花岗岩残积土不同类型锚杆判稳指标及其承载特性研究

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土层锚杆锚固技术具有施工灵活、成本低、污染小等优点,在岩土工程中应用广泛。实际工程中,应用在土层中的锚杆种类繁多,但受研究条件的限制,目前针对不同类型锚杆的对比研究多采用理论研究和室内模型试验的方法,较少开展现场试验对不同类型锚杆的承载特性进行对比分析。同时,锚杆的判稳指标是现场试验过程中确定锚杆承载力的标准,在现场试验过程中起着至关重要的作用,不合理的判稳指标会造成对极限承载力的误判,影响工程安全和经济效益。针对以上问题,本文基于现场试验,研究花岗岩残积土锚杆判稳指标及不同类型锚杆承载特性,并借助数值方法,对现场无法监测到的锚杆应力分布开展进一步研究。现场试验现象分析表明,花岗岩残积土中全粘结、拉力型、拉力二次注浆和压力型锚杆均为锚土界面拔出破坏,且锚土界面破坏并不是紧贴锚固体表面发生的,而是存在于靠近锚固体的土体内部。基于现场试验对现行规范中的锚杆判稳指标进行对比分析,结果表明规范判定的极限承载力与现场试验结果存在一定的差异。而本文基于蠕变率建立的判稳指标在锚杆极限承载力的判定中准确度较高且较为稳定,适用于花岗岩残积土中锚杆,在现场锚杆试验的判稳中具有一定使用价值。四种类型锚杆承载特性对比分析表明,全粘结锚杆、拉力型锚杆和拉力二次注浆型锚杆的承载特性表现出高度的一致性,这三类锚杆在不同长度下的极限承载力和极限状态锚土界面平均剪应力基本相同,且在18 m的长度范围内没有表现出临界锚固长度效应。随着锚固长度的增加,这三类锚杆的极限承载力呈线性增长趋势,界面平均剪应力基本不变,极限位移呈非线性增长趋势且增长速度越来越快。而压力型锚杆承载特性与另外三类锚杆差异较大,极限承载力和极限位移随锚固长度增加呈现出收敛趋势,在9 m-18 m范围内临界锚固长度效应明显,界面极限剪应力随锚固长度增加不断降低。利用数值模拟方法,对拉力型锚杆和压力型锚杆的应力分布进行对比分析。研究表明,拉力型锚杆应力分布和压力型锚杆应力分布有较大差异。其中,拉力型锚杆的正应力峰值和锚土界面剪应力峰值均出现在靠近锚固体端部的位置,而压力型锚杆的应力峰值均出现在锚固体底部。同时,对比两类锚杆的锚土界面应力分布发现,压力型锚杆应力分布更不均匀,应力集中现象更明显。
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