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1、分级荷载作用下土层锚杆承载特性试验研究郭威力(陕西工程勘察研究院,陕西西安710068)摘要:通过进行物理模型试验,研究了端锚型土层锚杆在以10cm间距均匀布置。分级荷载作用下各层锚杆的受力特征以及随荷载作用时间试验过程为:①采用人工分层夯土、削坡成人工边坡(1∶的变化规律。结果表明:①端锚型土层锚杆在地面荷载作用0．75);②在边坡上按预设长度成孔,孔径30mm;③向孔内下,各层锚杆上的应变始终保持顶层最大,中间次之,底层最插入贴有应变片的铝管,灌注浆体,抹面处理;④养护28d小的规律;②同一荷载作用下,随着作用时间的增长,端锚型后,进行加荷。加载时,首先在滑体顶部
2、放置一厚50mm垫土层锚杆轴向应变先增大后减小,直到稳定;随着地面荷载板,然后通过反力架将千斤顶置于垫板加载,使坡体受均布的逐渐增加,各级荷载作用下端锚型锚杆达到应变峰值的时荷载,如图2所示。首次千斤顶加载量值为0．5MPa,之后以间和应变稳定值的时间均为先增加后减小,表现出明显的时0．5MPa为单位进行加载。加载后每间隔5min采集一次数间效应;③端头锚固型锚杆较大荷载作用下,顶层和中间锚据,直至连续两次采集的数据变化很小时,即可认为坡体变杆受力最大,底层锚杆受力最小。形基本稳定,之后继续加载,直到坡体出现明显破坏。关键词:土层锚杆;模型试验;轴向应变;承载特性中图
3、分类号:TU431文献标志码:A文章编号:1672-4011(2017)07-0089-02DOI:10．3969/j．issn．1672-4011．2017．07．0410前言学者们对土层锚杆进行了大量的研究,尤其是锚杆的应力图1锚杆分布方式图2模型剖面图[1][2]传递特征方面。国外的Phillips、Ostermayer和Scheele、[3]2模型试验结果及分析TexasA&M大学国家岩土工程试验所等,通过现场或室内试验,分析了土体、灌浆体和锚杆中的应力分布。国内,程良2．1分级荷载作用下各层锚杆的受力特征[4][5]奎、尤春安等对锚杆锚固段的力学特性进行了试
4、验研图3为分级荷载作用下各层锚杆轴向应变的分布曲线,究,得到了灌浆体的滑移曲线,为锚固系统的数值分析打下图3a为顶层锚杆,图3b为中层锚杆,图3c为底层锚杆。图[6][7][8][9]基础。范秋燕等、孔宪宾、陈广峰、唐保付等对土4为各层锚杆应变速率与荷载大小对应的曲线图。应变速层锚杆的荷载传递特性、变形特征及内力计算理论进行了系率为本级荷载水平对应的平均应变值相对上一级荷载对应统的分析和研究。的平均应变值的变化速率。锚杆的受力特性、变形特征与土体的变形有直接的关[10]系。马萍认为,由于土体本身所具有的松散特性,如对其施加荷载作用,它的变形将随时间而发展,即蠕变。所以
5、,荷载作用下的锚固系统,土体会随着时间的变化发生蠕变,锚杆的受力也会随之改变。图3a顶层锚杆应变图3b中层锚杆应变1模型试验的设计、制作及过程模型箱由角钢和高密板构成,模型箱尺寸为:2m×1．7m×1．3m(长×宽×高)。模型边坡土体为采集的原状粉质黏土,通过夯实而成;通过室内直剪实验测得其粘聚力c=20图3c底层锚杆应变图4应变速率随载荷变化~30kPa;摩擦角φ=21．4°~26．8°。采用直径8mm的铝管1)低荷载作用:千斤顶压力为1~2MPa。1MPa荷载作模拟锚杆,自上到下长度分别为0．83、1．06、0．90m,锚杆分用下,锚固系统内部的受力分布极不均匀。
6、顶层锚杆的应变布方式如图1所示。在锚杆杆身中中轴线上分别对称粘贴范围为420~534με,中层锚杆的应变范围为294~476με,电阻应变片。滑面两侧2cm分别粘贴一对应变片,此外均底层锚杆的应变范围为18~162με;坡顶荷载加至2MPa时,顶层锚杆和中层锚杆发生应变突增现象,而底层锚杆的收稿日期:2017-04-05应变量值变化不大。作者简介:郭威力(1974-),男,陕西西安人,工程师,研究方向:建筑施工安全及边坡稳定性。分析原因,主要是因为小荷载作用时,边坡土层比较松·89·散,土体处于弹性变形阶段,分布其中的各层锚杆由于本身锚杆达到极限荷载前,轴向应变随荷载
7、增大而增大;当达到的刚度和强度具有一定的箍束骨架作用,坡体所发生的应变极限荷载后,轴向应变随荷载增大而减小。逐渐向锚杆进行转移。此时,坡体处于稳定状态,顶层锚杆表1各级荷载下锚杆受力达到最大和稳定的时间和中间锚杆起主要的承担作用,底层锚杆基本不受力。荷载锚杆受力锚杆受力荷载锚杆受力锚杆受力/MPa最大时间稳定时间/MPa最大时间稳定时间2)中级荷载作用:千斤顶压力为3~5MPa。随着荷载的11h10min3h10min51h10min3h30min增加,土体逐渐进入塑性状态,应力迅速向锚杆转移。各层22h30min3h50min630min2h10m
