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盘式锚杆破坏机制的试验研究

穆伟刚  
【摘要】:通过室内模拟试验和数值分析等方法,研究了盘式锚杆位移与拉力关系、荷载传递特点、锚盘数量、盘径大小与承载力的匹配关系,归纳和总结了盘式锚杆破坏机制及破坏模式,通过系统研究得到如下结论: (1)在模型模拟试验中,普通锚杆位移与拉力关系曲线可分为两个阶段,第一阶段位移与拉力关系呈线性递增的关系,递增速率较小。第二阶段拉力不变,位移迅速增大,表明土体已经破坏。 盘式锚杆位移与拉力曲线可分为3个阶段,第一阶段位移与拉力关系曲线递增速率较小,呈线性关系表明锚杆周围土体处于弹性阶段;第二阶段位移与拉力呈上凹型曲线,位移递增速率较大,表明锚杆周围土体进入塑性阶段;第三阶段拉力不变,锚杆位移值迅速增加,此阶段关系曲线递增速率最大,表明锚杆已发生破坏。 (2)盘式锚杆杆体应力分布特点是从顶部到底部逐渐减小,因锚盘的作用,荷载在锚盘上下面产生跳跃式分布。盘间距在规定值条件下,盘径对荷载传递特点趋势影响较小,而锚盘数量对荷载传递特点影响显著。 (3)锚盘数量、锚盘直径大小与承载力的关系:在盘间距一定的条件下,承载力与锚盘数量呈线性递增的关系,当盘径为150mm、125mm时,承载力与锚盘数量关系呈线性增大,直线斜率在20至25之间;当盘径为100mm、75mm时也呈线性递增的关系,但斜率在7至7.7之间,说明盘径大小对承载力有影响。在模型模拟试验中,当盘径大于100mm时,锚盘承载力发挥的作用更加明显。 应用试验及数值模拟结果,建立承载力与盘径之间的关系曲线,承载力与盘径大小关系符合指数函数,锚杆承载力随盘径的增大而增大。 (4)盘式锚杆破坏模式及机制受锚盘数量和盘径大小影响很大,单盘锚杆和多盘锚杆破坏形状起初相同,均呈现倒圆台型;但在中间阶段,单盘锚杆和多盘锚杆破坏形状差异较大,单盘锚杆呈圆柱型,而多盘锚杆破坏形状呈多段喇叭型;当锚杆完全破坏以后单盘锚杆和多盘锚杆破坏形状均呈现圆柱型。盘式锚杆剪切破坏塑性区体积与拉力的关系受锚盘数量和锚盘盘径影响较大,锚盘数量越多、盘径越大,其关系曲线递增速率越大。


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