土層擴(kuò)孔壓力型錨桿的錨固機(jī)理研究.pdf

1、錨桿因其造價低，施工簡便，工期短而被廣泛應(yīng)用于建筑、水利、電力、公路、邊坡加固和基坑支護(hù)中，但目前普遍使用的是拉力型錨桿，存在錨固效率低、設(shè)計(jì)長度大、抗腐蝕性和耐久性差等問題。擴(kuò)孔壓力型錨桿和多段擴(kuò)孔壓力型錨桿是近年發(fā)展起來，逐步投入應(yīng)用的新型錨固技術(shù)，可以有效提高錨固效率、改善注漿固結(jié)體受力條件和解決錨桿拉桿防腐問題。由于缺乏對錨固機(jī)理的認(rèn)識和系統(tǒng)研究，目前工程實(shí)踐中擴(kuò)孔壓力型錨桿仍沿用拉力型錨桿的設(shè)計(jì)方法。論文采用彈性力學(xué)方法、現(xiàn)場

2、試驗(yàn)實(shí)測資料對比研究、數(shù)值模擬分析等多種方法研究了土層擴(kuò)孔壓力型錨桿的錨固機(jī)理和影響參數(shù);并將研究結(jié)果應(yīng)用到多段擴(kuò)孔壓力型錨桿的錨固分析。據(jù)此提出了擴(kuò)孔和多段擴(kuò)孔壓力型錨桿的設(shè)計(jì)方法。本文的主要工作內(nèi)容如下:
　　(1)假定擴(kuò)孔段端頭土體屈服和錨固體整體拉出兩種破壞模式，用彈性力學(xué)方法推導(dǎo)了擴(kuò)孔壓力型錨桿錨固體軸向應(yīng)力以及錨固體與巖土體粘結(jié)界面的剪應(yīng)力計(jì)算公式，得到兩者沿錨桿軸向的分布規(guī)律呈負(fù)指數(shù)變化，并探討了壓力型錨桿擴(kuò)孔段和普

3、通鉆孔錨固段長度的合理設(shè)置問題。利用疊加原理對多段擴(kuò)孔壓力分散型錨桿的受力特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步分析了錨桿設(shè)計(jì)參數(shù)（錨固段長度、擴(kuò)孔直徑）、力學(xué)參數(shù)（粘聚力、內(nèi)摩擦角和剛度系數(shù)）、錨桿埋深以及承載體個數(shù)等因素對錨固體與巖土體粘結(jié)界面剪應(yīng)力分布的影響。
　　(2)利用該院自制的擴(kuò)孔鉆頭，在兩個工點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)孔壓力型錨桿和多段擴(kuò)孔壓力型錨桿的現(xiàn)場試驗(yàn)，得到錨桿的荷載-位移曲線以及錨固體軸向應(yīng)變曲線，并與理論推導(dǎo)分布關(guān)系進(jìn)行了對比，證明了

4、理論推導(dǎo)成果的合理性。
　　(3)結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)的資料，利用FLAC3D軟件對拉力型、壓力型和擴(kuò)孔壓力型錨桿進(jìn)行數(shù)值分析，得到不同類型錨桿的承載力以及錨固體與巖土體粘結(jié)界面的剪應(yīng)力分布。與其他類型錨桿相比，擴(kuò)孔壓力型錨桿提高了錨固承載力，降低了應(yīng)力集中程度。理論分析、現(xiàn)場試驗(yàn)以及數(shù)值分析得到的結(jié)果相近。
　　(4)根據(jù)Kelvin問題的基本解，分析單孔擴(kuò)孔壓力型錨桿的附加應(yīng)力和位移場，利用疊加得到群錨的附加應(yīng)力和位移場，提出了