既有岩土锚固工程加固方法初探

论文摘要

在交通、水利及城市岩土边坡工程中,开挖高度为815 m的岩质边坡的锚固工程,多采用锚杆和梁板（或格构）相结合的支护形式。由于被锚固岩体水文地质条件的变化或者被锚固岩体形状和高度的改变,造成岩体侧向岩土压力显著增大,而原锚固工程锚杆所能提供的抗力不足以平衡增大的侧向岩石压力,即出现了所谓“超载”的现象。所以,许多岩质边坡锚固工程确有进行加固的必要。本文从锚杆杆体、灌浆体、岩体之间的荷载转移机理和粘结力在杆体与灌浆体界面、灌浆体与岩体界面的分布形态出发,结合锚固体粘结应力分布的模型试验数据,初步建立了的锚固段荷载-位移曲线简化模型。在考虑边坡岩体不同破坏模式对新旧锚杆位移大小的影响基础上,推导出了既有锚杆所承受荷载下降量、新增锚杆分担荷载分别与侧向岩石压力增量、新增锚杆锚固段刚度参数值等参数之间的理论计算公式,从而基本建立了既有岩土锚固工程加固设计的计算方法。本文还应用数值模拟计算软件FLAC5.0对不同锚固段刚度参数值的新增锚杆对既有锚杆所承受荷载下降量大小的影响进行了数值计算,数值计算的结果与理论推导公式中新增锚杆锚固段刚度参数值对既有锚杆所承受荷载下降量大小的影响表现出一致性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 岩土锚固工程的长期性能与加固原因
• 1.2.1 岩土锚固工程的长期性能
• 1.2.2 岩土锚固工程的加固原因
• 1.3 既有工程加固技术
• 1.3.1 既有建筑物的加固技术
• 1.3.2 既有岩土锚固工程加固技术
• 1.4 本文的研究内容及其意义
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究意义
• 2 岩石锚杆
• 2.1 锚杆的类型
• 2.1.1 拉力型锚杆和压力性锚杆
• 2.1.2 普通锚杆和预应力锚杆
• 2.1.3 荷载集中型锚杆和荷载分散型锚杆
• 2.2 岩石锚杆的荷载传递机理
• 2.2.1 荷载从杆体传递给灌浆体的力学行为
• 2.2.2 灌浆体与岩石间的粘结
• 2.3 本章小结
• 3 锚杆试验和锚固段荷载—位移关系
• 3.1 锚杆基本试验（极限抗拔力试验）
• 3.2 锚固段荷载—位移关系的试验研究
• 3.2.1 关于锚固段荷载—位移关系的试验
• 3.2.2 锚固段荷载—位移关系试验的意义
• 3.3 锚固段荷载—位移关系的理论研究
• 3.3.1 基于应力和位移关系建立的模型
• 3.3.2 荷载—位移关系的双曲线和指数模型
• 3.3.3 上述各荷载—位移关系理论模型的局限性
• 3.4 本文提出的锚固段荷载—位移关系模型
• 3.4.1 锚固段荷载—位移关系的三种形态
• 3.4.2 本文提出的锚固段荷载—位移关系模型
• 3.5 本章小结
• 4 既有锚固工程的加固设计
• 4.1 既有锚固工程加固的原理
• 4.1.1 混凝土结构加固的原理
• 4.1.2 既有岩土锚固工程加固的原理
• 4.2 新旧锚杆的位移
• 4.2.1 新旧锚杆的位移关系
• 4.2.2 锚头位移的组成
• 4.3 既有锚固工程加固的计算
• 4.3.1 侧向岩石压力增量的计算
• 4.3.2 新旧锚杆自由段的位移
• 4.3.3 新旧锚杆锚固段的位移
• 4.3.4 既有岩石锚固工程加固计算公式（平面滑动型）
• 4.3.5 侧向岩石压力增量允许值
• 4.4 锚固段荷载—位移曲线参数 k 值与 m 值的确定
• 4.5 算例分析
• 4.5.1 工程概况
• 4.5.2 算例的加固设计
• 4.6 本章小结
• 5 既有锚固工程加固的数值模拟分析
• 5.1 引言
• 5.2 FLAC 概述及特点
• 5.2.1 FLAC 概述
• 5.2.2 FLAC 的基本特点
• 5.3 FLAC 计算模型
• 5.3.1 锚索（Cable）结构单元
• 5.3.2 计算参数的确定
• 5.3.3 建模与数值计算过程
• 5.3.4 有限差分网格的划分
• 5.3.5 数值模拟计算及结果分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录