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土层锚杆常见病害破坏机理及防治技术研究

汪班桥  
【摘要】: 本文以地质工程中的土层锚杆为研究对象,采用实际工程调查、模型试验与理论分析相结合的研究方法,对土层锚杆的常见病害类型、原因进行了分析,并给出了相对应的防治对策,在此基础上,提出了土层锚杆的破坏机理:“点破坏,复合体控制”。为土层锚杆的破坏预测奠定了一定的理论基础。 1.通过对深基坑、公路边坡、水电站大坝等土层锚杆应用工程的调查,对其常见病害的形式进行了总结及初步的分析。 2.通过两组不同间距情况下拉力型和压力型锚杆的室内模型试验,分别对单根锚杆的应变分布曲线,同列锚杆坡面点、滑面点及锚固段末端点渗水前后、加载不同量级、不同时间的应变分布曲线进了对比分析研究。给出了两种类型锚杆的应变分布曲线,提出了土层锚杆应变分布的“时间效应”性、指出了土锚系统中最易发生破坏的部位,及在水与外加荷载共同作用下的破坏规律,并对两种类型锚杆系统内力的分配进行了对比研究。 3.通过Marc有限元分析,验证了模型试验的相关结论,并进一步结合模型试验与数值模拟的分析结果,定义了土层锚杆的应力集中系数,提出在计算锚杆的有效锚固段长度时,可根据锚杆所处位置的不同,分别采用不同的安全系数。 4.通过土层锚杆的现场拉拔试验,对锚杆的极限抗拔力随含水量的变化曲线进行了分析;并对土层锚杆在注水前后的预应力损失进行了分析研究,得出了黄土层锚杆预应力损失的主要影响因素。 5.利用故障模式与影响分析(FMEA)对土层锚杆进行了安全评价,得出了土层锚杆中最易发生破坏的部位,并找出了其相关的影响因素与责任部门。 6.结合工程调研、试验分析、有限元模拟及FMEA分析结果,对粘结性土层锚杆及预应力土层锚杆的常见病害形式进行了总结分析,并对其破坏原因进行了解释;提出了有效的防治措施。 7.基于试验及理论分析,提出了土层锚杆的失效机理:“突破点破坏,复合体控制”。


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