某拉力型锚杆变形特性现场试验研究 (1).pdf

第4 1卷 第4期 佳 木 斯 大 学 学 报(自 然 科 学 版)V o l.4 1N o.4 2 0 2 3 年0 7月 J o u r n a l o f J i a m u s iU n i v e r s i t y(N a t u r a lS c i e n c eE d i t i o n)J u l y 2 0 2 3文章编号:1 0 0 8-1 4 0 2(2 0 2 3)0 4-0 1 1 7-0 4某拉力型锚杆变形特性现场试验研究乔丽平1,2,李韵迪1,2,杨 超3(1.深圳市龙岗地质勘查局,广东 深圳5 1 8 1 7 2;2.深圳市岩土综合勘察设计有限公司,广东 深圳5 1 8 1 7 2;3.五邑大学土木建筑学院,广东 江门5 2 9 0 2 0)摘 要:以深圳坪山锚杆大型综合试验项目为背景,对较为常见的一次注浆型锚杆和二次注浆型锚杆在极限受力状态下的塑性位移、弹性位移的变化关系进行了分析,得出一些有益结论:(1)注浆锚杆破坏级荷载对应塑性位移与弹性位移比值范围约为26.5,曲线拐点位置荷载对应塑性位移与弹性位移比值范围约为0.51.0;(2)两种类型锚杆达到极限抗拔力时所对应塑性位移与弹性位移比值关系无明显区别;(3)二次注浆型锚杆塑性位移相对较小,变形以弹性位移为主。关键词:注浆锚杆;现场试验;塑性位移;弹性位移中图分类号:TU 4 4 3 文献标识码:A0 引 言拉力型锚杆目前在岩土工程中应用非常广泛,关于拉力型锚杆的研究成果也较多,尤其锚杆极限粘结强度的研究成果颇多1-9,结合现场试验重点探讨了拉力型锚杆在极限受力状态下的塑性位移、弹性位移的变化关系。1 试验概况为编制锚杆试验检测的深圳地方标准,规范编制组在深圳坪山开展了大型综合试验,试验采用多种方式测试岩土锚杆(索)力学特性,获得了四百多组试验数据。主要分析研究其中的B型一次注浆型锚杆和C型二次注浆型锚杆的主要试验数据。现场试验场地锚杆长度范围内均为由中粒花岗岩风化残积而成的砂质黏性土,稍湿湿,硬塑状态,标贯锤击数2 2.0击。天然重度1 8.0 k N/m3、粘聚力2 5 k P a、内摩擦角2 8。钻孔旁压试验和标贯击数均表明,随深度增加标贯击数和压力值均在逐渐增加,没有突变的情况,场地地质条件在深度方向均匀。现场试验锚杆由6根强度等级1 8 6 0 MP a、直径1 5.2 mm的钢绞线组成,锚杆孔径1 8 0 mm,注浆采用P.O 4 2.5、水灰比0.5水泥浆。分析各自选取1 6根B型一次注浆锚杆和C型二次注浆锚杆,分别按锚固长度各分为4组,每组各4根,编号为a d。现场试验采用多循环加卸载方式,极限试验要求加载至锚杆发生破坏,现场试验时锚杆均被拔出(即锚杆锚固体发生拔出破坏)1 0。2 抗拔力现场试验项目锚杆极限抗拔力现场试验采用循环68次的多循环法加载方式,每级加载试验荷载增量取最大预估试验荷载的5%,最开始加载荷载取最大预 估 试 验 荷 载 的1 0%,且 原 则 上 应 不 超 过5 0 k N10-1 5。分析分别从4组B型(一次注浆型锚杆)和C型(二次注浆型锚杆)试验中各选择一组典型P-S(荷载-位移)曲线图,具体详见图1和图210。3 两种类型锚杆弹性与塑性位移试验对比分析 为进一步分析锚杆在整个极限抗拔试验过程中的锚固体力学性能及工作状态,图3为一次注浆型锚杆的荷载-弹性位移曲线(Q-S e曲线)及荷载-塑性位移曲线(Q-S p曲线)图,图4为二次注浆型锚杆的荷载-弹性位移曲线(Q-S e曲线)及荷载-塑性位移曲线(Q-S p曲线)图。由图3、图4可见:(1)锚杆在张拉初始阶段产生的弹性位移与塑性位移相差并不大,且增长速率收稿日期:2 0 2 3-0 3-2 7基金项目:国家自然科学基金青年科学基金项目(4 1 7 0 2 3 2 3);广东省普通高校特色创新项目(自然科学类)(2 0 2 0 K T S C X 1 5 2)。作者简介:乔丽平(1 9 7 9-),男,湖北孝感人,正高级工程师,国家注册土木工程师(岩土),硕士,研究方向:地基处理、基坑、边坡工程的设计、研究及咨询工作。佳 木 斯 大 学 学 报(自 然 科 学 版)2 0 2 3年差异也不明显。(2)随着荷载增加,大部分情况下锚杆弹性位移增长速率明显大于塑性位移增长速率。但当锚杆临近破坏时,荷载-弹性位移曲线及荷载-塑性位移曲线出现明显拐点,产生的塑性位移值远大于弹性位移值,并最终导致锚杆破坏。曲线拐点荷载对应破坏级荷载前1级5级荷载,各组试验锚索破坏级荷载及曲线拐点对应弹、塑性位移汇总于表1和表2。表1 一次注浆型锚杆塑性位移、弹性位移统计表锚杆编号破坏级荷载对应塑性位移(mm)破坏级荷载对应弹性位移(mm)曲线拐点对应塑性位移(mm)曲线拐点对应弹性性位移(mm)破坏级荷载对应塑性位移与弹性位移比值曲线拐点对应塑性位移与弹性位移比值B 9 a9 1.3 01 5.6 01 3.6 51 2.3 55.8 51.1 1B 9 b8 1.1 51 5.6 01 1.3 81 3.6 55.2 00.8 3B 9 c9 5.5 51 5.2 81 3.0 01 3.3 36.2 50.9 8B 9 d5 4.3 61 1.9 41 2.9 21 3.1 64.5 50.9 8B 1 2 a3 7.7 01 9.3 41 0.2 41 6.9 01.9 50.6 1B 1 2 b8 1.5 82 4.3 81 8.5 32 4.3 83.3 50.7 6B 1 2 c9 2.3 01 4.3 02 0.1 52 0.1 56.4 51.0 0B 1 2 d5 1.4 33.4 11 9.5 02 3.1 61 5.8 00.8 4B 1 5 a8 6.7 82 2.4 50.9 82 7.6 33.8 70.0 4B 1 5 b7 0.5 32 9.5 87.4 72 7.6 32.3 80.2 7B 1 5 c7 7.0 32 6.6 52.6 01 6.9 02.8 90.1 5B 1 5 d 1 0 5.6 3-3 0.4 7 1 8.6 92 2.3 4-0.8 4B 1 8 a6 5.9 83 7.3 82 3.7 33 7.3 01.7 70.6 4B 1 8 b8 2.8 83 0.5 51 4.3 02 8.2 82.7 10.5 1B 1 8 c8 6.1 32 1.1 82 6.9 72 6.3 34.0 71.0 2B 1 8 d8 0.2 8-3 6.0 89.7 53 2.5 0-3.3 3表2 二次注浆型锚杆塑性位移、弹性位移统计表锚杆编号破坏级荷载对应塑性位移(mm)破坏级荷载对应弹性位移(mm)曲线拐点对应塑性位移(mm)曲线拐点对应弹性性位移(mm)破坏级荷载对应塑性位移与弹性位移比值曲线拐点对应塑性位移与弹性位移比值C 9 a8 1.5 8-4 9.7 3 1 3.0 01 9.1 8-0.6 7C 9 b9 1.3 31 3.9 88.4 51 3.9 86.5 30.6 0C 9 c8 8.7 301 3.6 52 4.3 8-0.5 5C 9 d3 8.6 11 3.6 01 2.7 21 7.8 72.8 40.5 8C 1 2 a8 8.7 301 3.0 02 2.4 3-0.5 8C 1 2 b5 7.7 71 2.9 21 5.3 61 3.6 54.4 71.1 2C 1 2 c 8 1.2 5-1.3 01 6.9 02 0.8 0-0.8 1C 1 2 d5 1.7 74.8 81 5.6 02 5.1 11 0.6 10.6 2C 1 5 a7 4.1 03 0.5 51 9.8 31 7.5 52.4 31.1 2C 1 5 b7 5.0 83 2.5 01 4.3 02 0.8 02.3 10.6 8C 1 5 c 7 2.8 01 7.5 54 5.5 03 2.1 84.1 51.4 1C 1 5 d3 0.0 62 4.7 01 5.4 42 1.4 51.2 20.7 2C 1 8 a9 7.0 92 9.2 53 2.5 04 1.8 43.3 20.7 8C 1 8 b7 8.0 04 5.0 92 9.2 53 7.3 81.7 30.7 8C 1 8 c 7 9.3 03 8.3 51 1.7 02 8.9 32.0 70.4 0C 1 8 d 1 1 4.1 602 7.6 23 0.0 6-0.9 1 由表1和表2分析可知:图1 一次注浆型锚杆(B型)典型多循环荷载-位移(P-S)曲线图2 二次注浆型锚杆(C型)典型多循环荷载-位移(P-S)曲线(1)一次注浆型锚杆(长度9 m1 8 m)1 6根锚811第4期乔丽平,等:某拉力型锚杆变形特性现场试验研究杆中,有7根锚杆(占比4 4%)破坏级荷载对应塑性位移与弹性位移比值大于5,有9根锚杆(占比5 6%)破坏级荷载对应塑性位移与弹性位移比值大于4,有1 1根锚杆(占比6 9%)破坏级荷载对应塑性位移与弹性位移比值大于3,有1 4根锚杆(占比8 7.5%)破坏级荷载对应塑性位移与弹性位移比值大于2。总体来说,破坏级荷载对应塑性位移与弹性位移比值范围约为26.5。图3 一次注浆型锚杆(B型)荷载-弹性位移曲线及 荷载-塑性位移曲线图4 二次注浆型锚杆(C型)荷载-弹性位移曲线及 荷载-塑性位移曲线(2)一次注浆型锚杆1 6根锚杆中有1 2根锚杆(占比7 5%)曲线拐点位置荷载对应塑性位移与弹性位移比值小于1,有9根锚杆(占比5 6%)曲线拐点位置荷载对应塑性位移与弹性位移比值小于0.9,有7根锚杆(占比4 4%)曲线拐点位置荷载对应塑性位移与弹性位移比值小于0.8。总体来说,曲线拐点位置荷载对应塑性位移与弹性位移比值范围约为0.5 1.0。(3)二次注浆型锚杆(长度91 8 m)1 6根锚杆中,有7根锚杆(占比4 4%)破坏级荷载对应塑性位移与弹性位移比值大于5,有9根锚杆(占比5 6%)破坏级荷载对应塑性位移与弹性位移比值大于4,有1 0根锚杆(占比6 2.5%)破坏级荷载对应塑性位移与弹性位移比值大于3,有1 5根锚杆(占比9 3%)破坏级荷载对应塑性位移与弹性位移比值大于2。总体来说,破坏级荷载对应塑性位移与弹性位移比值范围约为26.5。(4)二次注浆型锚杆有1 3根锚杆(占比8 1.3%)曲线拐点位置荷载对应塑性位移与弹性位移比值小于1,有1 2根锚杆(占比7 5%)曲线拐点位置荷载对应塑性位移与弹性位移比值小于0.9,有1 1根锚杆(占比6 9%)曲线拐点位置荷载对应塑性位移与弹性位移比值小于0.8。总体来说,曲线拐点位置荷载对应塑性位移与弹性位移比值范围约为0.51.0。(5)两种类型锚杆极限抗拔力对应塑性位移与弹性位移比值关系无明显区别,在达到极限抗拔力时,均有超过一半的锚杆其塑性位移超过弹性位移的4倍。(6)试验加载过程中,在塑性位移变化速率增大,弹性位移变化速率减小的拐点位置,两种类型锚杆相比较,二次注浆型锚杆塑性位移与弹性位移之比小于1的锚杆占比更多,即曲线发生突变前,二次注浆型锚杆塑性位移相对较小,变形以弹性位移为主。4 结 论(1)一、二次注浆锚杆破坏级荷载对应塑性位移与弹性位移比值范围约为26.5,曲线拐点位置荷载对应塑性位移与弹性位移比值范围约为0.5 1.0。(2)两种类型锚杆极限抗拔力对应塑性位移与弹性位移比值关系无明显区别,均有超过一半的锚杆在达到极限抗拔力时,其塑性位移超过弹性位移的4倍。(3)曲线发生突变前,在塑性位移变化速率增大,弹性位移变化速率减小的拐点位置,二次注浆型锚杆塑性位移相对较小,变形以弹性位移为主。参考文献:1 林亮伦,李成芳,胡晗.中风化砂质泥岩与锚固体粘结强度现场试验研究J.重庆建筑,2 0 2 1,2 0(S 1):5-8.2 童进,祝冰青,李鹏.合肥地区土层抗浮锚杆极限粘结强度取911佳 木 斯 大 学 学 报(自 然 科 学 版)2 0 2 3年值估算J.安徽水利水电职业技术学院学报.2 0 2 1,2 1(2):1 1-1 4.3 杨立,叶俊廷,付文光.黏性土层中全粘结锚杆力学性能试验研究J.建筑科学.2 0 2 0,3 6(S 1):1 0 3-1 0 9.4 吴志刚,方建生,崔雍.根据灌浆体与围岩(土)体间峰值粘结强度进行预应力锚索设计的探讨J.岩土工程界,2 0 0 6(7):3 7-3 9+4 2.5 张向霞,黄爱军.土层锚杆在深基坑支护中的应用研究J.建筑技术,2 0 1 5,4 6(6):5 4 6-5 4 9.6 方玉树,方明宇.边坡工程中锚杆抗拔计算过程简化的研究J.工程勘察,2 0 1 3,4 1(1 1):1 0-1 4+8 7.7 贺若兰,张平,李宁.拉拔试验确定锚杆界面粘结强度的理论模型J.中外公路,2 0 0 6,2 6(2):1 7-2 0.8 陆益成,薛艳.土钉抗拔承载力的原位试验研究J.江苏地质,2 0 0 8,3 2(2):1 3 3-1 3 6.9 陈育书.岩土锚固力的确定及应用J.公路交通科技,2 0 0 5(1 0):4 0-4 3+4 6.1 0 刘小斌,乔丽平,李韵迪.黏性土层中拉力型锚杆抗拔力现场试验研究J.建筑施工,2 0 2 2,4 4(3):5 9 1-5 9 4.1 1 深圳市住房和建设局.岩土锚固技术标准:S J G 7 3-2 0 2 0S.北京:中国建筑工业出版社,2 0 2 0.1 2 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑边坡工程技术规范:G B 5 0 3 3 0-2 0 1 3S.北京:中国建筑工业出版社,2 0 1 3.1 3 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑基坑支护技术规范:J G J 1 2 0-2 0 1 2S.北京:中国建筑工业出版社,2 0 1 2.1 4 中国工程建设标准化协会.土锚杆(索)技术规程:C E C S:2 2-2 0 0 5S.北京:中国计划出版社,2 0 1 3.1 5 深圳市住房和建设局.基坑支护技术标准:S J G 0 5-2 0 2 0S.北京:中国建筑工业出版社,2 0 2 0.F i e l dE x p e r i m e n t a l S t u d yo nD e f o r m a t i o nC h a r a c t e r i s t i c so faT e n s i l eA n c h o rQ I A OL i p i n g1,2,L IY u n d i1,2,Y ANGC h a o3(1.S h e n z h e nL o n g g a n gG e o l o g i c a l E x p l o r a t i o nB u r e a u,S h e n z h e nG u a n g d o n g 5 1 8 1 7 2,C h i n a;2.S h e n z h e nC o m p r e h e n s i v eG e o t e c h n i c a lE n-g i n e e r i n gI n v e s t i g a t i o n&D e s i g nC o.,L t d.,S h e n z h e nG u a n g d o n g5 1 8 1 7 2,C h i n a;3.S c h o o l o fC i v i lE n g i n e e r i n ga n dA r c h i t e c t u r e,W u y iU n i-v e r s i t y,J i a n g m e nG u a n g d o n g5 2 9 0 2 0,C h i n a)A b s t r a c t:B a s e do nt h e l a r g e-s c a l ec o m p r e h e n s i v e t e s tp r o j e c to fa n c h o r i nP i n g s h a n,S h e n z h e n,t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e np l a s t i cd i s p l a c e m e n ta n de l a s t i cd i s p l a c e m e n to fp r i m a r yg r o u t i n ga n c h o ra n ds e c o n d a r yg r o u t i n ga n c h o ru n d e ru l t i m a t es t r e s ss t a t ew a sa n a l y z e di nt h ep a p e r,w h i c hw a so b t a i n e ds o m eu s e f u l c o n c l u s i o n s:(1)T h er a t i oo fp l a s t i cd i s p l a c e m e n t t oe l a s t i cd i s p l a c e m e n tc o r r e s p o n d i n gt ot h e f a i l u r e l o a do fg r o u t i n gb o l tw a sa b o u t 26.5,t h e r a t i oo fp l a s t i cd i s p l a c e m e n t t oe l a s t i cd i s p l a c e-m e n t c o r r e s p o n d i n gt ot h e l o a da t t h e i n f l e c t i o np o i n t o f t h e c u r v ew a s a b o u t 0.51.0.(2)T h e r ew a sn oo b v i o u sd i f f e r e n c e i nt h er a t i oo fp l a s t i cd i s p l a c e m e n t a n de l a s t i cd i s p l a c e m e n tw h e nt h e t w o t y p e so fa n c h o r s r e a c ht h e l i m i tp u l l-o u t f o r c e.(3)T h ep l a s t i cd i s p l a c e m e n to f s e c o n d a r yg r o u t i n ga n c h o rw a sr e l a t i v e l ys m a l l,a n dt h ed e f o r m a t i o nw a sm a i n l ye l a s t i cd i s p l a c e m e n t.K e yw o r d s:g r o u t i n ga n c h o r;f i e l dt e s t;p l a s t i cd i s p l a c e m e n t;e l a s t i cd i s p l a c e m e n t(上接8 2页)4 结 论通过研究弯掠叶片对除尘器气动参数的影响,可以得到以下结论:1)在工作条件相同时,使用弯掠叶片可以达到最好的工作状态,实现最佳做工,使除尘器集流器入口产生的负压最小。2)通过正交试验,得到弯掠叶片的最佳角度组合,提升气动性能,为今后除尘器制造提供一定的理论支持。参考文献:1 李杨.低压轴流风扇周向弯曲动叶内部流动特征的实验和数值研究D.上海:上海交通大学,2 0 0 7.2 刘彦颇,朱新年,吴琼.高效节能煤矿用对旋式主通风机J.煤矿机械,2 0 1 7,3 8(0 8):9 3-9 5.3 魏书华.矿用轴流风机弯掠叶片的设计与仿真分析J.煤矿机械,2 0 1 4,3 5(4):4 4-4 7.4 董青山,陈建,张喜峰.翼型选择对轴流风机性能影响的数值研究J.能源工程,2 0 1 9,(3):7 6-8 1.5 魏书华.矿用轴流风机弯掠叶片的设计与仿真分析J.煤矿机械,2 0 1 4,3 5(4):4 4-4 7.6 刘卫国.MA T L A B程序设计与应用M.北京:高等教育出版社,2 0 0 6.A n a l y s i so fC o u n t e r-r o t a t i n gC u r v e dS w e p tB l a d e so fM i n eC u s tC o l l e c t o rZHANGL i a n g j u n,ZHANGL i x i a n g,L IL i u w u(S c h o o l o fM e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g,A n h u iU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y,H u a i n a nA n h u i 2 3 2 0 0 1,C h i n a)A b s t r a c t:T a k i n gt h em i n i n gc o u n t e r r o t a t i n gd u s t c o l l e c t o r a s t h e r e s e a r c ho b j e c t,t h e i n f l u e n c eo fd i f f e r e n tb l a d e t y p e so n t h e a e r o d y n a m i cp e r f o r m a n c eo f t h ed u s t c o l l e c t o r i s a n a l y z e du s i n gC F Dn u m e r-i c a l s i m u l a t i o n f o r c u r v e da n ds w e p tb l a d e s.T h e n,o r t h o g o n a l e x p e r i m e n t sw e r ed e s i g n e d t oa n a l y z e t h ei m p a c to fd i f f e r e n tb e n d i n ga n ds w e e p i n ga n g l e so n t h ed u s t c o l l e c t o r.P e r f o r mr e g r e s s i o na n a l y s i su s i n gMAT L A Bs o f t w a r e t oo b t a i nt h eo p t i m a l a n g l e c o m b i n a t i o n.C o n c l u s i o n:U n d e r t h e s a m ew o r k i n gc o n-d i t i o n s,t h eb e n t a n ds w e p tb l a d e s c a nr e a c ht h eb e s tw o r k i n gs t a t e,a n d t h eb e s tw o r k i n gc o n d i t i o nc a nb er e a l i z e d.T h r o u g ho r t h o g o n a l t e s t,t h eo p t i m a l a n g l e c o m b i n a t i o no f t h eb e n t a n ds w e p t b l a d e s c a nb eo b t a i n e d,a n dt h ea e r o d y n a m i cp e r f o r m a n c ec a nb e i m p r o v e d,p r o v i d i n gt h e o r e t i c a l s u p p o r t f o rt h ef u-t u r em a n u f a c t u r i n go fd u s t c o l l e c t o r.K e yw o r d s:d u s t c o l l e c t o r;C F D;a n g l eo fb e n da n ds w e e p;n u m e r i c a l s i m u l a t i o n021