新型碳丝维锚杆在治理边坡渐进式破坏工程中的应用

发布时间：2021-11-20 06:26

　　基于碳丝维复合材料的变形性能,分析了有机聚合物提高材料力学性能的融合机理,通过抗拉试验、抗弯试验、抗扭试验等验证了碳丝维锚固材料良好的力学性能、耐腐蚀性能及锚固性能;依据Mohr-Coulomb强度准则建立边坡模型对渐进式扩展破坏、材料参数演化等进行仿真模拟,研究了滑体内特征点运动学的变化过程;通过分析不同锚固材料治理边坡后的安全系数变化,验证了新型碳丝维锚杆在治理渐进式滑坡破坏工程中的可靠性。结果表明:①碳丝维锚固材料作为新型的复合材料,具有良好的抗拉性能、抗弯性能、抗扭性能等物理力学指标,其耐腐蚀性及可靠的锚固效果均优于传统的钢筋锚固材料;②边坡的滑体、滑带、滑床等特征变量变化决定了渐进破坏的过程,其有效残余黏聚力的大小取决于锚固材料性能优劣;③相比与传统钢筋锚固材料,碳丝维锚固材料具有良好的塑性变形能力,能够适应渐进式的破坏过程,确保了治理前后较高的安全系数指标,表明新型碳丝维锚固材料在边坡渐进式破坏治理工程中更具有推广价值。 

【文章来源】：矿产与地质. 2020,34(03)

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

碳丝维锚杆结构图

由图2可知，传统钢筋锚固材料试件应力峰值强度约180MPa，新型碳丝维锚杆材料应力峰值强度接近240MPa，高于传统钢筋锚固材料应力峰值强度近35%，另外由图2应力-应变关系曲线变化也可以看出，新型锚固材料线性变化规律性较好，未见应力集中现象，而传统钢筋锚固材料应力应变曲线规整性较差，应力集中现象较明显。试验结果表明，碳丝维聚合物材料在强、弱动态键的协同作用下，可大大提高其拉伸倍数，一般钢筋材料的拉伸通常不超过10倍，而新型材料拉伸倍数可达30倍以上，大大提高了锚固材料的抗拉性能。在工程使用中可有效增加锚固力，防止因抗拉性能不足而引发滑坡的二次破坏。2.2 抗弯性能试验

碳丝维锚固材料按配比方案要求制备长度为400mm、直径Φ22mm的标准试件2根。采用同样的方法制作传统钢筋锚杆，材料为Φ22的HRB235钢筋，长度为400mm，制作标准试件2根，制备过程保持环境干燥，防止生锈。试验设备为QX-W700锚杆弯曲强度测试仪，试验开始后缓慢施加应力，每次弯曲角度达到180°后，反向加载，弯曲数次后进行扰度测试，试验结果见图3。由图3可知，传统钢筋锚杆试件经3次弯曲试验后，表面出现明显裂裂纹，峰值强度达到最大，经5次弯曲试验后，钢筋进入塑性阶段，弯曲面几乎断裂，出现塑性破坏，此时强度逐渐降低；新型碳丝维锚固材料试件经3次加载弯曲后，表面几乎无裂缝，整个材料仍处于弹性变形范围，此时峰值强度逐渐增大。经10次弯曲试验后，峰值强度达到最大，试件表面有明显裂纹出现，但峰值强度依旧保持较高水平，试件仍表现出极好的韧性。以上试验结果表明新型碳丝维锚固材料相比于传统钢筋锚固材料具有良好的抗弯性能，在治理滑坡工程中能够有效抵抗滑体带来的弯曲破坏。

【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑张拉-剪切渐进破坏的边坡矢量和法研究[J]. 王伟,陈国庆,郑水全,张广泽,王栋.  岩土力学. 2019(S1)
[2]降雨诱发膨胀土边坡渐进破坏研究[J]. 张良以,陈铁林,张顶立.  岩土工程学报. 2019(01)
[3]考虑非线性强度的无限长土坡渐进变形模拟[J]. 朱宝强,周成,李红梅,谭昌明.  长江科学院院报. 2018(07)
[4]反倾层状岩质边坡倾倒破坏的离心模型试验研究[J]. 吴昊,赵维,年廷凯,宋怀博,张彦君.  水利学报. 2018(02)
[5]基于岩土材料软化特性的滑坡多级滑动面分析方法研究[J]. 薛海斌,党发宁,尹小涛,雷曼,杨超.  岩土力学. 2015(11)
[6]边坡强度参数非等比例相关联折减法研究[J]. 薛海斌,党发宁,尹小涛,杨超,严飞.  岩石力学与工程学报. 2015(S2)
[7]基于局部强度折减法的边坡多滑面分析方法及应用研究[J]. 李小春,袁维,白冰,石露.  岩土力学. 2014(03)
[8]边坡渐进破坏的动态强度折减法研究[J]. 陈国庆,黄润秋,周辉,许强,李天斌.  岩土力学. 2013(04)
[9]基于应变软化模型的软岩高边坡过程稳定性研究[J]. 何忠明,吴维,付宏渊,曾铃,胡庆国.  中南大学学报(自然科学版). 2013(03)



本文编号：3506756