凍融環(huán)境下拉力型錨桿錨固性能研究.pdf

1、由于錨桿等錨固結(jié)構(gòu)擁有穩(wěn)定性能良好、抗震性能優(yōu)越、施工簡(jiǎn)單易行、場(chǎng)地適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，所以在巖土工程、水利工程、隧道開(kāi)挖工程、深基坑支護(hù)以及邊坡防護(hù)等工程建設(shè)中，錨固類結(jié)構(gòu)被大量的使用。由于環(huán)境的惡化和大氣的污染，錨桿耐久性方面的問(wèn)題也日漸凸顯出來(lái)。
　　隨著西部大開(kāi)發(fā)和振興東北老工業(yè)基地戰(zhàn)略的實(shí)施，在寒區(qū)建設(shè)大批高速公路、鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施、水電工程（包括邊坡、工程加固、閘墩等都全用到錨固）和土木工程（橋梁的錨碇、公路隧道錨固、輸電線

2、塔的穩(wěn)定索、基礎(chǔ)的錨固等）。錨固類結(jié)構(gòu)被大量使用，但是在凍融環(huán)境作用下，材料性能會(huì)劣化，錨桿等錨固系統(tǒng)的錨固性能會(huì)退化，破壞模式會(huì)轉(zhuǎn)變，承載能力會(huì)降低，引發(fā)了很多工程問(wèn)題。本文重點(diǎn)針對(duì)凍融環(huán)境作用下的砂漿錨桿錨固體的耐久性能進(jìn)行試驗(yàn)研究，找出錨固結(jié)構(gòu)在凍融環(huán)境下的劣化規(guī)律，以用于指導(dǎo)新建錨固結(jié)構(gòu)的防腐設(shè)計(jì)，并為準(zhǔn)確評(píng)估已有結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)及維修加固提供決策依據(jù)。本文所做的主要工作如下：
　　在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行拉力型錨桿的中心拉拔試驗(yàn)，在

3、以往研究的基礎(chǔ)之上，得到三種不同水灰比注漿體界面剪應(yīng)力分布規(guī)律和錨桿軸力沿著錨固長(zhǎng)度的變化規(guī)律。
　　在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，將錨桿放入高低溫交變濕熱試驗(yàn)箱進(jìn)行單面凍融循環(huán)。在凍融循環(huán)15次、30次、45次后，分別進(jìn)行錨桿的中心拉拔試驗(yàn)，得到不同凍融循環(huán)次數(shù)后，錨固體圍巖體界面剪應(yīng)力分布規(guī)律和錨桿軸力沿著錨固長(zhǎng)度變化規(guī)律。同時(shí)得到不同凍融循環(huán)次數(shù)后，注漿體圍巖體界面粘結(jié)強(qiáng)度的變化規(guī)律。
　　對(duì)錨桿進(jìn)行單面凍融循環(huán)后，分別進(jìn)行拉力型錨桿的

4、中心拉拔試驗(yàn)，得到不同凍融循環(huán)次數(shù)后，拉力型錨桿的極限承載力與破壞模式的變化規(guī)律。
　　采用數(shù)值模擬軟件分析凍融循環(huán)后拉力型錨桿錨固特性的變化規(guī)律，與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，相互驗(yàn)證，得出凍融循環(huán)后，拉力型錨桿錨固性能退化的規(guī)律。
　　在上述工作的基礎(chǔ)之上，得到了如下的結(jié)論：
　　錨固體界面上的剪應(yīng)力的分布規(guī)律沿著錨固體長(zhǎng)度是一個(gè)先增大后減小的過(guò)程。界面的剪應(yīng)力在錨固體的始端是等于零的，沿著錨固長(zhǎng)度方向，界面的剪應(yīng)力是逐

5、步增加的，當(dāng)增加到峰值之后，剪應(yīng)力又會(huì)逐步的衰減。
　　錨桿軸力沿著錨固長(zhǎng)度是逐漸衰減的，可以發(fā)現(xiàn)錨桿軸力在靠近加載端最大，逐漸向錨固體的深處迅速遞減，最后趨向于零值。
　　凍融循環(huán)作用，會(huì)導(dǎo)致拉力型錨桿的破壞模式發(fā)生轉(zhuǎn)變。首先圍巖體的抗拉強(qiáng)度降低，相對(duì)動(dòng)彈性模量降低，拉力型錨桿在荷載作用下會(huì)發(fā)生錐體-粘結(jié)破壞。進(jìn)一步增加凍融次數(shù)，注漿體圍巖體界面受到損傷，易導(dǎo)致注漿體拔出破壞。
　　凍融循環(huán)作用后，錨桿的有效錨固長(zhǎng)度

6、會(huì)變短，錨桿的極限承載力會(huì)降低，水灰比越大，其降低的程度越大。注漿體水灰比越大，內(nèi)部缺陷和空隙越多，隨著凍融次數(shù)的增加，其平均剪切強(qiáng)度下降的越多。
　　凍融循環(huán)作用后，對(duì)于注漿體水灰比相同的錨桿，隨著凍融次數(shù)的增加，剪應(yīng)力峰值點(diǎn)開(kāi)始轉(zhuǎn)移時(shí)所施加的荷載會(huì)逐漸減小。對(duì)注漿體水灰比不同的錨桿而言，水灰比越大，抗凍性越差，在相同凍融次數(shù)下，剪應(yīng)力峰值開(kāi)始轉(zhuǎn)移時(shí)所施加的荷載越小。
　　在凍融循環(huán)作用下，材料發(fā)生劣化，錨固體彈性階段歷程

7、會(huì)變短，在荷載較小時(shí)，錨固體就會(huì)進(jìn)入彈塑性階段，錨桿的錨固效果也會(huì)降低。
　　隨著凍融次數(shù)的增加，圍巖體由硬巖向軟巖轉(zhuǎn)變，圍巖體、注漿體彈性模量發(fā)生改變，導(dǎo)致剛度系數(shù)m變小，剪應(yīng)力的分布形式發(fā)生改變，剪應(yīng)力峰值減小，峰值剪應(yīng)力的位置向錨固體遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移。
　　凍融次數(shù)越多，錨桿加載端附近軸力衰減速率下降這一現(xiàn)象出現(xiàn)的越早。加載端附近軸力的分布曲線，由“凹”曲線向“凸”曲線轉(zhuǎn)變。說(shuō)明加載端附近圍巖體經(jīng)過(guò)凍融循環(huán)作用后，對(duì)錨固體的約