錨桿束復(fù)合抗拔加固設(shè)計(jì)強(qiáng)度的測定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及錯桿束加固設(shè)計(jì)領(lǐng)域,具體設(shè)及一種錯桿束復(fù)合抗拔加固強(qiáng)度快速測 定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 錯桿支護(hù)是一種安全、經(jīng)濟(jì)的支護(hù)方式,它是W錯桿為主體的支護(hù)結(jié)構(gòu)的總稱,它 包括錯桿、錯噴、錯噴網(wǎng)等支護(hù)形式。其技術(shù)就是在±層中斜向成孔,通過埋入錯桿后灌入 灌漿體,將受拉錯桿的錯固段固定在邊坡或地基的巖(±)層中,另一端與工程建筑物相連 接,用W支承由于±壓力、水壓力所施加于建筑的推力,依賴錯固體與地層之間的摩擦力, 拉桿與錯固體的握裹力W及拉桿的強(qiáng)度共同作用來承受作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載,W維持 建筑物和巖體的穩(wěn)定。與傳統(tǒng)的支護(hù)方式相比較,錯桿錯固技術(shù)有其自身的鮮明特點(diǎn),其特 點(diǎn)有結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、支護(hù)效果好、勞動強(qiáng)度低、效率高且經(jīng)濟(jì)效益明顯等。錯桿支護(hù)技 術(shù)除了在地下工程、邊坡工程、結(jié)構(gòu)抗浮工程、深基坑工程中繼續(xù)保持著良好的發(fā)展?fàn)顟B(tài), 在重力巧加固工程、橋梁工程W及抗傾覆、抗地震工程中也有了長足的進(jìn)展。我國的錯桿技 術(shù)的發(fā)展,從50年代初期開始在煤炭、冶金等地下工程領(lǐng)域試驗(yàn),隨后迅速發(fā)展到交通、水 電、±木建筑等領(lǐng)域,積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。自1993年至1999年,據(jù)初步統(tǒng)計(jì),僅邊坡工程與 深基坑工程,錯桿的年用量約為3000km-3500km。巖±錯固作為加固地層或利用地層強(qiáng)度傳 遞結(jié)構(gòu)物拉力的主要方法,已在±木、水利和建筑工程中獲得了廣泛的應(yīng)用。
[0003] 目前,錯桿抗拔加固強(qiáng)度確定方法主要分為實(shí)驗(yàn)法和理論法。實(shí)驗(yàn)法即通過錯桿 抗拔實(shí)驗(yàn),確定錯桿極限抗拔加固強(qiáng)度和獲得相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)。錯桿極限抗拔加固強(qiáng)度是通 過Q-S曲線確定的,且其易受加荷載方式、終止實(shí)驗(yàn)條件、觀測時(shí)間間隔等因素影響。理論 法是建立于錯桿處于彈塑性狀態(tài)的基礎(chǔ)上,認(rèn)為抗拔加固強(qiáng)度主要取決于錯固段的灌漿體 與巖±體間的粘結(jié)力W及鋼筋與灌漿體間的粘結(jié)力,其極限抗拔加固強(qiáng)度與錯固長度成正 比,錯桿極限抗拔加固強(qiáng)度根據(jù)不同的破壞形式計(jì)算式為P= 31化ft或p= 31化fs。式 中D為錯桿的錯固體直徑;d為鋼筋直徑;L為錯桿的錯固段長度;ft為錯桿錯固灌漿體與 巖±體間的粘結(jié)強(qiáng)度極限值;f,為鋼筋與灌漿體間的粘結(jié)強(qiáng)度極限值。
[0004] 錯桿束是由錯桿衍生出來的支護(hù)結(jié)構(gòu),它是=根及=根W上的錯桿捆扎在一起, 共同發(fā)揮作用,主要用于W下=種情況:邊坡的地質(zhì)條件或因工程需要不允許打多個(gè)孔時(shí); 大型邊坡下滑力大,單根錯桿不能滿足工程需要,而設(shè)置多根錯桿又會產(chǎn)生相互影響時(shí);為 了提高效率且降低成本時(shí),打一個(gè)孔就能解決,因此無需打更多個(gè)孔。目前,錯桿束已經(jīng)廣 泛用于工程實(shí)踐當(dāng)中,但是關(guān)于它的測試技術(shù)與方法研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工程實(shí)踐。由于許多 加固工程試驗(yàn)條件所限或抗拔試驗(yàn)設(shè)備局限,特別對于大型錯桿束和高抗拔加固強(qiáng)度加固 工程,無法直接運(yùn)用錯桿束抗拔試驗(yàn)設(shè)備確定錯桿束的抗拔試驗(yàn)強(qiáng)度參數(shù),因此不能準(zhǔn)確 測定錯桿束的復(fù)合抗拔加固強(qiáng)度設(shè)計(jì)參數(shù),而在實(shí)際工程中往往憑借經(jīng)驗(yàn)施工,為錯桿束 加固治理工程帶來了極大的不穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)或造成人力、物力和財(cái)力的浪費(fèi)。為此,如何利用單 根錯桿抗拔試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定錯桿束的復(fù)合抗拔加固強(qiáng)度相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù),成為目前錯桿束加固 治理工程一個(gè)亟待解決的重要工程設(shè)計(jì)問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,根據(jù)錯桿束與錯桿的作用機(jī)理,探 索錯桿束與錯桿抗拔加固強(qiáng)度的聯(lián)系與相互作用關(guān)系,提供一種錯桿束復(fù)合抗拔加固設(shè)計(jì) 強(qiáng)度的測定方法,依據(jù)錯桿的抗拔實(shí)驗(yàn)得到的參數(shù),直接確定錯桿束的抗拔加固強(qiáng)度設(shè)計(jì) 參數(shù),為復(fù)合錯桿束加固工程的設(shè)計(jì)提供了一種有效抗拔加固強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0007] 一種錯桿束復(fù)合抗拔加固設(shè)計(jì)強(qiáng)度的測定方法,包括:
[000引第一步:錯桿參數(shù)的選取及抗拔實(shí)驗(yàn)方案的確定
[0009] 根據(jù)地質(zhì)條件與工程實(shí)際情況,設(shè)計(jì)和確定組成錯桿束的錯桿直徑d和錯桿錯固 段長度以并依據(jù)巖±錯桿(索)技術(shù)規(guī)程CECS22 ;2005,完成單根錯桿的成孔(孔徑為D) 和準(zhǔn)備相應(yīng)錯桿抗拔實(shí)驗(yàn)測試方案;
[0010] 第二步;錯桿、錯固段注漿體及與地層間強(qiáng)度參數(shù)的確定
[0011] 1)依據(jù)錯桿抗拔實(shí)驗(yàn)測試方案,選取6根錯桿在現(xiàn)場進(jìn)行原位錯桿抗拔試驗(yàn),從 而可確定錯桿的破壞形式(錯桿沿砂漿界面滑移破壞或沿外圍地層界面滑移破壞)和每根 錯桿相應(yīng)的極限抗拔承載力?1、?2、?3、?4、口5、?6,根據(jù)公式(1)確定錯桿的平均極限抗拔承 載力P為: -+巧+巧+巧+巧+巧 /I、
[00" P 二^~2-~^~^~5___1 (1) 6
[0013] 2)根據(jù)錯桿直徑與錯固段長度參數(shù)W及平均極限抗拔承載力確定相應(yīng)破壞形式 下的粘結(jié)強(qiáng)度極限值;
[0014] ①錯桿束沿砂漿界面滑移破壞時(shí),鋼筋與砂漿間的粘結(jié)強(qiáng)度極限值的確定
[0015] 根據(jù)錯桿平均極限抗拔承載力,鋼筋與砂漿間的粘結(jié)強(qiáng)度極限值t為:
[0016] fs=與 (2) 沉兒
[0017] ②錯桿束沿外圍地層界面滑移破壞時(shí),砂漿與外圍地層間的粘結(jié)強(qiáng)度極限值的確 定
[0018] 根據(jù)錯桿平均極限抗拔承載力,砂漿與外圍地層間的粘結(jié)強(qiáng)度極限值ft為:
[0019] fr=-^ (3) 池L
[0020] 第=步;沿砂漿界面破壞的錯桿束極限抗拔強(qiáng)度的確定
[0021] l)k根錯桿復(fù)合錯桿束等效直徑5的確定
[0022] 根據(jù)錯桿的直徑與組成錯桿束的錯桿根數(shù),分別計(jì)算k化> 3)根直徑為d的錯桿 束其錯固端鋼筋與灌漿體接觸面的等效直徑5 (具體推導(dǎo)見本發(fā)明基本原理部分):
[0023] D = ^^d (4)
[0024] 2)錯桿束復(fù)合極限抗拔加固強(qiáng)度的確定
[0025] 根據(jù)錯桿束的等效直徑、錯固段長度及鋼筋與砂漿間的粘結(jié)強(qiáng)度極限值,錯桿束 復(fù)合極限抗拔加固強(qiáng)度為:
[0026]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種錨桿束復(fù)合抗拔加固設(shè)計(jì)強(qiáng)度的測定方法,其特征是,包括: 第一步:確定錨桿參數(shù)的選取及抗拔實(shí)驗(yàn)方案; 第二步:確定錨桿、錨固段注漿體及與地層間強(qiáng)度參數(shù); 1) 依據(jù)錨桿抗拔實(shí)驗(yàn)測試方案,確定錨桿沿砂漿界面滑移破壞或沿外圍地層界面滑移 破壞的平均極限抗拔承載力 2) 確定錨桿相應(yīng)破壞形式下的粘結(jié)強(qiáng)度極限值; ① 錨桿束沿砂漿界面滑移破壞時(shí),確定鋼筋與砂漿間的粘結(jié)強(qiáng)度極限值fz; ② 錨桿束沿外圍地層界面滑移破壞時(shí),確定砂漿與外圍地層間的粘結(jié)強(qiáng)度極限值f;; 第三步:沿砂漿界面破壞的錨桿束極限抗拔強(qiáng)度的確定 1. k根錨桿復(fù)合錨桿束等效直徑萬的確定 根據(jù)錨桿的直徑d與組成錨桿束的錨桿根數(shù)k,錨桿束其錨固端鋼筋與灌漿體接觸面 的等效直伃D為,
其,中k彡3 ; 2) 確定錨桿束復(fù)合極限抗拔加固強(qiáng)度為:
其中,L為錨桿錨固段長度; 第四步:沿外圍地層界面破壞的錨桿束極限抗拔強(qiáng)度的確定 Dk根錨桿復(fù)合錨桿束鉆孔有效直徑J的確定 將k根錨桿組成錨桿束時(shí)的外切圓直徑作為復(fù)合錨桿束的有效直徑J,根據(jù)錨桿的直 徑d與組成銷桿束的銷桿根數(shù)k,復(fù)合銷桿束有效直徑3 :為:
其中,k彡3 ; 2. k根錨桿復(fù)合錨桿束鉆孔有效孔徑隊(duì)的確定 錨桿束的有效孔徑DeS : D1=J+/);其中b彡15mm ; 3) 錨桿束復(fù)合極限抗拔加固強(qiáng)度Ν'的確定: 根據(jù)錨桿束的有效孔徑、錨固段長度及砂漿與地層間的粘結(jié)強(qiáng)度極限值,確定錨桿束 復(fù)合極限抗拔加固強(qiáng)度為: N= JiDeLfr (7) 第五步:錨桿束復(fù)合抗拔加固設(shè)計(jì)強(qiáng)度的確定 根據(jù)錨桿的破壞形式,確定相應(yīng)的錨桿束極限抗拔加固強(qiáng)度N或N',并依據(jù)巖土錨桿 或索技術(shù)規(guī)程CECS22 :2005,將相應(yīng)錨桿束復(fù)合極限抗拔加固強(qiáng)度除以抗拔安全系數(shù)Κ,即 可確定錨桿束復(fù)合抗拔加固設(shè)計(jì)強(qiáng)度:
根據(jù)安全等級I、II、111,安全系數(shù)K分別取2. 2、2. 0、2. 0。
2. 如權(quán)利要求1所述的錨桿束復(fù)合抗拔加固設(shè)計(jì)強(qiáng)度的測定方法,其特征是,所述第 一步中,根據(jù)地質(zhì)條件與工程實(shí)際情況,設(shè)計(jì)和確定組成錨桿束的錨桿直徑d和錨桿錨固 段長度L,并依據(jù)巖土錨桿或索技術(shù)規(guī)程CECS22 :2005,完成單根錨桿的成孔即孔徑為D和 準(zhǔn)備相應(yīng)錨桿抗拔實(shí)驗(yàn)測試方案。
3. 如權(quán)利要求1所述的錨桿束復(fù)合抗拔加固設(shè)計(jì)強(qiáng)度的測定方法,其特征是,所述第 二步第1)中,依據(jù)錨桿抗拔實(shí)驗(yàn)測試方案,選取6根錨桿在現(xiàn)場進(jìn)行原位錨桿抗拔試驗(yàn),從 而可確定錨桿的破壞形式即錨桿沿砂漿界面滑移破壞或沿外圍地層界面滑移破壞和每根 錨桿相應(yīng)的極限抗拔承載力Pp P2、P3、P4、P5、P6;根據(jù)公式(1)確定錨桿的平均極限抗拔承 載力為:
4. 如權(quán)利要求1所述的錨桿束復(fù)合抗拔加固設(shè)計(jì)強(qiáng)度的測定方法,其特征是,所述鋼 筋與砂漿間的粘結(jié)強(qiáng)度極限值fs為:
(2) 其中,d錨桿的直徑,L為錨桿錨固段長度。
5. 如權(quán)利要求1所述的錨桿束復(fù)合抗拔加固設(shè)計(jì)強(qiáng)度的測定方法,其特征是,所述砂 漿與外圍地層間的粘結(jié)強(qiáng)度極限值f;為:
(3) 其中,D為單根錨桿的成孔孔徑,L為錨桿錨固段長度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種錨桿束復(fù)合抗拔加固設(shè)計(jì)強(qiáng)度的測定方法,包括:確定錨桿參數(shù)的選取及抗拔實(shí)驗(yàn)方案;確定錨桿、錨固段注漿體及與地層間強(qiáng)度參數(shù);沿砂漿界面破壞的錨桿束極限抗拔強(qiáng)度的確定;沿外圍地層界面破壞的錨桿束極限抗拔強(qiáng)度的確定;錨桿束復(fù)合抗拔加固設(shè)計(jì)強(qiáng)度的確定。本發(fā)明根據(jù)錨桿束與錨桿的作用機(jī)理,探索錨桿束與錨桿抗拔加固強(qiáng)度的聯(lián)系與相互作用關(guān)系,研究和確定了一種錨桿束抗拔加固強(qiáng)度的測定方法。依據(jù)錨桿的抗拔實(shí)驗(yàn)得到的參數(shù),直接確定錨桿束的抗拔加固強(qiáng)度設(shè)計(jì)參數(shù),為復(fù)合錨桿束加固工程的設(shè)計(jì)提供了一種有效抗拔加固強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法,這在錨桿束的加固工程設(shè)計(jì)施工中具有重要的實(shí)用價(jià)值。
【IPC分類】E02D5-74
【公開號】CN104532835
【申請?zhí)枴緾N201410787650
【發(fā)明人】賀可強(qiáng), 郭璐, 郭棟
【申請人】青島理工大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月17日