大摻量膨脹劑高強(qiáng)預(yù)壓巖土體錨固技術(shù)研究.pdf

1、錨桿錨固技術(shù)以其顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，獲得了廣泛的應(yīng)用。僅2005年國(guó)內(nèi)外各類(lèi)巖石錨桿已達(dá)600余種，使用量就已達(dá)2.5億根之多。提高錨桿抗拔力在錨桿錨固工程中具有極高的經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)有試驗(yàn)研究成果指出，創(chuàng)造并利用錨桿鉆孔周?chē)鷰r體側(cè)向壓力，對(duì)提高錨桿抗拔力具有重要意義。當(dāng)前，對(duì)于較大摻量的膨脹水泥漿材料在錨桿工程中的應(yīng)用尚未見(jiàn)有人開(kāi)展系統(tǒng)研究。大摻量膨脹劑高強(qiáng)預(yù)壓錨固技術(shù)，主要是作為錨桿錨固體，通過(guò)限制漿體的膨脹，以獲得徑向的膨脹壓力，提高

2、錨桿抗拔力。
　　本文從膨脹水泥漿基本性質(zhì)、膨脹水泥漿錨固體長(zhǎng)期穩(wěn)定性、膨脹水泥漿錨固系統(tǒng)破壞模式、錨桿軸力、剪應(yīng)力預(yù)測(cè)公式參數(shù)獲取、錨固技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用等方面開(kāi)展相關(guān)研究，得到研究成果如下：
　　1）膨脹水泥漿基本性質(zhì)研究
　　采用維卡儀、自主設(shè)計(jì)的密閉測(cè)量筒、CT掃描等技術(shù)手段開(kāi)展試驗(yàn)，結(jié)果表明10％摻量膨脹水泥漿的流動(dòng)性較凈漿提高51%、15%摻量膨脹水泥漿初終凝時(shí)間提高29%、10%摻量膨脹水泥漿硬化密實(shí)度提高5.

3、8%，三者均較水泥凈漿向更有利于工程應(yīng)用的方向發(fā)展。
　　2）高強(qiáng)預(yù)壓錨固系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定性研究
　　通過(guò)試驗(yàn)得到膨脹水泥漿錨固體體積、膨脹壓力、錨桿抗拔力三者均具有較好的穩(wěn)定性，滿足工程應(yīng)用。
　　以鋼管為載體灌注膨脹水泥漿，采用高精度數(shù)顯千分尺以及CT掃描技術(shù)分別對(duì)其外徑及漿體密實(shí)度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。518天后結(jié)果顯示，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，不同膨脹劑含量對(duì)應(yīng)鋼管外徑較最大膨脹量最高降低31%，并最終趨于穩(wěn)定。338天后CT數(shù)相差僅

4、降低0.5%，因此密實(shí)度較穩(wěn)定。
　　以混凝土試塊為載體，采用壓力采集系開(kāi)展長(zhǎng)期（531天）浸水條件下拉拔試驗(yàn)，結(jié)果顯示，長(zhǎng)期浸水條件下錨桿抗拔力與膨脹壓力較干燥短期條件均未降低。
　　3）高強(qiáng)預(yù)壓錨固系統(tǒng)破壞模式及機(jī)理研究
　　揭示了拉拔過(guò)程中錨固系統(tǒng)的破壞演化規(guī)律，以便于對(duì)工程薄弱環(huán)節(jié)有針對(duì)性的加強(qiáng)。以混凝土立方體試塊為載體的拉拔—CT掃描試驗(yàn)結(jié)果表明，錨固系統(tǒng)的破壞模式屬于圍巖漸進(jìn)式破壞導(dǎo)致錨固系統(tǒng)失效。給出了同

5、一拉拔周期掃描下，錨固體沿軸向密實(shí)度變化規(guī)律。
　　4）高強(qiáng)預(yù)壓錨固技術(shù)力學(xué)計(jì)算參數(shù)提出及預(yù)測(cè)公式建立
　　提出高強(qiáng)預(yù)壓膨脹參數(shù)k1、滑移參數(shù)k2、變形修正參數(shù)k3三個(gè)計(jì)算參數(shù)，建立適用于膨脹水泥漿錨固體的錨桿軸力、剪應(yīng)力預(yù)測(cè)公式。將公式計(jì)得到的錨桿軸力、剪應(yīng)力與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，吻合度較高。
　　5）高強(qiáng)預(yù)壓錨固技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用研究
　　采用RSM-SY5(T）非金屬聲波檢測(cè)儀、I-Motion FEP壓力傳感器系

6、統(tǒng)、NTS100DI內(nèi)窺鏡在三峽庫(kù)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用大摻量膨脹水泥漿，并開(kāi)展相關(guān)試驗(yàn)，主要研究結(jié)果如下：
　　在土體中，膨脹水泥漿錨固體能使抗拔力增加的原因是，錨固體形成擴(kuò)頭效應(yīng)，這使錨固體與周?chē)馏w的摩阻力增加，上部土體的壓覆作用也使抗拔力增加。膨脹水泥漿作為錨固體，單位錨固長(zhǎng)度抗拔力較普通水泥漿最大增幅可達(dá)294%。同時(shí)，抗拔力并不完全隨膨脹劑含量增加而提高，這主要是由于鉆孔周?chē)馏w性質(zhì)不一，導(dǎo)致錨固體膨脹程度不同，從而影響抗拔力。<

7、br>　　得到膨脹壓力隨錨固深度變化規(guī)律，相同膨脹劑含量下，錨固體內(nèi)膨脹壓力沿錨固體深度增加，同時(shí)，膨脹壓力與錨固體深度近似成指數(shù)函數(shù)關(guān)系。這是由于越接近巖土體深部，圍巖對(duì)錨固體的約束能力越強(qiáng)。
　　在巖體中應(yīng)用膨脹水泥漿，提出了膨脹水泥漿應(yīng)用的兩個(gè)必要條件。結(jié)果顯示，單位錨固長(zhǎng)度抗拔力較普通水泥漿最大增幅可達(dá)155%以上。由于圍巖性質(zhì)不同錨桿抗拔力不完全隨膨脹劑含量增加單調(diào)遞增，圍巖性質(zhì)較好時(shí)，則圍巖能為錨固體提供較好約束，膨脹