承压型锚杆竖向抗拔模型研究结题报告

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1、上海海事大学上海大学生创新活动计划项目结题报告项目名称：承压型锚杆竖向抗拔模型研究项目编号：CXS201108014项目组负责人：俞皓泷项目组成员：_陈显樊靖杰华学文胡嘉栋指导教师：邓益兵完成时间：2011年11月至2013年9月2013年9月28日目录摘要………………………………………………………………………………………………1引言………………………………………………………………………………………………1研究方法与过程…………………………………………………………………………………1研究结论与成果………………………………

2、……………………………………….………...3成员分工及收获体会………………………………………………………………….………...4参考文献…………………………………………………………………………………………6摘要：通过室内模型试验，针对扩体锚杆的扩体端直径和掩埋深度这两个变化因素，进行了2组扩体锚杆抗拔试验，得出了扩体锚杆的极限承载力随着扩体端的直径增大而增大，随着掩埋深度的增大而增大，同时得出地基土在破坏时扩体所受到的压强与这些因素的关系不大，保持在21Kpa左右。关键词：扩体锚杆；掩埋深度；扩体直径；竖向拉拔；极限承

3、载力；模型试验引言在世界各地岩土工程领域中，锚固技术已被大量应用于边坡加固、基坑支护和结构物抗浮等领域。最近几年在我国的一部分深基坑施工中，特别是软土地区中使用普通锚杆经常不能达到预期的锚固效果。此类难题已经在国际上得到了重视，比如日本的SSL地锚协会研究出了扩孔锚固法，而扩体锚固新型技术与实施机具装备的研发也成了我国岩土工程锚固技术中最为重要的研究课题之一。我国扩体锚固技术仍处于研发的初期阶段，虽然曾经进行过爆破扩孔、水力扩孔和机械扩孔等方面的尝试，但是因技术、工艺和设备等方面的问题，仅有少量的工程应用，而且因为技术局

4、限性导致其难以进行大范围的工程推广。由于扩体型锚杆具有承载力高、变形小、经济高效等优点，逐渐成为工程界广泛应用的锚杆类型之一。陆观宏等[1]介绍了一种适用于第四系土层和单轴抗压强度小于3.0MPa岩层的新型锚杆扩孔技术，金铭等[2]对软土地基（天津）扩孔锚固技术进行了研究，李宪奎[3]、曹兴明等[4]、何庆林[5]等分别申请了扩体锚杆施工方法和相应设备的专利。夏柏如等[6]对一种压张式扩孔锚杆钻具进行了现场试验，胡建林等[7]在研制锚杆机械扩孔器的基础上，进行了工艺试验和抗拔试验研究。张慧乐等[8]针对扩体段直径和长度两

5、种变化因素进行研究，得出扩体段直径对极限承载力影响较大，而长度变化对其影响较小，所以本文不考虑长度变化的影响。郭钢等[9]研究砂土中竖直埋设的扩体锚杆在不同埋深条件下的竖向拉拔破坏模式。由于扩体锚杆主要是依靠扩体段的端承力和锚杆的侧摩阻力共同产生作用，决定了扩体锚杆的破坏模式及承载机理和传统锚杆所存在的实质性区别，因此通过系列室内模型试验，对当掩埋深度和扩体直径变化时，扩体锚杆的极限承载力进行探讨。研究方法与过程1.室内模型试验设计根据实验目的，利用模型箱、砝码、百分表、支架、磁性支座、TDS-150数据记录仪等，试验设

6、备组装图如图1所示。模型箱尺寸为60cm（长）×60cm（宽）×80cm（高），试验模型箱为顶面不封口的长方体，三个侧面都是钢板，一个侧面是由钢化玻璃组成，底面是能承受较高压力的长方形钢板，十二棱边是用角钢焊接而成。1图1模型箱1.1扩体锚杆模型制作模型锚杆为预制，委托校工厂代为加工，杆体自由段为φ10，如图2所示。各个扩体锚杆尺寸见表1。图2扩体锚杆、应变片连接效果图表1试验方案及结构尺寸参数组号编号掩埋深度/mm扩体直径/mm扩体长度/mm第一组1400（浅埋）201002400（浅埋）501003400（浅埋）10

7、0100第二组4740（深埋）201005740（深埋）501006740（深埋）1001001.2室内模型材料与试验设备模拟地基采用石英干砂，其物理力学性能指标见表2.表2模拟地基的物理力学性能指标密度ρ泊松比弹性模量粘聚力内摩擦角含水率不均匀系数2（㎏/m3）VEC/kPaφ（°）W（%）Cu14900.261.20E+060.0400.01.9本室内物理模型试验中，利用砝码施加荷载，使用百分表来测量锚杆的位移，使用便携式数据记录仪TDS-150来测量施加荷载过程中锚杆扩体表面所受压强大小，应变片所安装位置如图2所示

8、。1.3室内模型试验方案与实验步骤为了深入研究扩体锚杆扩体直径和掩埋深度的变化对扩体锚杆的极限承载力的影响，方案设计包括两组拉拔试验，具体方案如表1所示。扩体锚杆拉拔试验操作分为以下步骤：（1）模拟地基制备：先把预制的扩体锚杆安放于模型箱底层，接着采用分层砂雨法准备模拟地基，砂雨落距为0.8m，每层的落砂厚度50mm