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扩大头锚杆的力学机理和计算方法

 

扩大头锚杆的力学机理和计算方法

                                                                         《岩土力学》VOL.31 NO.5

 

1引言

在锚固工程领域,国内外对扩大头锚杆都做过一些探讨,也有一些工程应用报道1]、[2]、[3]、[4]、[5。而关于扩大头锚杆的力学机理,目前的研究还比较少。文献6和我国行业标准7提出的扩大头锚杆抗拔力计算公式,没有全面反映扩大头锚杆抗拔力的主要因素,计算结果与工程实测误差甚大。

2001年开始,经过不断的探索试验和工程实践,我们开发了一种在土层中进行扩大头锚杆施工的工艺方法,在多个工程应用中显示出理想效果。这种工艺方法被命名为“JL(钜联)扩大头锚杆”,其学术名称为“高压喷射扩大头锚杆”。它是利用高压喷射流束在锚孔底部一段长度范围内切割土体并用水泥浆置换充填而形成一段长度的大直径的圆柱状锚固体。文8介绍了一个工程实例。

目前,JL扩大头锚杆已在广东、广西、河南、江苏、山东、山西、湖北、云南等地得到工程实际应用,完成工程项目三十多项,积累了宝贵的工程经验和测试数据。本文将我们所做的一些工作和肤浅的认识拿出来,以期抛砖引玉。

2扩大头锚杆的受力破坏机理

2.1  扩大头锚杆的受力组成

普通锚杆(等直径锚杆)的抗拔力来源于锚固体侧壁与土体的摩阻力,属于纯摩擦型锚杆;而扩大头锚杆的抗拔力由三部分组成,包括普通锚固段锚固体侧壁与土体的摩阻力、扩大头侧壁与土体的摩阻力和土体对扩大头端部的正压力,它属于摩擦—端压型锚杆。

 

2.2  扩大头锚杆的破坏形式

(1)杆体破坏:深埋于稳定地层中的扩大头可以提供很大的锚固力,杆体强度成为一个薄弱环节,迄今多个工程的基本试验均属此类,即钢绞线断裂或钢筋屈服。

(2)扩大头段注浆体与杆体握裹力破坏:理论上当扩大头直径较大而长度较短时,将发生扩大头注浆体与杆体之间的握裹力破坏,杆体将从扩大头中被拔出。

(3)扩大头端周土体破坏:当锚杆杆体强度和杆体与扩大头之间的握裹力足够大时,将发生扩大头受压端周围土体的破坏。

 

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