薄钢板气囊充气锚锚固性能试验研究

摘要

现代高层建筑、道路桥梁工程逐渐增多，越来越多地涉及到基坑工程，地下空间资源利用变得尤为重要。为了建造可靠、安全的工程建筑，开发地下空间资源，就需要了解地下埋深的土体、岩体力学特征，设计能够合理应用于基坑支护的结构装置，为了满足上述两点要求，设计了—种新型的试验装置即薄钢板气囊充气锚，它一方面可以用于勘探工程地质条件，提供土体、岩体物理力学参数;一方面也是—种锚固装置，可以成为建筑物的支护结构的—部分，为建筑物提供锚固力。
　　为了研究薄钢板气囊充气锚试验工作机理与锚固性能以及土体物理力学特征，进行了薄钢板气囊充气锚试验。对试验装置的选材，构造以及配套工具进行了设计。为了得到薄钢板气囊施压膨胀过程中应力、位移变化，采用多级加压方式进行试验，通过薄钢板气囊膨胀挤压囊外板，囊外板与土层之间的产生挤压力，从而可以使薄钢板气囊充气锚锚固力提高至普通土锚的2～4倍。在上述试验过程中，利用薄钢板气囊膨胀的力学特征，可以推断出土体或者岩体的应力-位移变化，对比分析旁压试验，然后利用基本力学理论，得到相应的土体或岩体基本物理力学参数，为工程地质勘探、工程施工提供可靠依据和参考。
　　为了验证薄钢板气囊充气锚试验的正确性，进一步研究薄钢板气囊充气锚锚固性能及土层力学性能，对薄钢板气囊充气锚试验进行FLAC3D数值模拟。基于FLAC3D软件，建立试验模拟模型，以摩尔库伦准则模型为土体本构关系，采用多次加压模拟计算，得到土体应力、位移变化规律，与现场试验分析比较显示，二者应力-位移曲线变化趋势—致，结果相似，说明了薄钢板气囊充气锚试验的准确性，具有一定的工程实践意义。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 锚杆的发展现状及机理

1．2 旁压仪试验的发展现状

1．3 旁压试验的概况

1．4 旁压仪的工程应用

1．5 研究目的

1．6 主要研究内容

2．旁压试验

2．1 旁压仪的介绍

2．1．1 旁压仪的结构

2．1．2 旁压仪的工作原理

2．2 旁压试验的基本理论

2．2．1 旁压试验的实验设备

2．2．1 旁压实验的实验原理

2．2．3 旁压试验准备

2．3 自钻式旁压仪现场试验步骤

2．4 典型实验曲线分析

2．5 自钻式旁压试验的机理研究

2．5．1 旁压实验分析方法的提出

2．5．2 力学参数的推导

2．6 自钻式旁压试验的特点

2．7 旁压试验的影响因素

本章小结

3．薄钢板气囊充气锚的原位实验

3．1 引言

3．2 薄钢板气囊充气锚基本构造

3．3 薄钢板气囊充气锚试验前的准备工作

3．4 薄钢板气囊充液压实验研究

3．4．1 实验问题解决

3．4．2 无土压力薄钢板气囊液压实验

3．5 薄钢板气囊充气锚的现场原位试验研究

3．5．1 试验场地概况

3．5．2 薄钢板气囊充气锚现场实验

3．5．3 薄钢板气囊充气锚实验分析

3．5．4 薄钢板气囊充气锚试验与旁压试验的对比分析

本章小结

4 数值模拟计算分析

4．1 FLAC3D软件简介

4．2 薄钢板气囊充气锚试验计算模型

4．2．1 未开挖基坑模型

4．2．2 实验段结构模型

4．3 土体本构关系及边界条件

4．4 模型计算参数

4．5 基坑开挖及计算结果分析

4．5．1 初始土应力计算

4．5．2 试验段模拟计算

4．5．3 实验模拟结果分析

4．6 试验模拟与薄钢板气囊充气锚试验对比

本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果