第３６卷第ｌ期 ・１５２・ ２ ０ １ ０年１月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＩ Ｖ０１．３６ ＮＯ．１ Ｊａｎ． ２０１０ 文章编号：１００９—６８２５（２０１０）０１一Ｏｌ５２—０２ 压力分散型锚索现场试验与分析 薛建美 陈泰霖 张先哲 摘要：从压力分散型锚索的结构特点和受力机理入手，通过对锚索进行循环加、卸载试验，观察锚索荷载与位移之间的 变化关系，根据荷载位移数据曲线分析锚索在不同荷载级别条件下的受力和位移特性，从而检验锚索的设计荷载是否满 足锚固边坡的需要。 关键词：压力分散型锚索，基本试验，验收标准 中图分类号：ＴＵ４１３ 文献标识码：Ａ 压力分散型锚索是在同一钻孔中安装几个单元锚索（见图 １ 工程概况 １），每个单元锚索都有各自的锚索体、自由长度和锚固长度，而且 某高速公路高边坡拟采用预应力锚索进行防护＿３ Ｊ，锚索总长 锚固段承受的荷载也可通过各自的张拉千斤顶施加，在完成预张 ２３ ５０４ ｍ，孔深为１６ ｍ－－３３ ｍ，预应力锚索为压力分散型锚索，孔 拉后再通过整体张拉使各单元锚索承受相同的荷载。由于压力 径为１３０ ｍ／ｎ，采用直径１５．２４ ｒｎｉｎ、抗拉强度１ ８６０ ＭＰａ的高强 分散型锚索分段锚固、分散承载力，使锚固体孔壁粘结摩阻力分 度低松弛无粘结钢绞线，根据６索、１０索的不同，设计吨位分别为 散分布，且分布均匀，大大避免了孑Ｌ壁粘结摩阻应力集中的现象， ７００ ｋＮ，１ ０００ ｋＮ，１ ２００ ｋＮ，１ ４００ ｋＮ四种，锚固段长６ ｍ，自由 可以避免粘结效应逐步弱化或脱开的现象，因而能有效地调用天 段长１２ ｍ。本文分析设计吨位为７００ ｋＮ的这一种，通过对现场 然地层的强度，在很大程度上提高锚索的承载力 。在相同有效 压力分散型锚索进行循环加、卸载试验，观察锚索荷载与位移之间 的锚固长度下，压力分散型比拉力型锚索能提供更大的锚固 的变化关系，重点分析锚索在不同荷载级别条件下的位移特性。 力 。压力分散型锚索以其特有的优势在国内外岩土锚固工程 中得到了迅速的发展。 ９ ２基本试验方法 本次试验在滑坡体和滑坡面上分别选择３个试验孔进行压 力分散型预应力锚索基本试验，试验孔位布置在具有代表性的岩 土坡面上。 ／ ＜０ －， ’ ，， ’／ ’ １）抗拔试验中的现场具体施工工艺步骤为：钻机就位一钻 孔、洗孔、钢绞线下料、编制索体、安装波纹管、编束一标明锚索编 号、长度等一穿束一锚孔注浆一锚墩制作一养护一抗拔试验一结 果分析。２）基本试验的加卸荷程序具体做法ｌ４．５ 是：试验采用循 环加、卸荷方法，锚索初始荷载取０．１Ａ ＋差异荷载，使锚筋拉 直，然后松开。随后再采用循环加荷，每级加荷增量取Ａ×， 的 ａ）Ａ—Ａ ｂ）Ｂ—Ｂ ｃ）Ｃ—Ｃ ｄ）Ｉ卜一Ｄ 注：ｌ一锚具；２一垫座；３一钻孔；４一隔离环；５一无粘结钢绞线；６一承载体 ７一水泥浆体：８一注浆管保护罩；，Ｊｔ，Ｌ！，ｆ｜，，Ｌ厂单元锚杆的锚固长度； ４单元锚杆的自由段长度 一图１ 压力分散型锚索结构形式示意图 被水浸泡后实际形成的碎石墩体变小，降低了墩体强度．从而满 要目的是探明路堤抛石底的深度。检测间距：雷达扫面剖面间距 足不了设计要求。４）填料时机的选择。填料不能过早。如果夯 ５０ ｍ，点间距０．５ ｍ，检测总宽度２０ ｍ。 击一次就填一次料，一则次数过于频繁，二则因为每次石料都有 一最后检测结果显示，残留淤泥的最小厚度为０．２ ｍ，最大厚度 个压缩过程，导致无法精确观测每击夯沉量，三则不容易送深， ２．５ ｍ，平均为１．４６ ｍ，完全满足设计要求。 削弱置换效果。如果等夯锤都没入夯坑内时，很容易导致提锤困 ６结语 难，甚至发生丢锤现象。５）施工顺序。由中间向两侧。这样做的 高能量强夯置换法进行地基处理，施工设备工艺简单，加固 目的是使每个夯点互不影响，确保把淤泥挤到外侧，提高置换的 效果好，而且施工速度快，造价低，具有明显的社会经济效益。 效果。 参考文献： ５质量检测 强夯置换的质量检测采用地质雷达扫描检测方法。检测主 ［１］ 武长清，李一清．强夯法施工在湿陷性黄土地基加固中的应 用［Ｊ］．山西建筑，２００７，３３（１４）：９６—９７． Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｈｉｇｈ・ｅｎｅｒｇｙ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ＨＵＡＮＧ Ｌｉａｎｇ－ｊｕｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｗｏｒｋ ａｎｄ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ａｐｐ［ｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ—ｅｎｅｒｇｙ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｓｏｆｔ ｓｏｉｌ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｉｓ ｂｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｓｈｏｗｓ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｏｎｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｍｕｄ ｃｌａｙ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ｍｅｅｔ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｉｓ ｗｏｒｔｈｙ ｏｆ ｂｅｉｎｇ ｐｏｐｕｌａｒｉｚｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ—ｅｎｅｒｇｙ，ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 收稿日期：２００９—０９—０１ 作者简介：薛建美（１９７６一），女，工程师，中铁四局集团第七工程有限公司，安徽合肥陈泰霖（１９７５．），男，讲师，华北水利水电学院水利职业学院，河南郑州２３００２２ ４５００１１ 张先哲（１９５７一），男，高级］ｌＩ程师，河南煤田地质局，河南郑州４５０００８ 第３６卷第１期 ２ ０ ｌ ０年１月 薛建美等：压力分散型锚索现场试验与分析 ・１５３・ １／１０倍～１／１５倍。其中，Ａ为预应力钢绞线截面积；， 为钢绞 于本次试验，以第三循环为例，锚索实测弹性位移伸长值为 线抗拉强度标准值。循环加卸荷等级与位移观测间隔时间，试验 ３８．２ ｍｍ；锚索单元实际自由段长度为１２．０ ｍ，峰值荷载为７３５ ｋＮ， 时在每一循环的每一级荷载作用下均持荷５ ｍｉｎ，到每循环的最 初始荷载为２１０ ｋＮ，锚索（，ｂ１５．２４ １ＴａＴＩ， 高荷载值时持荷１０ ｍｉｎ。 咖啪种㈣Ⅻ伽姗姗 ＝１ ８６０ ＭＰａ，Ｅ＝ １．９５ ＧＰａ，Ａ：１４０聊ｎ２钢绞线）理论计算弹性位移伸长值为 各级荷载下的张拉程序具体做法为：试验孑Ｌ锚索长１８ ｍ，其 ３８．４６ ｉｎｎ１，锚索弹性位移实测值与理论值之间的差值为 中锚固段长６ ｍ，自由段长１２ ｍ，其三个单元的长度不同，首先整 ０．２６ ｍｍ。其他循环进行类似计算结果也发现，测得的锚索实际 体加荷１０％进行预张拉，持荷５ ｒａｉｎ，卸荷回油；再进行差异荷载 弹性位移与锚索理论弹性位移之间的差值一般均在锚索理论弹 补偿张拉，先单独张拉Ｌ１到Ａｐ１，补偿差异荷载增量计算方法参 性位移约±１０％之内，这一结果符合文献［５］采用表观自由段长 见文献［２］；再将一、二单元同时张拉至△Ｐｌ＋△Ｐ２，然后加荷 度对锚索进行评价的方法，两者本质上是一致的。 ０．１Ａ 加上第三单元一起张拉，持荷５ ｒａｉｎ后卸荷；以后逐级加 ４）试验得出的锚索安全系数Ｋ 值 ３』由下式确定： 荷、卸荷、测定锚头位移量，即加荷增量为Ａ×， 的０．１倍。 Ｋｏ＝Ｒ ／Ｎ，。 ３试验结果及分析 其中，Ｒ 为锚索极限承载力，取破坏荷载的９５％，在最大试 为了得到试验锚索的受力变形特性，试验中对每级荷载下的 验荷载下未达到规定的破坏标准时，极限承载力取最大试验荷载 锚头位移进行了测量。锚索实测数据及相应的Ｑ—Ｓ曲线，Ｑ—Ｓ 值； 为锚索设计荷载；Ｋ０为安全系数，Ｋ０＝Ｒ ／Ｎｔ＝１ ０５０／ 曲线，Ｑ—Ｓ曲线，见图２～图４。 ７００＝１．５，满足规范要求。 ４结语 本文通过对压力分散型锚索的现场试验分析，对其锚固机理 和位移规律进行分析，得到如下结论：１）压力分散型锚索有效地 避免了锚固段应力集中的现象，在相同条件下其锚固能力远大于 普通的拉力型锚索。２）文中对各个循环的位移分别进行计算 ，测 得锚索弹性位移实测值与理论值之间的差值一般控制在锚索理 位移／ｒｍａ 位移／ｍｍ 论弹性位移的±１０％之内，这一结果符合有关文献给出的验收标 图２循环张拉Ｑ—ｓ 曲线 图３循环张拉Ｑ— 曲线 准问题，说明本次试验在考虑了各种影响因素后，循环加卸载条 件下锚索位移的发展是在允许的范围内。另外在最大试验荷载 下未达到规定的破坏标准时，计算出来的锚索安全系数为１．５，这 也满足设计规范要求。３）本次试验中压力分散型锚索只产生了 较小的塑性位移，且塑性位移占总变形的比例较小，说明在锚固 谊 体界面上出现的塑性滑移还很小，荷载一位移之间的重复性较 好。表明压力分散型锚索具有良好的工作状态，对于减小由蠕变 引起的预应力损失性能有其优越性。 参考文献： 锚头位移／ｒｍａ ［１］王虎法．压力分散型锚索现场抗拔试验测试与分析［Ｊ］．探 图４循环张拉Ｑ—ｓ曲线 矿工程（岩土钻掘工程），２００７（６）：４７—４９． １）Ｙｔ析图２～图４可看出，锚索受拉拔过程中的变形特征，压 ［２］ 赵润红，张泽洲．压力分散型锚索的基本实验［Ｊ］．甘肃科 力分散型预应力锚索的塑性变形占总变形的比例较小，说明在锚 技，２００６，２２（６）：９０—９２． 固体界面上出现的塑性滑移还很小，本试验没有达到极限锚固荷 ［３］康文献，张先哲，王安明，等．预应力锚索应力分析工程应用 载。表明压力分散型锚索具有良好的工作状态，对于减小由蠕变 的研究［Ｒ］．郑州：河南豫中地质勘察工程公司，２００８． 引起的预应力损失性能有其优越性。 ［４］程良奎．岩土锚固［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２００３． ２）从图３的Ｑ—Ｓ 曲线塑性位移曲线可以看出，压力型锚 ［５］ 刘忠臣，范景伦，张飞，等．压力分散型锚杆技术［Ｊ］．包头 索的塑性位移随着荷载的增加而增加，且收敛趋势不明显。 钢铁学院学报，２００１，２０（２）：１６５—１６９． ３）对于压力分散型锚索的验收问题，文献［６］根据理论公式 ［６］ 盛宏光．压力分散型锚索锚固性能与设计方法研究［Ｄ］．成 推导了验收标准，并说明考虑了各种影响因素后，在循环加卸载 都：成都理工大学硕士学位论文，２００３． 条件下，两级单元锚索位移的发展是在允许的范围内，其实质是 ［７］ 高鹏，胡毅夫，范 伟．预应力锚索地梁荷载传递规律的 锚索实际弹性位移与锚索理论弹性位移之间的偏差控制问题。对 弹性理论分析［Ｊ］．山西建筑，２００７，３３（１１）：１２１—１２２． Ｏｎ ｆｉｅｌｄ ｔｅｓｔｓ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ－ｔｙｐｅ ａｎｃｈｏｒ ＸＵＥ Ｊｉａｎ－ｍｅｉ ＣＨＥＮ Ｔａｉ－ｌｉｎ ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｎ－ｚｈｅ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓｅｄ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｍｓｉｏｎ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ—ｔｙｐｅ ａｎｃｈｏｒ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｂｙ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｙｃｌｉｃ ｌｏａｄｉｎｇ，ｔｈｅ ｄｏｗｎｌａｏｄｉｎｇ ｔｅｓｔ ｏｎ ｔｈｅ ａｎｃｈｏｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｌａｗｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｌｏａｄｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ， ａｎｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏａｄｉｎｇ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｄａｔａ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｎｃｈｏｒ’Ｓ ｓｔｒｅｓｓｅｄ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｓｃ ｉｎ ｖａｒｉｏｕｓ ｌａｏｄｉｎｇ ｏｃｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｔｅｓｔｓ ｗｈｅｔｈｅｒ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｌｏａｄｉｎｇ ｃａｎ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｄｅｍａｎｄｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｎｃｈｏｒａｇｅ ｓｌｏｐｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ—ｔｙｐｅ ａｎｃｈｏｒ，ｂａｓｉｃ ｔｅｓｔ，ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ ｓｔａｎｄａｒｄ