用预应力锚加固既有锚杆挡墙的算法研究

论文摘要

已有锚杆挡墙使用一段时间后,由于使用条件的改变,或在施工过程中存在质量问题等因素,将导致已有锚杆挡墙其实际提供的支护力不足,边坡稳定安全系数达不到规定要求,产生严重安全隐患,必须进行加固处理。虽然岩土锚固技术对边坡进行初次支护的理论相对较成熟,岩土锚固技术在边坡工程、深基坑工程、地下工程和矿山工程等工程建设得到了空前广泛的应用,但是因为我们对既有锚固工程进行加固的重要性认识不足及既有岩土锚固工程加固问题本身的特殊性和复杂性,既有锚固工程加固的理论研究是相对滞后的,无论从理论计算、设计方法及对原支护结构残余抗力的确定等方面的相关研究都很少。因此展开对既有锚固工程加固设计的理论研究,既有其必要性,也有防范于未然的前瞻性,是一个有非常价值的学术研究课题。本文结合目前对锚杆初次支护相对较成熟的理论研究和试验结论,针对用预应力锚杆对既有锚杆挡墙进行加固处理的具体问题,深入分析新预应力加固锚杆和原支护锚杆的相互力学作用及对边坡岩体的加固机理,在此基础上根据新旧锚杆的变形协调条件,建立了新预应力加固锚杆的计算模型,并通过FLAC程序进行数值模拟分析,对计算模型进行修正调整后,总结出预应力加固锚杆的实用设计计算方法。本文最后将该设计计算方法应用到一个既有锚杆挡墙加固的工程实例中,具体介绍该加固设计方案的实用设计计算方法涉及的具体内容和应用流程,体现了该方法的实用性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 问题的提出
• 1.3 岩土锚固技术理论研究方法现状概述
• 1.4 本文的研究内容及研究思路
• 1.4.1 本文的研究内容
• 1.4.2 本文的研究思路
• 1.5 本文的研究意义
• 1.6 本章小结
• 2 锚杆的作用机理研究
• 2.1 锚杆的作用力对锚固体力学性质的影响
• 2.2 锚杆锚固力影响因素分析
• 2.2.1 锚束与浆体间的剪应力
• 2.2.2 浆体与岩体间的剪应力
• 2.2.3 对两种粘结应力的讨论
• 2.3 锚杆锚固段剪应力分布模型
• 2.3.1 剪应力均匀分布模型
• 2.3.2 剪应力负指数函数分布模型
• 2.3.3 基于Mindlin 问题的锚固内力解析解模型
• 2.3.4 本文提出的锚杆复合幂函数拟合模型
• 2.4 剪应力试验实测分布规律
• 2.5 锚杆临界锚固长度的确定
• 2.6 本章小结
• 3 预应力锚杆加固技术研究
• 3.1 已有锚杆与新锚杆的受力分析
• 3.1.1 新旧锚杆相互作用的力学机理分析
• 3.1.2 原锚杆残余强度分析
• 3.2 预应力加固锚杆计算模型
• 3.2.1 原锚固段长度大于临界锚固长度时预应力加固锚杆计算模型
• 3.2.2 原锚固段长度小于临界锚固长度时加固锚杆计算模型
• 3.2.3 新加固预应力锚杆锚固长度确定
• 3.3 本章小结
• 4 数值模拟
• 4.1 引言
• 4.2 FLAC 程序简介
• 4.3 FLAC 程序模拟
• 4.3.1 计算参数选择
• 4.3.2 建立模型
• 4.3.3 模拟结果及分析
• 4.4 本章小结
• 5 预应力锚杆加固设计实用计算方法
• 5.1 设计计算的主要内容
• 5.1.1 原锚杆设计抗力计算
• 5.1.2 原锚杆临界锚固长度计算
• 5.1.3 新工况土压力计算
• 5.1.4 新工况下原锚杆残余抗力计算
• 5.1.5 新工况下预应力加固锚杆初始预应力计算
• 5.1.6 新工况下预应力加固锚杆最终设计抗力计算
• 5.1.7 预应力加固锚杆锚固长度计算
• 5.2 构造设计
• 5.3 需要说明的问题
• 5.4 本章小结
• 6 工程实例分析
• 6.1 既有锚杆挡墙原工况设计方案
• 6.1.1 工程概况
• 6.1.2 地质构造及地层岩性
• 6.1.3 原工况设计方案计算
• 6.1.4 原工况设计方案
• 6.2 加固设计方案
• 6.2.1 新工况简介
• 6.2.2 新工况设计方案计算
• 6.2.3 新工况加固设计方案
• 6.3 本章小结
• 7 结论及展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 后续研究工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录