高速公路边坡钢锚管加固对策及检测方法研究

论文摘要

钢锚管锚固技术是随着高速公路建设的发展而出现的一项新型锚杆技术。尽管钢锚管锚固技术问世不久,理论研究还不是很完善,但在加固岩性软弱及坡脚应力集中的高边坡的工程实践中已得到一定的应用。如果其关键性技术能够得到理论上的支持,将会有更利于钢锚管加固技术的推广及应用。为此,开展钢锚管加固边坡的对策、工程结构耐久性、无损检测、检测信息处理技术的研究与探讨,对建立钢锚管锚固系统的质量评估和推广应用钢锚管加固技术是十分必要的。本文研究的主要内容如下:(1)为指导钢锚管的设计和施工,论文分析了国内外边坡锚固技术及其检测技术的研究和发展现状,在此基础上,较为系统地研究了钢锚管结构设计计算、加固作用机理、耐久性问题及其锚固系统中荷载传递机制,得出其锚固系统破坏原因和破坏形式;(2)针对预应力钢锚管锚固检测的问题,结合岩土锚固力学、粘弹性动力学、波动振动力学等理论,在一维杆纵向波动的理论基础上,建立了钢锚管锚固系统动测响应数学模型,给出了钢锚管粘弹性波动方程;(3)在分析处理检测信号上,采用小波分析法对预应力钢锚管应力波检测信号进行数字处理,并将二进小波Mallat算法应用于信号处理过程中,实现了准确定位预应力钢锚管锚固系统缺陷的目的;(4)利用应力波无损检测技术对广东省某高速公路边坡预应力钢锚管加固工程质量进行实际检测,检测结果表明:应力波检测技术能够很好地定位预应力钢锚管锚固质量的缺陷,为该边坡工程管理提供了可靠的检测数据;该边坡预应力钢锚管锚固质量较好,表明采用钢锚管加固边坡是可行的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 高速公路边坡锚固技术的发展及研究状况
• 1.2.1 发展状况
• 1.2.2 研究状况
• 1.2.3 钢锚管的发展及研究状况
• 1.3 高速公路边坡锚固体系无损检测技术研究现况
• 1.3.1 边坡锚固体系无损检测技术发展现况
• 1.3.2 锚固体系应力波检测技术研究现况
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 第二章 高边坡钢锚管加固技术
• 2.1 引言
• 2.2 钢锚管的结构及分类
• 2.3 钢锚管加固力学原理
• 2.3.1 加固边坡稳定性分析
• 2.3.3 钢锚管加固边坡机理分析
• 2.3.4 钢锚管锚固体系应力分布
• 2.4 设计参数的确定
• 2.4.1 钢锚管锚固力的计算
• 2.4.2 钢锚管长度
• 2.4.3 钢锚管直径
• 2.4.4 钢锚管间距
• 2.4.5 钢锚管倾角
• 2.5 本章小结
• 第三章 预应力钢锚管锚固体系的应力波检测技术
• 3.1 引言
• 3.2 预应力钢锚管中应力波的波动分析
• 3.2.1 一维弹性杆的波动方程
• 3.2.2 预应力钢锚管锚固系统动测响应的数学模型
• 3.2.3 弹性波在杆中界面上的反射和透射
• 3.3.4 应力波在预锚管锚固体系中的衰减
• 3.3 应力波检测法机理分析
• 3.3.1 应力波检测法
• 3.3.2 长度的检测
• 3.3.3 注浆饱和度的检测
• 3.3.4 检测设备
• 3.4 基于小波分析的应力波检测信号的数字处理
• 3.4.1 信号预处理
• 3.4.2 频谱分析
• 3.4.3 数字滤波
• 3.4.4 小波变换
• 3.4.5 小波多尺度分析
• 3.4.6 小波分析在信号处理中的应用
• 3.5 本章小结
• 第四章 钢锚管锚固体系耐久性的研究
• 4.1 引言
• 4.2 引起钢锚管锚固体系耐久性损伤的原因
• 4.2.1 钢锚管锚固体系破坏机理分析
• 4.2.2 锚固系统的破坏形式
• 4.3 提高钢锚管锚固体系耐久性的措施
• 4.3.1 防护措施
• 4.3.2 定期检测
• 4.4 本章小结
• 第五章 某高速公路边坡钢锚管锚固质量应力波检测应用
• 5.1 研究的背景
• 5.1.1 工程概况
• 5.1.2 边坡破坏机理分析
• 5.2 工程治理方案的设计
• 5.2.1 工程治理方案的确定
• 5.2.2 钢锚管锚固体系的设计
• 5.2.3 预应力钢锚管施工
• 5.3 钢锚管锚固体系的质量检测工程应用
• 5.3.1 锚固体系质量检测的目的和意义
• 5.3.2 检测试验的有效性
• 5.3.3 检测结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录