基岩地层锚杆锚固机理的试验研究

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岩土锚固技术是指通过埋设在岩土体中的锚杆,将结构物与岩土体紧紧地联锁在一起,依赖锚杆与岩土体的抗剪强度传递结构物的拉力或使岩土体自身得到加固,以保持结构物和岩土体稳定的一种岩土工程加固手段。与其他加固方法相比较,岩土锚固技术具有特殊的优点。随着人类社会的发展,岩土锚固技术的应用前景也更加广阔,因此,进行这方面的理论研究很有意义。锚杆锚固段力的传递机理是锚固设计中的关键问题之一,本文通过模型试验的方法对岩体锚杆锚固段轴力和剪力的传递以及分布情况进行了研究。首先,结合试验数据以及冲击-回转钻进、硬质合金钻进和金刚石钻进的碎岩机理,本文对施工工艺对孔壁粗糙程度和极限抗剪强度的影响进行了研究。接着,通过对月牙钢表面形态的分析,本文指出了浆体-杆体界面机械嵌固力的产生机理,引出了拉拔过程中锚固段的“剪胀”效应,并根据试验结果对其存在性及其对锚固力的影响程度进行了研究。而后,通过对13#孔轴力分布的测定以及对数据的曲线拟合,本文对全长粘结型锚杆的轴力分布规律进行了研究,并在受力分析的基础上利用轴力分布的高斯函数模型对剪应力的分布规律进行了研究。最后,本文还在结合13#孔以及其它相似钻孔数据的基础上,对锚固设计的边界条件进行了探讨。通过本次试验研究,本文得出以下结论:在其它条件相同的情况下,冲击-回转钻进钻孔锚固力最大、硬质合金钻进次之、金刚石钻进所成钻孔锚固力最小;机械嵌固力和由“剪胀”效应引起的径向应力是螺纹钢、月牙钢与浆体界面极限剪应力较大的原因;处于临近破坏状态时,锚固段杆体-浆体界面剪应力沿长度分布为在靠近锚固段顶端有最大值并向两侧逐渐减小的单峰曲线;杆体-浆体界面在峰值抗剪强度远大于界面所能提供的抗剪强度时才发生破坏。
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