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188宝金博页面版: 锚杆轴应力

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内容提示: 1 引 言 言 岩土锚固技术已在边坡、基坑、矿井、隧道、地下工程等工程建设中得到了日益广泛的应用。采用锚杆锚固技术,能充分调用和提高岩土体的自身强度和自承能力,确保施工的安全和工程稳定,并能节约工程造价,加快施工速度,具有显著的经济效益和社会效益 [1~ 4] 。 自 20 世纪 70 年代以来,通过现场监测、室内试验和数值模型,许多研究工作者对锚杆的受力特 性进行了研究。在研究全长黏结式岩石锚杆方面,Freeman 进行了开创性的工作 [5] ,通过对锚杆受荷过程及沿着锚杆应力分布的观测,提出了中性点、锚固长度和拉拔长度的概念。在中性点,锚杆界面剪应力为 0,而...

文档格式:DOC | 页数:6 | 浏览次数:77 | 上传日期:2017-11-15 07:56:34 | 文档星级:
1 引 言 言 岩土锚固技术已在边坡、基坑、矿井、隧道、地下工程等工程建设中得到了日益广泛的应用。采用锚杆锚固技术,能充分调用和提高岩土体的自身强度和自承能力,确保施工的安全和工程稳定,并能节约工程造价,加快施工速度,具有显著的经济效益和社会效益 [1~ 4] 。 自 20 世纪 70 年代以来,通过现场监测、室内试验和数值模型,许多研究工作者对锚杆的受力特 性进行了研究。在研究全长黏结式岩石锚杆方面,Freeman 进行了开创性的工作 [5] ,通过对锚杆受荷过程及沿着锚杆应力分布的观测,提出了中性点、锚固长度和拉拔长度的概念。在中性点,锚杆界面剪应力为 0,而锚杆轴力为最大值;所谓拉拔长度是指从锚杆外端到中性点的锚杆长度;锚固长度指从中性点到锚杆里端的锚杆长度。拉拔长度上的剪应力给锚杆施加了拉荷载,把锚杆向外拉伸,而锚固长度上的剪应力把锚杆锚固于岩石中。 拉拔试验作为常用的检测手段正被广泛的应用于测定锚杆的锚固力,但是全长黏结式锚杆在正常工作状态下和张拉荷载下的受力状况是不同的,而且不同类型的锚杆在张拉荷载下的应力分布也是不同的。 本文以全长砂浆锚固岩石锚杆为例,对其在张拉荷载下的受力状况进行了理论分析,根据这些试验得到的应力分布曲线和相关结论,用比较简单的数学表达式对锚杆交界面上的复杂的剪应力分布情况进行了理论描述,并且在此基础上进行了实例验证。 2 张拉荷载下的岩石锚杆 拉拔试验检测方法是一种传统的锚杆锚固质量检测方法,即通过拉力计(液压千斤顶)或者扭力扳手对锚杆施加张拉荷载直到达到设计要求或锚杆松动为止。进行拉拔试验时,将液压千斤顶放在托板和螺母之间,拧紧螺母,施加一定的预应力,然后用手动液压泵加压,同时记录液压表和位移计上的对应读数,当压力或者位移读数达到预定值时,或者当压力计读数下降而位移计读数迅速增大时,停止加压,测试后,根据整理出的锚杆的位移-荷载曲线,对锚杆的受力状况和锚固质量进行分析。 迄今为止,在各类型的岩石中进行了大量的拉拔试验。其中,在研究张拉荷载作用下锚杆的力学行为方面 Farmer 作了基础性工作 [6] ,认为在较小张拉荷载作用下,锚杆的轴应力和交界面剪应力从荷载点到锚杆里端以指数形式衰减。然而,对比拉拔试验与现场观测所得到的锚杆轴向应力值与交界面剪应力值可以发现,锚杆外端的轴向应力完全不同于拉拔试验中该部分的轴应力分布,靠近锚杆里端锚杆断面上的轴应力的分布则相似于拉拔试验中该部分的应力分布 [7~ 10] 。 现场试验表明,对一般较完整的岩层中锚杆进行拉拔时,一般来说,裂缝将出现在锚杆-锚固剂交界面,或在锚固剂中,在本文中,近似认为破坏发生在锚杆和锚固剂交界面。交界面的抗剪强度由三部分组成:化学胶结力、摩擦力、机械咬合作用。当交界面发生不一致变形时,交界面将首先失去化学胶结力,接着是摩擦力和机械咬合作用 [11] 。 图 1 全长砂浆锚固岩石锚杆在张拉荷载下的轴向应力 分布 [6] Fig.1 Distribution of the axial stress along a full grouted rock bolt under tensile load [6] 图 2 全长砂浆锚固岩石锚杆在张拉荷载下锚杆剪应力 分布 [12] Fig.2 Distribution of the shear stress along a full grouted rock bolt under tensile load [12] 交界面 破坏部分锚杆埋深/cm 轴向应力/MPa 锚杆埋深/cm 剪应力/MPa

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