固段穿越双地层的工况。此外，预应力锚索现场拉拔试验只是被用来验证初步设计方案是否满足极限承载力要求，并未与设计方案优化建立定量联系。基于对拉力型预应力锚索工作状态作出的合理化假设，建立了适用于锚固段穿越双地层的拉力型预应力锚索拉拔传力机理力学模型，即弹簧-粘片力学模型。该模型给出了锚索锚固段剪应力状态处于不同阶段时的锚固段剪应力分布函数、拉拔力上下限以及拉拔力-始端位移理论关系式。通过将弹簧-粘片力学模型与现场拉拔试验相结合，提出了一种适用于锚固段穿越双地层的预应力锚索极限黏结强度的半解析预测方法。通过与实际工程中的预应力锚索现场拉拔试验成果及三维有限差分数值分析的对比，验证了该预测方法的有效性及其在预应力锚索设计优化中的应用性。研究结果表明：采用所提出的半解析预测方法确定锚固段穿越双地层的预应力锚索极限黏结强度时，只需开展一组现场拉拔试验，从而克服了仅依靠现场拉拔试验获取双地层中极限黏结强度时需开展至少2组现场拉拔试验的缺点，可大幅节约工程造价且有效缩短了工期，具有较好的工程应用前景。     

岩体蠕变对悬索桥隧道锚围岩稳定性的影响分析

以四渡河特大悬索桥的隧道式锚碇围岩为研究对象,基于该工程实际围岩岩石材料蠕变试验所得的本构关系,利用有限元软件ABAQUS对围岩的稳定问题进行了粘弹性仿真分析,结果表明围岩的蠕变效应不致影响该隧道岩锚体长期稳定性,该结果为四渡河悬索桥隧道锚固系统的安全性评估提供了可靠依据。     

锚固参数对顺层岩质高边坡稳定性敏感度分析

为研究锚固参数对顺层岩质高边坡稳定性的影响规律，依托京沪高速公路改扩建工程中顺层岩质高边坡，采用有限差分软件FLAC3D建立数值仿真模型，研究了二次开挖后边坡不同锚杆长度、锚固倾角和注浆体黏结强度锚固下，顺层岩质高边坡的稳定性和锚杆轴力分布规律，并对锚固参数进行敏感性分析，结合敏感性分析对二次开挖锚固工程提出建议。结果表明：边坡稳定系数随着锚杆长度的增加先增加后趋于稳定，锚杆锚固中存在最佳长度，锚杆长度12 m锚固效果最佳；边坡稳定系数随锚固倾角的增大先增大后减小，锚杆锚固中存在最佳倾角，锚固角度25°锚固效果最佳；边坡稳定系数随黏结力增大先增大后趋于稳定，注浆体选用M30水泥砂浆能提供足够的黏结力；各锚杆参数对边坡稳定系数的敏感度由大到小排序为黏结强度f_b>锚杆长度L>锚固倾角α。     

海域围堰内复杂地质条件下连续墙施工技术研究

苏埃通道工程南岸海域围堰内地层结构复杂,上部为回填土、淤泥质土,中部为砂层,下部为强风化、中风化岩层,岩石强度高,且槽段内有大量潜在孤石。为解决该复杂地层条件下连续墙施工的技术难题,例如上部软土层易塌方,下部孤石强度高、不稳定,斜面基岩难以引孔、取芯,风化岩层中成槽机不能有效施工等,通过优化、改进施工技术,形成“槽壁预先加固、成槽机抓取软土、密集钻孔+冲锤冲击破碎孤石、旋挖钻机和成槽机钻抓配合挖除风化岩层、牙轮钻钻取斜面基岩”的施工工艺 ,并通过严格控制施工管理作业程序,实现平行作业,大幅提高连续墙施工效率。研究结果可为同类工程的施工提供参考。     

让压预应力锚索在软岩隧道大变形控制中的作用机制研究

为解决高地压、高流变条件下软岩隧道围岩及支护结构大变形控制难题，通过理论和数值分析，研究让压预应力锚索在隧道大变形控制中的作用机制。研究内容包括2个方面，一是研究新型让压锚垫板在低预紧力及低围压下的力学性能，满足支护结构先柔让压的要求； 二是让压结束后，预应力锚索在高预紧力条件下改善支护结构受力性能，实现后刚强支的作用。结果表明： 1）预应力锚索通过施加预紧力，增大洞壁径向阻力，提高围岩稳定性； 2）预应力锚索在让压结束后对支护结构的主要作用是减跨，由此提高支护结构刚度和承载能力； 3）围岩、支护结构和让压预应力锚索变形协调，力学上相互耦合，构成“先柔后刚”的支护体系。     

山区高速公路软质岩路堑顺层滑坡机制及整治方案研究

在路堑边坡的工程勘察设计过程中,岩层产状是路堑边坡稳定性的关键因素之一,软弱结构面的强度指标对顺层岩质边坡的稳定性起主要控制作用。以某绕城高速公路某处软质岩顺层边坡工点为例,在工程地质勘察清楚、现场调查资料详尽的基础上,对该顺层滑坡采用了坡脚路堑挡土墙、中部设置抗滑桩、坡面锚杆框架梁防护及完善排水设施等综合整治设计方案,顺层滑坡处置效果良好。     

软岩隧道初期支护沉降变形分析及控制方法

目前存在对软岩隧道初期支护变形的错误认识,造成施工成本的浪费、安全风险的增大、进度被严重制约等不利影响,所以非常有必要对隧道初期支护变形进行研究分析并控制。首先以“矿山法”工程实践证明软岩隧道预留变形量是不必设置的,再通过各种权威文献说明以容许变形来实现围岩自承的观念是对“新奥法”的曲解,是错误的,需要找出支护变形的真正原因并控制。通过总结分析隧道支护常见的6 种位移及其组合,得出为控制初期支护变形需要解决支护底脚地基承载力和支护结构强度2 方面问题。于是建立以“分布锚杆+钢架+喷射混凝土且系统分布锚杆模拟为具有法向和切向作用力的链杆支座的结构力学模型”,可计算出支护结构底脚应力及截面最大应力等值,由此可得出对地基承载力和支护结构强度要求的明确标准,或对改善支护底脚抗力提供数值依据。计算结果表明: 系统分布锚杆能极大地降低支护结构的弯矩、轴力内力和底脚应力,从而增强支护结构的承载力和降低基底应力,使变形和沉降得以有效控制。     

青岛海湾大桥大直径深嵌岩桩承载特性试验分析

对青岛海湾大桥4根大直径嵌岩桩,利用自平衡测试技术进行静载荷测试,分析了大直径深嵌岩桩(嵌岩比大于3)的承载特性-—荷载位移曲线、侧摩阻力与位移的关系、以及侧阻力与端阻力的分担比等,并与三种规范对比,分析了不同规范的取值大小及存在问题。对比分析了自平衡测试与锚桩法测试结果,为该地区大直径深嵌岩桩基承载力的确定提供依据。     

红层软岩钢管微型桩抗压承载特性试验

为揭示红层软岩钢管微型桩抗压承载特性,为红层软岩地基加固设计提供参考,选取湖南衡阳强风化粉砂质红层软岩地基,开展了不同长度注浆钢管微型桩原位抗压静载试验,分析了桩体沉降、桩身轴力和桩侧摩阻力的分布规律,并与规范计算值进行了比较。在修正微型桩荷载传递函数的基础上,提出了考虑桩顶位移的微型桩抗压承载力预测方法,并通过原位试验结果进行了验证。研究结果表明：钢管微型桩轴力主要分布在桩身中上部,桩侧摩阻力沿桩身呈“三角形”分布;随桩长的增加,抗压承载力非线性增加,桩顶沉降量非线性减小;桩长越短,极限侧摩阻力峰值越大;相较于规范计算值,实测桩端阻力、全桩长范围极限摩阻力均值以及抗压承载力均偏小。采用该方法得到的抗压承载力预测值与原位实测值之间相关性较好,相对误差为0.6%~11.6%。对红层软岩地基进行钢管微型桩加固设计时,建议桩端阻力不计入抗压承载力,按纯摩擦桩进行设计,并对规范中的极限侧摩阻力推荐值折减。     

粤赣高速公路龙祖山隧道洞口浅埋段施工

粤赣高速公路龙祖山隧道左、右洞上陵端浅埋且为软弱的全风化花岗闪条岩地段,施工采取了明、暗挖方案,洞外采用套拱、护拱、钢花管注浆加固岩体以及对洞前边坡、洞口仰坡采用钢花管注浆加固措施,洞内采用多台阶短开挖、加强支护、改变传统砂浆锚杆为注浆锚管等施工技术,这些措施控制了全风化花岗闪长岩遇水崩解坍塌的地质病害,成功地开通了浅埋软岩地段,至今山体稳定,隧道结构安全。     

新型锚杆及岩土锚固新技术

岩土锚固是岩土工程领域的重要分支,在边坡、基坑、矿井、隧洞、坝体等工程建设中获得广泛应用。本文综合论述了国内外常见的新型锚杆以及岩土锚固新技术,如单孔复合锚固技术、锚杆杆体材料新技术、软土锚固新技术等,这对岩土锚固工程实践有一定指导意义。     

万州长江二桥隧道式锚碇与钻岩锚组合结构计算分析和设计

万州长江二桥主桥锚碇采用了隧道式锚碇与钻岩锚组合结构,设计计算采用了三维有限元分析计算和比较,并对钻岩锚及锚碇锚固系统进行了介绍。