新型可回收式锚杆抗拔试验及数值模拟研究

摘要

近年来随着锚杆加固技术的成熟，锚杆在基坑建设、护坡工程中应用范围越来越广。锚杆的大量应用为国民经济的发展发挥了重要作用，但是随着工程建设的进一步发展，许多曾经预埋过锚杆的场地面临着二次开发。那些曾经发挥过重要作用的锚杆却成为再次开发的障碍，造成开发的困难和建设费用的增加。此外，在一些临时性加固工程中，如果能将锚杆回收进行反复利用，不仅可以节约大量材料，也可以降低工程造价，取得很好的经济效效益。 因此，为了适应工程建设的需求，河海大学岩土工程研究所刘汉龙教授根据大量工程实践经验自主开发了一种新型可回收式锚杆专利技术。由于这种新开发的专利技术，在工程上还未被采用，人们对其承载能力及传力机制还不甚了解，本文就是针对这一点展开工作的。论文完成的主要工作如下： 1.对可回收式锚杆的技术原理、基本技术参数、施工要点、技术特点及其适用范围等做了详细的分析。 2.在南京燕子矶中学护坡工程某试验段进行可回收式锚杆的现场抗拔试验研究，通过对锚杆受力后的p-s曲线以及沿其杆长方向的应力分布情况的分析，研究在不同荷载、不同锚固长度下锚固体的变形机理及其沿杆长方向的应力分布规律。 3.应用大型商业有限元软件(ANSYS)模拟随着荷载的增加，锚固体沿杆长的应力分布规律的变化，以及在不同锚固长度、不同锚径、不同岩土体材料等条件下锚固体的应力分布情况，得到以下几点结论：(1)注浆体内部压应力值分布不均匀。注浆体与荷载直接接触端部压应力值远大于平均压应力值，压应力沿着注浆体方向逐渐减小；(2)锚固长度越大，剪应力峰值越小，剪应力分布曲线越平缓。但是无限制的增加锚固长度却是毫无意义的；(3)在相同荷载作用下，相比于锚固体直径小的锚杆，锚固体直径大的锚杆剪应力的分布更均匀，受力性能更好。(4)岩土体模量越大即岩土体坚硬，分布在锚固体上的剪应力越不均匀，而剪应力的峰值却越大。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

第一节引言

第二节岩土锚固技术发展概况

1.2.1岩土锚固技术的应用和发展

1.2.2岩土锚固技术的逐步完善

1.2.3岩土锚固技术的应用领域

第三节岩土锚固技术理论研究现状

1.3.1锚杆支护加固机理的研究

1.3.2锚杆锚固荷载传递机理的研究

第四节锚杆的分类

第五节目前研究中存在的问题

第六节本文的研究思路及研究

第二章可回收式锚杆技术的开发与研制

第一节研发思路

第二节可回收式锚杆技术简介

2.2.1可回收式锚杆的技术原理

2.2.2可回收式锚杆的技术参数

第三节可回收式锚杆的施工要点

2.3.1施工准备

2.3.2锚杆的制作

2.3.3锚杆钻孔

2.3.4锚杆的安装

2.3.5锚杆注浆

2.3.6锚杆张拉

2.3.7锚杆的验收试验

第四节可回收式锚杆的技术特点及适用范围

2.4.1受力性能

2.4.2加固效果

2.4.3工程实用性

2.4.4施工质量控制

第五节本章小结

第三章可回收式锚杆现场试验

第一节引言

第二节工程概况

第三节可回收式锚杆抗拔试验

2.3.1试验的目的和内容

2.3.2试验设备

2.3.3锚杆施工

2.3.4试验加载方案

第四节试验数据分析

2.4.1主要试验结果

2.4.2试验锚杆极限承载力的确定

第五节锚杆体的回收

第六节本章小结

第四章锚固体应力分布的数值模拟研究

第一节概述

4.1.1锚杆有限元计算方法简介

4.1.2 ANSYS有限元软件简介

第二节锚杆有限元计算模型的建立

4.2.1计算假定

4.2.2计算参数

4.2.3边界条件

4.2.4模型的建立

4.2.5模型的验证

第三节基本算例计算结果分析

4.3.1锚固注浆体应力特征

4.3.2锚杆应力分布特征

4.3.3锚杆位移特征

第四节锚杆锚固体应力分布影响因素分析

4.4.1不同荷载对应力分布的影响

4.4.2不同荷载对锚固注浆体应力的影响

4.4.3不同锚固长度对应力分布的影响

4.4.4不同锚径对锚固土体应力分布的影响

4.4.5不同E2/E1值对锚固土体剪应力的影响

第五节本章小结

第五章结论与展望

第一节结论

第二节展望

参考文献

致谢