热害隧道全长粘结式锚杆力学性能研究

发布时间：2017-12-09 04:29

  本文关键词：热害隧道全长粘结式锚杆力学性能研究

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【摘要】：隧道在不断往特长深埋方向发展时,不可避免地要穿越工程地质条件复杂的岩体,会遇到一系列如高地温等比较特殊的地质问题。而锚杆支护作为隧道中普遍使用的一种支护方式,在遇到高地温环境时,高温会引起锚固系统中材料发生一系列的物理化学变化,导致锚固体粘结性能劣化和结构损伤,本文通过研究高温下锚固体粘结性能的变化规律,对锚固技术的推广和完善有一定的参考价值。本文总结了大量关于锚固系统的受力传递机理和界面力学性能方面的理论研究,了解到受力状态下锚固体的界面粘结应力分布情况。针对锚固系统几种常见的破坏形式,提出了对应的极限拉拔力理论计算公式。在此基础上,设计了三部分试验：(1)增加温度对灌浆料力学性能影响的分析角度,针对不同温度(20℃,35℃,50℃)作用下水泥砂浆灌浆料的抗压强度,弹性模量,干燥收缩变形性能展开研究。结果表明：水泥砂浆灌浆料的抗压强度和弹性模量都随温度的升高而降低；圆柱形灌浆体的收缩随温度的升高而增大,建立收缩产生的等同径向压应力与温度之间的关系式。(2)通过对锚固段长100mm,300mm的锚固体试件进行拉拔试验,得到以下结论：①对于锚固段长100mm的试件的极限拉拔力和极限粘结应力随温度的升高而降低；相对于20℃作用下,35℃和50℃作用下极限粘结应力和极限拉拔力分别都降低了约3.6%和8.5%；锚杆与灌浆体界面极限拉拔力随灌浆体强度的增大而增大。②对于模拟工作状态的锚固段长300mm的试件,其极限拉拔力和界面平均粘结应力随温度的升高呈现先升高后降低的规律,相对于20℃作用下,35℃和50℃作用下界面平均粘结应力和极限拉拔力分别平均提高了约2.3%和0.5%；极限拉拔力随施加的工作荷载的增大而增大。(3)开展对锚固段长1000mm的锚固体试件的界面粘结应力分布试验研究,分析不同荷载作用下高温对锚杆—灌浆体界面的轴力和剪应力大小和分布的影响,得到其轴力和剪应力分布情况如下：锚固体的温度越高,界面的最大剪应力值越小且剪力沿锚杆长度分布越均匀,同一位置的轴力值越大,轴力沿锚杆长度衰减越快。随着拉拔力的增大,锚杆界面上沿锚固段的轴力和最大剪应力值也相应增加。结合试验数据和理论知识,得出高温对锚固体粘结性能产生不利影响,在锚杆支护施工时,可通过采取通风降温或者掺加外加剂提高灌浆体强度等方式减小高温引起的锚固系统性能的降低程度,为锚杆技术的推广提供参考资料。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.71

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本文编号：1269104