邊坡巖體錨固性能研究及其工程應(yīng)用.pdf

1、巖體錨固是巖土工程領(lǐng)域中非常重要的分支，而巖體錨固性能研究是巖體錨固中的核心問(wèn)題之一。采用錨固技術(shù)進(jìn)行邊坡巖體的加固和防護(hù)是最普遍、最經(jīng)濟(jì)和最有效的方法之一。針對(duì)邊坡巖體錨固性能研究及其工程應(yīng)用中存在的受力特性、長(zhǎng)期性能和耐久性等問(wèn)題開(kāi)展了比較深入系統(tǒng)的研究工作。 本文主要研究成果如下： (1)基于彈性理論，按照半空間體在邊界上受法向集中力作用，對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索錨固段剪應(yīng)力沿長(zhǎng)度方向的分布規(guī)律進(jìn)行模型研究。通過(guò)分析實(shí)際工程和

2、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中剪應(yīng)力分布特征，引入與預(yù)應(yīng)力、錨固段長(zhǎng)度、巖體強(qiáng)度、注漿材料強(qiáng)度等相關(guān)的綜合參數(shù)a和與剪應(yīng)力最大值的位置、錨固段鉆孔直徑等相關(guān)的綜合參數(shù)β后，可以較好地模擬錨固段的剪應(yīng)力特性。根據(jù)錨固段巖體和注漿體界面的抗壓強(qiáng)度σ<,c>、內(nèi)摩擦角以及綜合參數(shù)α與預(yù)應(yīng)力大致成線性反比例關(guān)系，可以估算極限承載力。同時(shí)，按本文所述方法計(jì)算實(shí)際需要的錨固段長(zhǎng)度厶是設(shè)計(jì)錨固段長(zhǎng)度三d的2tan 倍。最后，實(shí)例分析表明研究成果是合理的。 (2)

3、單孔多筋全長(zhǎng)粘結(jié)式長(zhǎng)錨桿可用于解決不良地質(zhì)條件、巖性較差邊坡的淺表層巖體加固問(wèn)題。針對(duì)烏江構(gòu)皮灘水電站尾水邊坡工程的實(shí)際，對(duì)鋪桿進(jìn)行試驗(yàn)研究。研究表明，錨桿的基本性能良好。根據(jù)監(jiān)測(cè)資料分析錨桿軸力特性，結(jié)合前人研究成果，提出錨桿尺寸效應(yīng)的概念。工程實(shí)踐證明，錨桿設(shè)計(jì)合理，值得在類似工程中推廣使用。 (3)考慮錨索預(yù)應(yīng)力和邊坡巖體蠕變的耦合作用，采用新的非線性粘塑性體(NVPB)組成的改進(jìn)西原模型，建立了兩者的耦合模型，推導(dǎo)了錨索

4、預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)期變化的計(jì)算公式，可以反映各種情形下真實(shí)的預(yù)應(yīng)力損失變化規(guī)律。針對(duì)烏江構(gòu)皮灘水電站尾水邊坡工程中的預(yù)應(yīng)力鋪索的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)值和理論計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證了計(jì)算公式的正確性與合理性。研究成果可以為邊坡巖體預(yù)應(yīng)力錨固長(zhǎng)期性能提供參考或依據(jù)。同時(shí)，提出改善預(yù)應(yīng)力錨固長(zhǎng)期性能的工程措施。 (4)將預(yù)應(yīng)力錨索注漿體受到的環(huán)向應(yīng)力，考慮為預(yù)應(yīng)力引起的注漿體環(huán)向拉應(yīng)力和錨索體對(duì)注漿體的銹脹力共同作用，推導(dǎo)出錨索體均勻銹蝕導(dǎo)致注漿體開(kāi)裂時(shí)

5、的極限增長(zhǎng)量計(jì)算公式。在前人研究成果基礎(chǔ)上，得出了高陡邊坡巖體的預(yù)應(yīng)力錨索開(kāi)裂時(shí)服務(wù)年限的估算表達(dá)式，為預(yù)應(yīng)力錨固耐久性研究提供參考。最后，結(jié)合雅礱江錦屏一級(jí)水電站左岸1885m高程以上開(kāi)挖邊坡巖體加固工程中的2000kN預(yù)應(yīng)力錨索和3000kN預(yù)應(yīng)力錨索，探討了與服務(wù)年限相關(guān)的4個(gè)影響因素及其相對(duì)重要性：預(yù)應(yīng)力對(duì)服務(wù)年限最不敏感，隨著預(yù)應(yīng)力的增加，服務(wù)年限逐漸減小，曲線呈線性函數(shù)關(guān)系；預(yù)應(yīng)力值的選擇主要取決于確保工程的穩(wěn)定性；錨索體直

6、徑要相對(duì)敏感很多，隨著錨索體直徑的增加，服務(wù)年限逐漸增加，曲線的斜率逐漸稍微變陡；然后是握裹層厚度，隨著握裹層厚度的增加，服務(wù)年限也逐漸增加，曲線的斜率逐漸稍微變陡；最敏感的是注漿體抗壓強(qiáng)度，隨著抗壓強(qiáng)度的增加，服務(wù)年限逐漸增加，曲線的斜率也逐漸稍微變陡。同時(shí)，提出改善預(yù)應(yīng)力錨固耐久性的工程措施。 (5)將邊坡巖體錨固性能研究的成果和結(jié)論應(yīng)用于清江水布埡水電站馬崖高陡邊坡F158斷層加固工程中，采用測(cè)斜儀、多點(diǎn)位移計(jì)、錨索測(cè)力計(jì)