土層擴孔壓力型錨桿的錨固機理研究.pdf

1、錨桿因其造價低，施工簡便，工期短而被廣泛應用于建筑、水利、電力、公路、邊坡加固和基坑支護中，但目前普遍使用的是拉力型錨桿，存在錨固效率低、設(shè)計長度大、抗腐蝕性和耐久性差等問題。擴孔壓力型錨桿和多段擴孔壓力型錨桿是近年發(fā)展起來，逐步投入應用的新型錨固技術(shù)，可以有效提高錨固效率、改善注漿固結(jié)體受力條件和解決錨桿拉桿防腐問題。由于缺乏對錨固機理的認識和系統(tǒng)研究，目前工程實踐中擴孔壓力型錨桿仍沿用拉力型錨桿的設(shè)計方法。論文采用彈性力學方法、現(xiàn)場

2、試驗實測資料對比研究、數(shù)值模擬分析等多種方法研究了土層擴孔壓力型錨桿的錨固機理和影響參數(shù);并將研究結(jié)果應用到多段擴孔壓力型錨桿的錨固分析。據(jù)此提出了擴孔和多段擴孔壓力型錨桿的設(shè)計方法。本文的主要工作內(nèi)容如下:
　　(1)假定擴孔段端頭土體屈服和錨固體整體拉出兩種破壞模式，用彈性力學方法推導了擴孔壓力型錨桿錨固體軸向應力以及錨固體與巖土體粘結(jié)界面的剪應力計算公式，得到兩者沿錨桿軸向的分布規(guī)律呈負指數(shù)變化，并探討了壓力型錨桿擴孔段和普

3、通鉆孔錨固段長度的合理設(shè)置問題。利用疊加原理對多段擴孔壓力分散型錨桿的受力特點進行了分析，并進一步分析了錨桿設(shè)計參數(shù)（錨固段長度、擴孔直徑）、力學參數(shù)（粘聚力、內(nèi)摩擦角和剛度系數(shù)）、錨桿埋深以及承載體個數(shù)等因素對錨固體與巖土體粘結(jié)界面剪應力分布的影響。
　　(2)利用該院自制的擴孔鉆頭，在兩個工點進行擴孔壓力型錨桿和多段擴孔壓力型錨桿的現(xiàn)場試驗，得到錨桿的荷載-位移曲線以及錨固體軸向應變曲線，并與理論推導分布關(guān)系進行了對比，證明了

4、理論推導成果的合理性。
　　(3)結(jié)合現(xiàn)場試驗的資料，利用FLAC3D軟件對拉力型、壓力型和擴孔壓力型錨桿進行數(shù)值分析，得到不同類型錨桿的承載力以及錨固體與巖土體粘結(jié)界面的剪應力分布。與其他類型錨桿相比，擴孔壓力型錨桿提高了錨固承載力，降低了應力集中程度。理論分析、現(xiàn)場試驗以及數(shù)值分析得到的結(jié)果相近。
　　(4)根據(jù)Kelvin問題的基本解，分析單孔擴孔壓力型錨桿的附加應力和位移場，利用疊加得到群錨的附加應力和位移場，提出了