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半径为0.8m的34圆柱体曲面,长度为3m

半径为0.8m的34圆柱体曲面,长度为3m

一、概述

岩土工程研究的对象是经历长时间地质作用形成的具有复杂缺陷的地质体,如断层、层理、节理、软弱夹层、溶沟和溶槽等。在一定的时间和条件下,岩土体可能处于相对稳定的平衡状态,但条件改变时,原有的平衡状态可能被打破,导致地质灾害的产生,如坍落、塌陷、岩崩、滑坡和地面沉降等。

为了预防和治理这些灾害,工程中常使用一种受拉杆件埋入岩土体中,用以提高岩土体的自身强度和自稳能力。这种受拉杆件被称为锚杆或锚索。运用相关科学知识解决锚固设计、计算、施工和监测等问题的方法和工艺被称为锚固工程。

二、锚杆类型与结构

边坡工程中使用的锚杆是一种深入岩土层深处的受拉杆件,一端与工程构筑物相连,另一端锚固在岩土层中。根据应用对象、是否预先施加应力、锚固机理、锚固体传力方式及荷载分布条件、锚固部分大小和锚固体形态等,工程上常对锚杆进行分类。

圆柱型锚杆结构简单,制造安装方便,黏结材料通常为水泥砂浆,适用于黏性土、砂土、粉砂土等相对密度较大且含水量较小、抗剪强度相对较高的土层或设计承载力较低的岩层。

端部扩大型锚杆在锚杆底部扩大孔径,形成倒埋的销钉形态,不仅提供黏结力,端头肩部还能增加岩土体对锚杆抗拔的阻力,从而提高锚杆的锚固力和极限抗拔力。该类锚杆主要适用于土层,并要求其具有较高承载力。

连续球型锚杆通过分段扩张法或分段高压注浆法使锚杆锚固段形成一连串球状体,与周围土体有更高的嵌固强度。该类锚杆适用于淤泥、淤泥质土层,并要求较高锚固力的情况。

对于风化岩及土质边坡,拉力分散型和压力分散型锚杆应用较为广泛。拉力型锚杆主要指受力时锚固段注浆体受拉的锚杆,其结构简单,目前使用范围最广。压力型锚杆则指受力时锚固段注浆体受压的锚杆,利用承载体使锚杆受力时锚固段浆体受压,并通过浆体将拉力传递至周围地层,性能较好。荷载分散型锚杆能将锚固力分散作用于锚杆总锚固段的不同部位,充分利用地层固有强度,其承载力随锚固段长度增加而成比例提高。

工程上所说的锚杆通常是对受拉杆件所处的锚固系统的总称,一般包括锚头、杆体(拉杆)和锚固体(段)三个基本部分。锚头是构筑物与拉杆的连接部分,其功能是将来自构筑物的作用力有效地传递给拉杆。杆体是锚杆的主体,承受来自锚头的拉力并传递给锚固体。锚固于锚杆尾部,与岩土层紧密相连,其作用是将来自拉杆的力通过锚固体与周围岩土层间的摩擦阻力(或支承抵抗力)传递给稳固的地层。

三、锚固作用机理

边坡锚固的基本原理是依靠锚杆周围稳定地层的抗剪强度来传递结构物(被加固物)的拉力,以稳定结构物或保持边坡开挖面自身的稳定。主要有悬吊作用机理、组合梁作用机理、挤压加固作用机理等。

四、锚固要素分析

实际锚固工程中,水泥砂浆锚杆占绝大多数。锚杆基本力学参数包括抗拔力、握裹力、黏结力和拉断力等。砂浆锚固传力过程是,当锚固段受力时,拉力首先由杆体周边砂浆的握裹力传递到砂浆中,然后通过锚固段钻孔周边的黏结力(或摩阻力)传递到锚固的地层。典型形式包括沿砂浆体与杆体的接触面、沿砂浆与地层的接触面、锚杆杆体受拉断、锚固段砂浆体剪切和锚固段地层(土层或破碎岩体)剪切等。能有效发挥锚固作用的黏结应力分布长度是有一定限度的,随锚固段长度的增加,平均黏结应力逐渐减小。但是在使用时必须判明:锚固段岩体是否稳定、是否可能发生滑坡或塌方、节理切割的锚固段岩块在受拉条件下是否产生松动等。考虑到上述不利因素,建议灌浆锚固段达到岩层内部(不包括风化层)的长度应不小于4.5米。但是不同类型的锚杆有其特定的适用场景和特性要求正确选择和安装是确保安全的关键所在不同材质和结构设计的选择都将影响整个结构的稳定性和安全性需要根据实际情况进行详细分析和计算才能得出最佳的解决方案除了满足基本力学参数的要求外还需要考虑诸多因素如地质条件环境条件施工方法等等都需要综合考虑并进行科学的设计计算以确保工程的安全性和稳定性此外还需要进行现场试验和监测以确保设计的安全性和可靠性并进行必要的维护和检修工作以确保其长期的安全性和稳定性五、设计计算基本要求在调查研究和岩土工程工作基础上采用理论计算工程类比和监控量测相结合的设计方法合理利用岩土体的固有强度和自承能力进行锚杆设计前应对所采用的锚杆安全性经济性进行评估对施工可行性做出


半径为0.8m的34圆柱体曲面,长度为3m

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