扩大头锚杆力学机理研究

摘要

随着超高层建筑的不断兴建，深基坑及地下空间呈现深、大的趋势，使得对锚固技术的要求不断提高，新型锚杆技术不断涌现，其中高压旋喷扩大头锚杆具有抗拔承载力高、位移小等优点，获得广泛认可与应用。然而针对扩大头锚杆的理论研究仍然远远滞后于工程实践，其受力机理尚未得到充分的认识，因此有必要对扩大头锚杆受力机理进行分析。
　　本文结合某实际桩-普通锚支护工程，利用ABAQUS建立了考虑施工过程和土-锚相互作用的数值模拟，并与理正结果对比验算，取得了较好的吻合度，由此验证了ABAQUS应用于基坑开挖是切实可行的，在此基础上研究了高压旋喷扩大头锚杆的应力分布、侧摩阻力传递规律，并与桩-普通锚支护工程对比分析，最后探讨了扩大头直径、扩大头长度及自由段长度对其抗拔承载力的影响。研究结果表明:
　　(1)对比模拟结果与理正计算结果，可得支护桩整体水平位移计算值较模拟值偏大，但两者水平位移曲线基本拟合，验证了ABAQUS数值模拟在基坑开挖工程的可行性;
　　(2)相同条件下，扩大头锚杆轴力较普通锚杆提高约0.3-0.7倍左右，可减小基坑变形约30％。实际工程中，应综合考虑各方面因素，以达到更大的经济效益;
　　(3)扩大头锚杆的应力沿锚杆埋深呈逐渐减小的趋势，在自由段与锚固段界面附近有突变的趋势，锚杆顶端应力最大，底端应力最小，应力通过杆体由杆顶向杆底传递;侧摩阻力沿扩大头锚杆长度呈不均匀分布，在普通锚固段与扩大头锚固段的附近摩阻力达到最大;
　　(4)扩大头直径、长度相比于锚杆自由段长度对抗拔承载力的影响较大，而自由段长度对抗拔承载力影响较小;普通锚杆与扩大头锚杆抗拔承载力随着锚固长度增大显著增加，基坑变形明显减小，达到临界长度后，抗拔承载力基本无变化。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 本文研究的主要内容

1．3 本文研究的基本思路

第2章 锚固技术发展及研究现状

2．1 锚固技术发展

2．2 锚杆锚固技术的优点

2．3 锚杆(索)的分类

2．4 锚杆的锚固机理

2．4．1 普通锚杆的锚固机理

2．4．2 扩大头锚杆的锚固机理

2．5 锚固支护研究现状

2．5．1 理论研究

2．5．2 试验研究

2．5．3 有限元模拟

第3章 扩大头锚杆受力过程

3．1 扩大头锚杆设计

3．2 扩大头锚杆的破坏形式

3．3 扩大头锚杆的受力过程

第4章 工程实例

4．1 工程概况

4．2 工程地质条件

4．3 水文地质条件

第5章 有限元模拟分析

5．1 ABAQUS简介

5．2 土的本构模型

5．2．1 Mohr-Coulomb模型

5．2．2 Drucker-Prager模型

5．2．3 修正剑桥模型(MCC Model)

5．3 支护概况

5．4 模型的建立

5．4．1 二维模型

5．4．2 模型边界条件

5．4．3 模型的参数

5．4．4 模型单元划分

5．4．5 模型接触

5．4．6 锚杆预应力

5．4．7 模拟过程

5．5 模拟分析结果

5．5．1 普通锚杆模拟结果分析

5．5．2 扩大头锚杆模拟结果分析

5．5．3 扩大头锚杆抗拔承载力影响因素分析

结论与展望

致谢

参考文献

作者简介

发表论文和参加科研情况说明