锚杆技术在土遗址保护中的应用与研究

论文摘要

土遗址是我国大量的古文化遗产中很重要的一部分,其固有的建造材料——生土、夯土和土坯等在恶劣的自然条件下极易风蚀、水解。随着我国经济建设的加快,城市发展规模日益扩大以及不合理利用等产生的负面影响,对土遗址造成了极大的破坏。目前我国土遗址的保护状况普遍较差,缺乏科学的保护措施,如不及时抢救,则面临永远毁灭的危险。本文概述了土遗址加固保护的研究现状,并分析了高昌故城土遗址主要病害之一——坍塌的成因。通过现场试验与数值模拟,对一种新型锚杆——碳纤维楠竹锚杆在土遗址加固保护中的实际应用进行了研究。本文研究的主要内容为:1.通过现场原位试验,研究在不同的锚固长度、锚杆直径、孔径、灌浆材料、加肋间距和倾斜角度下锚固体的变形机理和破坏形态。通过对锚杆受力后的P-S曲线及其锚杆沿其长度方向的应力分布情况分析,研究实验条件下锚固系统的受力机理,揭示以上条件对锚固力和杆体应力分布的影响。2.通过现场原位竹片试验,对碳纤维楠竹锚杆的界面粘结性能进行了分析研究。并研究了碳纤维布对锚固力提高的影响。3.运用有限元分析软件（ANSYS）,在弹塑性范围内,模拟随着荷载的增加锚固力的变化规律,以及在不同锚固长度、锚杆直径与灌浆体直径比值、灌浆体强度和表面状态下锚杆应力分布情况。4.结合相关规范和规程对高昌故城遗址保护工程提出设计和施工建议,供工程应用参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 土遗址概述
• 1.2 西北干旱地区土遗址加固保护研究
• 1.3 锚固技术的研究概况
• 1.3.1 锚固技术的发展与现状
• 1.3.2 锚固技术在土遗址加固中的应用研究现状
• 1.4 当前研究存在的问题
• 1.5 本文的主要研究工作
• 2 碳纤维楠竹锚杆试验研究
• 2.1 试验背景
• 2.2 试验目的
• 2.3 试验方案
• 2.3.1 试件设计
• 2.3.2 试件制作
• 2.4 材性试验
• 2.4.1 楠竹材性试验
• 2.4.2 土坯和夯土力学性能试验
• 2.4.3 灌浆体力学性能试验
• 2.5 现场原位试验
• 2.5.1 试验地点的选择
• 2.5.2 锚杆安装
• 2.5.3 试验装置
• 2.5.4 测试方法
• 2.6 试验结果分析
• 2.6.1 试验结果
• 2.6.2 试件的破坏形式
• 2.6.3 锚杆锚固力研究
• 2.6.4 锚杆应力分布研究
• 2.7 小结
• 3 碳纤维楠竹锚杆界面粘结性能试验
• 3.1 概述
• 3.2 锚杆——灌浆体界面剪切强度
• 3.2.1 概述
• 3.2.2 锚杆——灌浆体界面剪切强度分析
• 3.2.3 单位锚固力分析
• 3.3 灌浆体——土体界面剪切强度
• 3.3.1 试验现象
• 3.3.2 竹片试验制作
• 3.3.3 试验方法和结果
• 3.4 小结
• 4 锚杆应力分布非线性有限元分析
• 4.1 概述
• 4.1.1 引言
• 4.1.2 有限元计算方法简介
• 4.1.3 关于ANSYS软件
• 4.2 锚杆有限元模型建立
• 4.2.1 计算假定
• 4.2.2 计算参数
• 4.2.3 单元选取
• 4.2.4 模型建立
• 4.3 锚杆应力分布非线性有限元分析
• 4.4 锚杆受力性能影响因素分析
• 4.4.1 锚杆长度改变对应力分布的影响
• 4.4.2 锚杆直径与灌浆体直径比值改变对应力分布的影响
• 4.4.3 灌浆体的强度改变对应力分布的影响
• 4.4.4 锚杆表面状态对应力分布的影响
• 4.5 小结
• 5 碳纤维楠竹锚杆土遗址的应用研究
• 5.1 概述
• 5.2 土遗址锚杆设计方法
• 5.2.1 土遗址现场勘察
• 5.2.2 确定楠竹锚杆参数
• 5.2.3 锚杆设计计算
• 5.2.4 锚杆设计计算实例
• 5.3 施工工艺
• 5.3.1 锚杆制作
• 5.3.2 灌浆体配制
• 5.3.3 锚杆安装
• 6 结论与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录