自膨胀锚杆锚固体膨胀剂极限掺量确定方法研究

作     者：刘杰 李运舟 杨渝南 李洪亚 孙涛 李政 LIU Jie;LI Yun-zhou;YANG Yu-nan;LI Hong-ya;SUN Tao;LI Zheng

作者机构：三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室湖北宜昌443002 三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002 三峡大学湖北长江三峡滑坡国家野外科学观测研究站湖北宜昌443002 

基　　金：国家自然科学基金(No.51439003,No.51579138) 湖北省技术创新重点项目(No.2017ACA189) 湖北省自然科学基金杰出青年人才计划项目(No.2018CFA065) 三峡大学技术人才计划项目(No.KJ2014H012) 湖北长江三峡滑坡国家野外科学观测研究站开放基金(No.2018KTL08) 

出 版 物：《岩土力学》 (Rock and Soil Mechanics)

年 卷 期：2020年第41卷第10期

页      码：3266-3278页

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。

主 题 词：自膨胀锚固体 膨胀剂极限掺量 径向膨胀应力 岩石抗拉强度 声波-回弹综合法 

学科分类：08[工学] 0818[工学-交通运输类] 080104[080104] 0815[工学-矿业类] 0903[农学-动物生产类] 0813[工学-化工与制药类] 0901[农学-植物生产类] 0814[工学-地质类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.16285/j.rsm.2019.2197

馆 藏 号：203987333...