砂土场地抗浮扩体锚杆承载特性研究
发布时间：2021-11-19 21:22
扩体锚杆历经50多年的发展,在基坑、边坡、抗浮、支护等工程中得到了广泛应用。扩体锚固技术优势是能充分的调动土体的自身强度和自稳能力、缩小支护结构体的体积和重量、节约施工材料。扩体锚固技术虽然是提高土体稳定性和解决复杂工程问题最可靠、最经济的方法之一,但是扩体锚杆在不同地质条件下的承载特性有很大的不确定性,尤其扩体锚杆的埋深和尺寸对极限承载力的影响尤为显著,也是工程中最为关心的问题之一,目前工程中普遍应用的承载力计算公式并不能准确估算其实际承载力。基于室内外最新试验成果,本文应用颗粒流软件PFC3D,模拟了砂土中抗浮扩体锚杆拉拔荷载作用下的破坏模式,剖析了不同埋深工况下扩体锚杆拉拔破坏承载特性,研究了埋深、扩体段直径对荷载-位移关系的影响规律,给出了砂土中扩体锚杆极限承载力计算新方法。本文的主要研究内容为:1.根据室内外抗浮扩体锚杆承载特性试验结果,系统分析了不同工况条件下扩体锚杆的破坏规律。在此基础上,建立了基于PFC软件平台的抗浮扩体锚杆三维数值模型。针对浅埋与深埋的垂向受拉扩体锚杆,系统分析了扩体锚杆在砂土中拉拔破坏的破坏模式和破坏影响因素。针对扩体锚杆承载力的变化特性,深刻揭示了...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
非预应力抗浮扩体锚杆
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文5该方法与《高压喷射扩大头锚杆技术规程》的不同在于扩体段的端承力，其将p改为扩体段土体粘聚力标准值的8倍，应用于粘聚力很低的砂土时显然不合适。程良奎[19]提出了基于锚锭板理论的扩体锚杆极限承载力计算方法，砂土中按式1-3计算，黏性土中按式1-4计算。P=γhβ+πDLq+πDLq(1-3)P=cβ+πDLc+πDLq(1-4)式中γ——重力密度（kN/m3）；h——锚杆埋深（m）；β——端承力因子；c——土体不排水抗剪强度（kPa）；q——杆体与土层间的粘结强度（kPa）。该方法合理的考虑了扩体段端承力与埋深和扩体段直径间的关系，然而端承力因子尚需进一步的研究郭钢[20]对扩体锚杆极限承载力中扩体段端承力进行了理论研究，其通过大量的试验确定了扩体锚杆拉拔破坏时破坏范围的计算公式，认为破坏范围为椭球形，如图1-2所示。将破坏范围进行受力分析后，得出了基于土压力理论的扩体段端承力计算公式，还指出扩体锚杆拉拔时的荷载-位移曲线为双曲线模型。图1-2土体破坏范围示意图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文7在地下水时容易发生塌孔。扩孔后的孔内渣土清理也存在较大问题，难以保证清理干净，会引起扩体锚杆尺寸减小以及与周围土体粘结较弱等问题。爆炸扩孔难以把控成空质量和形状，容易产生安全问题，可能会对地层产生较大扰动或对前期施工的锚杆产生影响。高压旋喷扩孔也存在较大问题，首先，扩体段注浆体抗压强度往往达不到要求，国内标准对扩体段抗压强度要求为不应小于20MPa，而在实际工程中往往达不到该要求；其次，高压旋喷的压力通常为25~30MPa，导致扩体锚杆的施工质量受人为因素、机械性能以及地层状态影响很大，因而难以控制施工质量，且容易发生事故；扩体锚杆也容易存在防腐耐久问题，地下水会对锚杆产生腐蚀，影响锚杆的长期使用。针对以上问题，各国各大企业已经开发了不同类型的扩体锚杆，具有代表性的有英国Fondedile公司的多段锥体扩体锚杆[26]、法国Soletanche公司的圆桶形扩体锚杆[27]、日本SSL永久性梯形扩体锚杆技术[28]、中国台湾大地公司的圆锥扩体锚杆和中国创新开发的囊式扩体锚杆[29]等。囊式扩体锚杆经过十多年的发展，其结构设计巧妙，施工技术合理，采用高压旋喷扩孔和胀压扩孔相结合的方式，合理互补优势规避缺陷，已经在多个省市自治区投入使用，产生了显著的经济效益，图1-3为囊式扩体锚杆实物图。图1-3囊式扩体锚杆实物图
【参考文献】：
期刊论文
[1]囊式扩体锚杆群锚效应数值模拟研究[J]. 黄晓刚,颜玉斌,李继才. 工程勘察. 2019(10)
[2]囊式扩体锚杆在宁波地区的现场试验研究[J]. 刘钟,张楚福,张义,吕美东,许国平,陈天雄. 岩土力学. 2018(S2)
[3]基于PLC的锚杆钻机智能可视化控制系统应用研究[J]. 张改莲. 机床与液压. 2018(16)
[4]矿用对称布置液压锚杆钻机的研制与应用[J]. 张东宝,王静. 煤炭工程. 2018(08)
[5]履带式临时支护作业平台与全液压双锚杆钻机的研制[J]. 鲍伟,孙文进,王洪立,宋立新,陈闪. 煤矿机械. 2018(04)
[6]扩大头抗拔锚杆承载特性理论分析与数值模拟[J]. 李阳,王利超,冯振华,雷东锋,韩玉龙. 西南公路. 2017(03)
[7]抗浮锚杆布置方式对基础底板受力及配筋影响分析[J]. 邹杰,肖飞. 建筑结构. 2016(S2)
[8]基于PFC3D的粗粒土三轴试验细观参数敏感性分析[J]. 李灿,邱红胜,张志华. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2016(05)
[9]离散元细观参数对粗砂变形性质的影响[J]. 唐文帅. 水利科技与经济. 2015(02)
[10]抗浮锚杆合理设计探讨[J]. 孙绍东,胡海涛,井彦青,李华亭. 建筑结构. 2013(22)
博士论文
[1]扩体锚杆承载机理与极限承载力研究[D]. 郭钢.哈尔滨工业大学 2019
[2]囊压式扩体锚杆锚固机理与承载特性试验研究[D]. 杨卓.中国矿业大学(北京) 2016
硕士论文
[1]抗浮扩体锚杆静载荷试验及工程应用研究[D]. 孙轶斌.郑州大学 2017
[2]囊式扩体锚杆承载特性及群锚效应研究[D]. 黄晓刚.东南大学 2016
[3]扩大头抗拔锚杆承载特性试验研究[D]. 文鹏宇.郑州大学 2016
[4]扩体锚杆在工程抗浮中的应用研究[D]. 段昊.山东大学 2015
[5]扩体锚杆承载特性与破坏模式模型试验与数值模拟研究[D]. 郭钢.中冶集团建筑研究总院 2012
[6]地铁盾构隧道受高压旋喷桩挤土作用的研究[D]. 翁承显.同济大学 2006
本文编号：3505892
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
非预应力抗浮扩体锚杆
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文5该方法与《高压喷射扩大头锚杆技术规程》的不同在于扩体段的端承力，其将p改为扩体段土体粘聚力标准值的8倍，应用于粘聚力很低的砂土时显然不合适。程良奎[19]提出了基于锚锭板理论的扩体锚杆极限承载力计算方法，砂土中按式1-3计算，黏性土中按式1-4计算。P=γhβ+πDLq+πDLq(1-3)P=cβ+πDLc+πDLq(1-4)式中γ——重力密度（kN/m3）；h——锚杆埋深（m）；β——端承力因子；c——土体不排水抗剪强度（kPa）；q——杆体与土层间的粘结强度（kPa）。该方法合理的考虑了扩体段端承力与埋深和扩体段直径间的关系，然而端承力因子尚需进一步的研究郭钢[20]对扩体锚杆极限承载力中扩体段端承力进行了理论研究，其通过大量的试验确定了扩体锚杆拉拔破坏时破坏范围的计算公式，认为破坏范围为椭球形，如图1-2所示。将破坏范围进行受力分析后，得出了基于土压力理论的扩体段端承力计算公式，还指出扩体锚杆拉拔时的荷载-位移曲线为双曲线模型。图1-2土体破坏范围示意图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文7在地下水时容易发生塌孔。扩孔后的孔内渣土清理也存在较大问题，难以保证清理干净，会引起扩体锚杆尺寸减小以及与周围土体粘结较弱等问题。爆炸扩孔难以把控成空质量和形状，容易产生安全问题，可能会对地层产生较大扰动或对前期施工的锚杆产生影响。高压旋喷扩孔也存在较大问题，首先，扩体段注浆体抗压强度往往达不到要求，国内标准对扩体段抗压强度要求为不应小于20MPa，而在实际工程中往往达不到该要求；其次，高压旋喷的压力通常为25~30MPa，导致扩体锚杆的施工质量受人为因素、机械性能以及地层状态影响很大，因而难以控制施工质量，且容易发生事故；扩体锚杆也容易存在防腐耐久问题，地下水会对锚杆产生腐蚀，影响锚杆的长期使用。针对以上问题，各国各大企业已经开发了不同类型的扩体锚杆，具有代表性的有英国Fondedile公司的多段锥体扩体锚杆[26]、法国Soletanche公司的圆桶形扩体锚杆[27]、日本SSL永久性梯形扩体锚杆技术[28]、中国台湾大地公司的圆锥扩体锚杆和中国创新开发的囊式扩体锚杆[29]等。囊式扩体锚杆经过十多年的发展，其结构设计巧妙，施工技术合理，采用高压旋喷扩孔和胀压扩孔相结合的方式，合理互补优势规避缺陷，已经在多个省市自治区投入使用，产生了显著的经济效益，图1-3为囊式扩体锚杆实物图。图1-3囊式扩体锚杆实物图
【参考文献】：
期刊论文
[1]囊式扩体锚杆群锚效应数值模拟研究[J]. 黄晓刚,颜玉斌,李继才. 工程勘察. 2019(10)
[2]囊式扩体锚杆在宁波地区的现场试验研究[J]. 刘钟,张楚福,张义,吕美东,许国平,陈天雄. 岩土力学. 2018(S2)
[3]基于PLC的锚杆钻机智能可视化控制系统应用研究[J]. 张改莲. 机床与液压. 2018(16)
[4]矿用对称布置液压锚杆钻机的研制与应用[J]. 张东宝,王静. 煤炭工程. 2018(08)
[5]履带式临时支护作业平台与全液压双锚杆钻机的研制[J]. 鲍伟,孙文进,王洪立,宋立新,陈闪. 煤矿机械. 2018(04)
[6]扩大头抗拔锚杆承载特性理论分析与数值模拟[J]. 李阳,王利超,冯振华,雷东锋,韩玉龙. 西南公路. 2017(03)
[7]抗浮锚杆布置方式对基础底板受力及配筋影响分析[J]. 邹杰,肖飞. 建筑结构. 2016(S2)
[8]基于PFC3D的粗粒土三轴试验细观参数敏感性分析[J]. 李灿,邱红胜,张志华. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2016(05)
[9]离散元细观参数对粗砂变形性质的影响[J]. 唐文帅. 水利科技与经济. 2015(02)
[10]抗浮锚杆合理设计探讨[J]. 孙绍东,胡海涛,井彦青,李华亭. 建筑结构. 2013(22)
博士论文
[1]扩体锚杆承载机理与极限承载力研究[D]. 郭钢.哈尔滨工业大学 2019
[2]囊压式扩体锚杆锚固机理与承载特性试验研究[D]. 杨卓.中国矿业大学(北京) 2016
硕士论文
[1]抗浮扩体锚杆静载荷试验及工程应用研究[D]. 孙轶斌.郑州大学 2017
[2]囊式扩体锚杆承载特性及群锚效应研究[D]. 黄晓刚.东南大学 2016
[3]扩大头抗拔锚杆承载特性试验研究[D]. 文鹏宇.郑州大学 2016
[4]扩体锚杆在工程抗浮中的应用研究[D]. 段昊.山东大学 2015
[5]扩体锚杆承载特性与破坏模式模型试验与数值模拟研究[D]. 郭钢.中冶集团建筑研究总院 2012
[6]地铁盾构隧道受高压旋喷桩挤土作用的研究[D]. 翁承显.同济大学 2006
本文编号：3505892
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