锚索有效锚固长度及其对粘结强度取值影响研究

摘要

锚索锚固技术因其具有经济适用、安全可靠以及便捷施工等优点，而被广泛应用，且国内外学者已经对其展开了广泛而深入的研究，然而由于锚固地层的多变性、锚固结构的变异性，锚固方式的多样性，现有研究成果在面对特定工程问题时仍显不足。本文针对长沙大王山冰雪世界坑壁支护项目中石灰岩地区应用大吨位预应力锚索的注浆体与地层粘结强度取值问题，完成了锚索拉拔试验，并对锚索有效锚固长度测试、分析，以及锚固注浆体与地层粘结强度取值方法的进行深入的研究，主要完成了以下工作：
　　（1）在对现有锚杆（索）锚固体应力应变测试技术进行的研究和分析的基础上，探索了采用混凝土应变计进行锚索有效锚固长度测试的方法。通过建立数值模型，模拟了锚索的拉拔过程，分析了荷载从钢绞线到注浆体再到锚固层的传递过程中锚固体的受力变形的特性，据此提出了应变计设置的最佳位置。
　　（2）依托工程锚索自由段长度达50m，锚固地层为石灰岩岩层的特点，研究了P-S曲线反演锚固界面参数的适用性。针对P-S曲线反演锚固界面参数这一方法，根据荷载传递法，推导了荷载位移关系理论模型，然后考虑杆体材料弹性模量的变异性，分析了评价自由段长度对于锚固体顶部位移计算结果影响的方法。并基于既有实例，分别研究了P-S曲线反演锚固界面参数对不同自由段长度、土层锚杆和岩层锚杆的适用性。
　　（3）针对P-S曲线反演锚固界面参数不适用于岩层锚杆的问题，基于荷载变形基于注浆体向地层传递荷载的双折线荷载传递模型的力学机制，对锚杆荷载由注浆体向地层荷载传递的全过程进行了分析，研究了锚固段长度对粘结强度取值影响的机理。在导得锚固体极限状态下位移解答的基础上，建立了根据一种根据锚杆拉拔试验得到的极限荷载与残余荷载结果来计算不同锚固段长度对注浆体与地层粘结强度影响系数的方法。
　　（4）设计并完成了石灰岩地层区大吨位预应力锚索拉拔试验，对采用混凝土应变计测试锚固长度的方法进行了初试，并将研究得到的不同锚固段长度对注浆体与地层粘结强度影响系数的计算方法应用到依托工程，得到依托工程所需要的不同锚固段长度粘结强度值。

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第1章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 研究现状

1.3 本文研究主要内容

第2章 锚索有效锚固长度测试技术开发研究

2.1概述

2.2 锚索有效锚固长度测试方法开发

2.3 应变计在锚固体中的设置位置数值模拟分析

2.4 本章小结

第3章 锚杆锚固界面荷载传递参数P-S曲线反演法适用性研究

3.1概述

3.2锚固界面参数P-S曲线反演法

3.3材料变异对于P-S曲线反演结果影响分析

3.4考虑材料变异性P-S曲线反演方法适用性分析

3.5本章小结

第4章 锚固长度对于注浆体与地层粘结强度取值的影响

4.1 概述

4.2 锚固段长度影响粘结强度的机理

4.3 锚固长度影响系数的计算方法

4.4实例分析

4.5 本章小结

第5章 锚索拉拔特性的现场试验研究

5.1 概述

5.2 现场试验

5.3 现场试验结果

5.4注浆体与地层粘结强度的确定

5.5本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A （攻读学位期间发表的学术论文、工程实践）