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预应力锚索侧阻力分布规律的研究及应用

栗红玉  
【摘要】:本文以预应力锚索侧阻力分布规律为课题,通过力学理论分析、现场试验和数值模拟等多种方法进行深入地研究和讨论,取得了一系列有意义的研究成果,主要结论如下: (1)以非线性统一强度理论为基础,充分考虑岩体的中间主应力效应和非线性特性,并结合锚索的破裂面形状和极限平衡原理,获得了一个应用于地下硐室的预应力锚索极限承载力的计算公式。该公式能综合考虑岩土体种类、无侧限抗压强度、锚索倾角和锚索注浆压力等各方面因素对锚索极限抗拔力的影响。 (2)通过现场拉拔实验和FLAC3D数值模拟技术,得到了锚固段长度与预应力锚索侧阻力分布之间的关系:随着预应力锚索锚固段长度的增加,锚索的极限侧阻力逐渐增大,其锚索-围岩界面的侧阻力呈非均匀分布,在锚索自由段与锚固段交界点处为最大,往围岩深处方向逐渐衰减,在2~3m处的某处逐渐衰减至0。 (3)通过数值模拟结果可知,岩石强度对其侧阻力的分布形式有着重要的影响。岩体越松软,即岩体的弹性模量越小,则锚索-围岩界面的侧阻力最大值就越小,分布范围就越大、越均匀;反之,岩体越坚硬,则锚索-围岩界面的极限侧阻力值就越大,作用范围越小、越集中。 (4)通过现场试验结果可知,在内锚固段岩体的整体性和均质性相对较好的情况下,注浆体与锚孔孔壁的粘结强度主要取决于锚孔孔壁的粗糙程度;预应力锚索常见的破坏模式为锚索与注浆体之间的脱粘破坏,破坏形式是钢绞线从注浆体中旋转拔出。 (5)通过采用现场实验和有限差分软件进行研究,验证了锚索网度的大小对其极限承载力有着重要的影响:随着锚索间距的减小,锚索的极限侧阻力逐渐增大,且单根锚索形成的压应力区逐渐靠近、相互叠加,并连成一体,近零应力区逐渐消失,在岩体中形成了一个均匀的压缩带,使支撑能力也相应加大。


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