压力分散型锚索锚固机理及锚固段设计方法研究

论文摘要

压力分散型锚索自研究开发成功以来,已经逐渐被应用于水利、交通等各个领域中,对软岩和承载力较低的土体的永久性加固起到了巨大的作用。但其理论研究还落后于工程实践,设计计算方法还不成熟,有许多问题需要进一步研究和探讨。因此深入研究其作用机理和合理的设计方法来指导锚索的合理化施工,对提高我国岩土工程的预应力锚固理论及实际应用技术具有十分重要的意义。本文依托二广高速公路(粤境)怀集至三水段边坡加固工程,以该公路工程中加固边坡的压力分散型锚索为研究对象,采用室内模型试验、理论分析与数值模拟分析相结合的方法对压力分散型锚索锚固机理展开研究,并基于数值分析研究了注浆体与围岩孔壁间剪应力的分布状态上,提出了压力分散型锚索锚固段设计新方法。首先,从试验、数值分析及理论研究三方面综述了预应力锚索,特别是压力分散型锚索的研究进展,详细介绍了压力分散型锚索的结构与受力特点、与普通拉力型锚索的区别、自身优点及使用范围。其次,结合室内模型试验及数值模拟,对压力分散型锚索锚固段作用机理进行了分析,结果表明：(1)在锚索预应力相同的情况下,随着围岩体强度的增大,注浆体与岩体孔壁间的剪应力峰值也随之增大,锚固段有效长度减小；注浆体轴应力峰值随着围岩体强度的增加而增大,且注浆体轴力有效长度也逐渐减小。(2)压力分散型锚索注浆体与围岩孔壁间剪应力在承压板处存在一个初始应力,最大值在距离承压板0.05m左右的地方；注浆体与围岩孔壁间剪应力曲线分布有两种形式。最后,在综合国内外关于预应力锚索设计方法的基础上,结合室内试验和数值模拟的成果,提出了在不同预应力、不同界面粘结力条件下,针对注浆体与围岩孔壁间剪应力分布的两种曲线形式,分别给出了压力分散型锚索单元锚固长有效长度与锚索极限承载力的设计公式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 岩土锚固技术的发展
• 1.2 预应力锚索类型
• 1.3 压力分散型锚索研究现状与存在问题
• 1.3.1 国内研究现状
• 1.3.2 国外研究现状
• 1.4 本文研究的目的和意义
• 1.5 本文的主要内容
• 第2章 压力分散型锚索结构与特点
• 2.1 压力分散型锚索的结构特点与作用机理
• 2.1.1 压力分散型锚索的结构特点
• 2.1.2 压力分散型锚索的作用机理
• 2.2 压力分散型锚索与拉力型锚索区别
• 2.3 压力分散型锚索的优点
• 2.4 压力分散型锚索的适用范围
• 2.5 小结
• 第三章 压力分散型锚索锚固机理的室内足尺试验与数值模拟
• 3.1 室内模型试验
• 3.2 数值模拟
• 3.2.1 试验目的
• 3.2.2 数值模拟研究
• 3.2.3 计算结果分析
• 3.2.3.1 准确性验算
• 3.2.3.2 注浆体与围岩孔壁间剪应力沿轴向分布规律
• 3.2.3.3 注浆体轴力沿轴向分布规律
• 3.3 小结
• 第四章 压力分散型锚索锚固段设计计算方法
• 4.1 设计理论的研究现状
• 4.2 现有锚索设计方法
• 4.3 数值模拟
• 4.3.1 试验目的
• 4.3.2 数值模拟研究
• 4.3.3 结果分析
• 4.4 压力分散型锚索单元锚索锚固段计算
• 4.4.1 单元锚索最大承载力计算
• 4.4.2 单元锚索单元锚固长度计算
• 4.5 小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望
• 主要参考文献
• 在读研究生期间参加的主要科研项目
• 在读研究生期间发表的论文
• 致谢