岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (10): 3266-3278.doi: 10.16285/j.rsm.2019.2197
刘杰1, 2, 3,李运舟1, 2,杨渝南1, 2, 3,李洪亚1, 2,孙涛1, 2,李政1, 2
LIU Jie1, 2, 3, LI Yun-zhou 1, 2, YANG Yu-nan1, 2, 3, LI Hong-ya1, 2, SUN Tao1, 2, LI Zheng1, 2
摘要: 首次提出了针对大掺量膨胀剂自膨胀锚杆的理论技术基本原理,并阐明其经济效益与极限抗拔力提升效果。但还存在过量膨胀剂会导致自膨胀锚固体撑裂围岩等问题,必须通过确定膨胀剂的极限掺量来解决。因此,提出了应用自膨胀锚杆的两个前提条件,明确了两个层次的试验目的并以此展开试验研究:(1)膨胀致裂法。先进行围岩胀裂破坏试验,获取界面正应力的变化规律和围岩破坏规律,阐释了自膨胀锚固体作用下中风化泥质粉砂岩的开裂破坏演化规律。建立不同位置径向自膨胀应力计算模型,基于接触面上的径向膨胀应力得到了锚固体的膨胀剂临界掺量预测模型,并预测中风化泥质粉砂岩的膨胀剂临界掺量为28.98%。(2)弹性解析法。基于无限大介质中圆孔均匀受压和圆孔的孔边应力集中问题建立了自膨胀锚固体作用下围岩的胀裂破坏模型,得到了一套围岩受自膨胀锚固体作用时的应力分布预测公式,进一步推导出了围岩受径向膨胀应力作用下的临界开裂方程。为降低现场测试的周期和费用,建立了基于声波?回弹值的中风化泥质粉砂岩抗拉强度预测公式。最终,完成了临界开裂方程在基于围岩不完整性和围岩浸水软化影响下的参数修正,并结合了临界掺量值引入了安全储备系数,建立了自膨胀锚固体的膨胀剂极限掺量设计公式,计算出针对中风化泥质粉砂岩的自膨胀锚杆锚固体膨胀剂极限掺量为26.5%。该研究能为自膨胀锚杆在岩土、矿山、水利等领域的推广运用提供技术支撑。
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[1] | 王旭一, 黄书岭, 丁秀丽, 周火明. 层状岩体单轴压缩力学特性的 非均质层面影响效应研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 581-592. |
[2] | 吴顺川, 孙伟, 刘洋, 成子桥, 许学良, . Ⅰ型断裂韧度模拟方法及细观影响因素研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(8): 2536-2546. |
[3] | 罗刚, 张辉傲, 马国涛, 周海文, 胡卸文, 王文健, 王文沛, . 高速岩质滑坡滑面滑动摩擦特性研究——以王山 抓口寺滑坡为例[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2441-2452. |
[4] | 杨静熙, 黄书岭, 刘忠绪. 锦屏一级水电站工程岩体对穿声波与单孔声波 关联性探讨[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1347-1356. |
[5] | 马鹏飞, 李树忱, 周慧颖, 赵世森. 岩石材料裂纹扩展的改进近场动力学方法模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 4111-4119. |
[6] | 罗 刚,梅雪峰,师陆冰,胡卸文,金 涛,王文健,马洪生,. 石灰岩高速滚动摩擦特性[J]. , 2018, 39(2): 474-482. |
[7] | 伍 杨,张先锋,熊 玮,潘 建,乔 良,郭 磊,. 岩石材料冲击压缩特性细观模拟方法研究[J]. , 2017, 38(6): 1805-1812. |
[8] | 戴 峰,魏明东,徐奴文,许 媛,赵 涛. 岩石断裂韧度CCNSCB方法渐进破坏机制与无量纲应力强度因子宽范围标定[J]. , 2016, 37(11): 3215-3223. |
[9] | 向 前,何 吉,陈胜宏,吴锦亮. 裂隙岩体三维柔度张量的数值试验方法[J]. , 2015, 36(12): 3625-3632. |
[10] | 王 冠 ,谢凌志 ,侯正猛 ,刘建锋 ,邢 伟 , . 岩盐三轴压缩试验方法及数据处理方式的对比研究[J]. , 2014, 299(2): 429-434. |
[11] | 朱正国 ,黄 松 ,朱永全. 铁路隧道下穿公路引起的路面沉降规律和控制基准研究[J]. , 2012, 33(2): 558-563. |
[12] | 凌 昊,仇文革,孙 兵,余 锋. 双孔盾构隧道近接施工离心模型试验研究[J]. , 2010, 31(9): 2849-2853. |
[13] | 叶洲元,李夕兵,周子龙,尹土兵,刘希灵. 三轴压缩岩石动静组合强度及变形特征的研究[J]. , 2009, 30(7): 1981-1986. |
[14] | 朱正国,乔春生,高保彬. 浅埋偏压连拱隧道的施工优化及支护受力特征分析[J]. , 2008, 29(10): 2747-2752. |
[15] | 郭小红,王梦恕. 隧道支护结构中锚杆的功效分析[J]. , 2007, 28(10): 2234-2239. |
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