膀胱的影响性质Multibladder-Type充气锚杆的工作性能

文摘

由于承载力高和更好的可控性膀胱参数,multibladder-type充气锚显示了巨大的应用前景在软土地区工程建设。在这项研究中,基于软土基坑工程在广州省,中国,multibladder-type充气锚是首次应用于工程实践,和multibladder-type充气锚杆的工作特点通过田间试验进行了分析和讨论。的优化设计和实验设施为主,multibladder-type充气锚介绍了实现锚固工艺流程的改进和完善。除此之外,影响程度的膀胱,直径、厚度、空间、和长度在轴承的特点和变形控制锚进行了研究使用控制变量法,以及影响机制。随后,multibladder-type充气锚杆的优点提出了通过比较其锚固效果与传统灌浆锚。最终分析结果被用来验证的可靠性multibladder-type充气锚及其推广应用提供实验依据。

1。介绍

锚固技术可以提高强度和能的岩石和土壤的质量,从而达到建设目标和安全要求1- - - - - -4]。它自1872年以来国际公认的钢筋时,首先应用于岩石边坡的加固页岩开我在北英格兰威尔士和结果准5),并于1913年首次提出的专利申请(6]。作为一种经济、有效的方法(7),它被广泛用于边坡加固的工程,基坑的支持,隧道,基金会和antifloating结构,anti-overturning结构、大坝,巷道支架,等等8- - - - - -12]。近年来,现代化的进步是发展的越来越快,地下工程建设不断出现(13],伴随着复杂的地形、地质条件差、多变的周边环境,使复杂的挑战和要求岩土工程锚固技术,激发学者和专家进行深度调查的锚固形式,锚固机理、锚固结构,施工技术和实验方法。

当著名的区际调水项目“雪山计划”是构建在澳大利亚,锚固机制是科学和系统地研究了第一次,奠定了理论基础的安克雷奇作为一个永久的支持技术在岩石工程(14- - - - - -16]。随后,Rabcewicz、雅各和潘尼克等人先后提出了基金会支持理论,如悬挂,复合梁和组合拱(17]。在1980年代,美国,南非,澳大利亚,前苏联和其他国家发展的支持结构灵活的锚,活跃的预应力螺栓,高强度锚索按照深高应力等不利地质条件和采矿工程围岩遇到疲软18]。此外,弗里曼(19]介绍了中性点的概念,临界长度和锚固长度。李等人的研究。20.)显示,有一个线性临界锚固长度和砂浆强度之间的关系。斯利瓦斯塔瓦和辛格21]研究被动锚的影响裂纹岩石样本的故障模式和弹性模量和强度的增强。哈斯(22)指出,斜锚有更强的影响裂隙岩石的抗剪强度改善比垂直锚。巴顿(23)得出结论:最好的锚定效应出现在锚固角范围从35°60°。

在传统的工程应用中,锚固形式通常分为两种类型(24- - - - - -31日]。其中包括缝楔油管锚锚和肿胀和锚固作用之间的摩擦锚固区围岩。锚固效率的其他主要实现通过结合力锚体的相互作用,产生的围岩,和胶凝材料(如水泥砂浆锚和树脂锚。此外,新类型的锚,如充气锚(32- - - - - -35),收益率锚(36,37),和热melting-retrievable锚(38),也促进广泛的研究在工程设计和锚固力传输模式,其中multibladder-type充气锚(39- - - - - -42)是一种特殊的锚来源于充气锚,它不仅继承了充气锚杆的承载力高,还可以通过调整提高可控性膀胱参数,显示明显的优势在地下工程中的应用离岸地区软土地层普遍遇到的。

然而,multibladder-type充气锚杆的设计和生产仍在持续的探索和改进阶段。在室内模型试验和田间试验的过程中由前任(43],漏风、漏水和其它不良现象是由于压力不稳定,密封效果差仍然存在,导致承载能力的弱点,可怜的位移控制和实验数据的失真。因此,由软土基坑工程在广州省,中国,一系列的领域撤出实验进行独立开发和设计multibladder-type充气锚来测试其承载力和变形控制在这项研究中,结果是与传统灌浆锚。此外,不同膀胱的影响分析参数对这个锚的工作特点实施探索在工程中的应用的可行性。

2。田间试验的Multibladder-Type充气软土基坑的锚

2.1。地质条件的实验

实验网站提供的广州建筑研究所有限公司,依靠南方情节项目中央十字路口和交流中心,位于顶端的灵山岛明珠湾开发区,广州南沙新区的城市。周围满是计划的道路设计标高约为8.0米,和网站的内部是平(当前高度约为4.0米),占地面积40752 m³。项目重要性是1级,基础和基坑的安全水平的支持,和基坑侧壁的重要性系数是1.1。网站的西区被选为实验,基坑的深度为9.7米。两层地下室充满了成堆的26.53在预应力群锚长度和两行,和三轴搅拌桩用作水幕。站点区域是一个河口三角洲冲积地形的南亚热带季风气候区,具有丰富的降雨和阳光在夏天。实验网站最初是一个鱼池,充满了土壤和prepressured真空软土地基处理。有大量的水在低洼的地上,在建和环境市政道路竣工验收阶段。

根据详细的调查报告,站点区域的地层(从上到下)如下:我填充(问^毫升张):凝聚力平原充填和我2研磨平原;II冲积土(问^艾尔):II-1泥泞土壤、II-2泥浆II-3中等砂,和与泥泞土壤,II-5粗砂;三世残积土(问^埃尔);第四基岩(γ₅³):IV-1完全风化层,IV-2严重风化层,iv 3 subweathered层。没有出现断层结构,稳定的基础。地下水类型属于孔隙水,它是浅,丰富,轻微腐蚀性。西方的层形成的支承面实验部分(从上到下)如下:我2磨平填(松散的),II-1泥泞土壤(flow-plastic) II-2泥(flow-plastic), II-3中沙与泥泞的土(flow-plastic), II-5粗砂密度(中),和IV基石,如图1。

2.2。实验设施

制造和安装材料multibladder-type充气锚是可用的(41),以及发展和结构设计。在实际实验中,主持人将插入到基坑侧壁穿孔的履带锚索与硬质合金钻头钻(44)(见图2),它可分为小回转凿岩机岩土工程中常见。开车速度快,在钻探角度可调。具体技术参数如表所示1。

螺纹钢筋焊接(600毫米的长度和直径22毫米)在200毫米的距离从撤军的锚制造辅助设备实验,即钢校正架(200毫米×200毫米×400毫米尺寸)。具体操作可以实现通过使用直流焊机、和物理产品如图3。撤军实验设备在这项研究中的应用是由锚撤军测试仪和千分表,分别用来测量锚固力和位移45),而锚撤军测试仪由数显压力表、高压油管、液压缸、摆动泵。具体来说,中心孔的直径27毫米,油缸的气缸行程是60毫米,测量范围为0 - 100 kN,分辨率0.01 kN。此外,测量范围的千分表清廉mm,分度值为0.01毫米。

因为很难控制膀胱的扩张形状在当前研究和土壤质量仍然是未知的,有多少空气压力足以满足设计要求的膀胱体积,注水方法应用于multibladder-type充气锚,而不是通货膨胀。

2.3。现场试验内容和安排

实验的任务是探讨膀胱的影响参数,长度,厚度,直径,数量,和空间,在轴承的特点和变形的控制能力multibladder-type充气锚(见图4),获得膀胱参数的最优搭配。应该注意的是,膀胱膀胱壁的厚度,厚度也可以视为橡胶材料的厚度产生膀胱。因此,实验方案由控制变量方法如表所示2。

实验过程的简要介绍(锚production-trepanning location-angle determination-drilling和clearing-anchor placement-water injection-pullout experiments-anchor回收)提出了如图5。

一些考虑施工方法和技术要求如下:(1)钻井和结算:选择支持部分(已经由桩锚),定位之间的预留点相邻锚冠梁的电缆,和欺骗利用爬虫锚索钻洞。考虑锚的结构特殊性和泥泞的土的特点(容易崩溃和收缩),采用水钻井的压力。在这个过程中,水冲洗排出土壤碎片的洞,直到水流而不浊度。注意,钻孔的直径是110毫米,深度约12.5米(长度大于设计),15°倾角,水平间距是2.0米。(2)锚位置:由于网站空间的限制和处理条件下,塔式起重机是用于帮助锚的转移,这是推入井中通过履带有线钻完成布置的过程,而不是原始的手工处理和降低的方法。主持人必须扩展300毫米后侧壁的检测和测试。(3)注水:在实验中,锚与不同的注水卷膀胱和数字计算的情况下完成扩张。注水体积由空心的锚和扩大膀胱(约椭球)的体积。注浆泵的泵送管道连接到塑料圆筒直径540毫米,注入管锚控制阀,根据计算并完成注水体积,可以解决方程(1)- (3)。每个锚注水体积表所示3。注水完成后,关闭锚控制阀,并断开泵。 在哪里V_锚是空心的锚;V_膀胱膀胱扩大体积;r是锚内径,r= 22毫米;l是锚长度,l= 12米;一个是膀胱的最大半径,一个= 75毫米或65毫米;b是膀胱的一半长度,b= 250毫米,375毫米,500毫米;和V_一致是膀胱和锚的重叠量。(4)撤军的实验:让钢铁校正架通过螺纹钢筋焊接锚的结束,将液压千斤顶靠近支撑板,并连接容积式流量计和压力表。然后,一步负载应用(为每个步骤2 kN)和承载力和位移记录到安克雷奇失败(见图3),它发生在压力表指针突然减少或位移的两倍,在上届加载阶段(46]。具体而言,当位移的值是以前的两倍位移积累或压力计的价值明显减少或液压千斤顶不能不断加压,失败的锚被认为是达到标准,和实验将停止。(5)锚回收:实验完成后,打开控制阀泄水,使用挖掘机退出锚,并检查其完整性,包括锚骨折程度、膀胱、和密封损坏程度。

3所示。实验结果分析

如前所述,基准价值主要影响因素的确定,实验站点的物理性质,土壤,通常被认为是和膀胱。在每个加载过程中,位移记录三次,以及它的增量。

3.1。膀胱长度

根据表2,实验结果1、2和3选择进行分析和讨论。比较的牵引阻力multibladder-type充气锚对应500毫米,750毫米,1000毫米膀胱长度如图6。在实验过程中,位移不断增加,曲线达到峰值,膨胀螺栓是退出,所以无法获得后续的曲线。事实上,结束时显示的价值曲线峰值强度。所以,最终撤军应力/位移可以定义最后一点价值。可以知道的最终抗拉锚膀胱长度的增加而增加,但增加趋势不明显,增加率是削弱。具体地说,当膀胱长度增加从500毫米到750毫米,最终牵引阻力增加了23%,增加8%的长度增加从750毫米到1000毫米。至于锚的极限位移,变化也不显眼的,下降8%,然后爬上5%的增加膀胱的长度。总之,膀胱长度变化显示无显著影响锚的极限承载力和变形控制。

长度增加的原因是,膀胱扩大膀胱和土壤之间的接触面积,和膀胱的侧向摩擦呈现出负面指数增长趋势沿应力方向的锚。当膀胱长度达到阈值时,只有前面的摩擦阻力膀胱扩大作品的一部分,证明了积极影响膀胱的长度是有限的。尤其是软土,膀胱的有效长度是土壤的物理和力学性能密切相关的材料。

3.2。膀胱厚度

条件下,膀胱长度、数量、空间、和直径测定,实验结果1,4,5选择进行分析和讨论。在图7,最终拉锚的阻力显著增加与膀胱厚度的增加,增加21%当膀胱变稠从2毫米到4毫米和4毫米,6毫米增加36%。与此同时,相应的极限位移,分别减少了28%和5%。作为一个单一的参数指标,显示膀胱厚度的影响超过膀胱控制锚长度变形和极限拉伸强度增加。

膀胱扩大体积相似时,厚有更大的弹性模量和能承受更大的侧向摩擦,而相反的实验结果可以获得类似的空气压力的情况下膀胱膀胱自厚将减少体积和扩张提供牵引阻力小。在本文中,由于现场条件的限制,比较实验的空气压力和厚度都不考虑。

3.3。膀胱数量

同样,实验1的结果6和7是选择,绘制在图8。显然,膀胱数量越多,锚的最终牵引阻力就越大。具体而言,牵引阻力增加5%和9%与膀胱数量的增加,而最终的位移减小13%和15%,这表明膀胱的数字有不同的影响最终的改善牵引阻力和锚的控制变形和更侧重于后者。

尽管没有戏剧性的变化在承载力和变形控制的价值,增强效果明显。当膀胱数量增加时,横向摩擦的作用将减少。

3.4。膀胱的空间

实验1的结果,8,9说明膀胱的影响空间multibladder-type充气锚杆的工作特点,根据图这是轻微的9。变化都是不显眼的,只有不到10%的牵引阻力,并为最终的位移约14%。

虽然增加了膀胱空间展示了一个积极的影响提高最终的拉力和控制锚变形,这种改进是低效率的。因此,可以推断,可能是一种有效的空间,它会产生一个反向的影响当超过空间(47],它可以解释与膀胱的工作区域是有限的,而且效果会降低一旦膀胱空间以外的区域。

3.5。膀胱直径

此外,实验1的结果,10,11被用来探索膀胱直径的影响。图中描述10,膀胱直径的增加,最终拉阻力明显强化(31%当从150毫米到200毫米直径的变化和18%从200 mm到250 mm),和最终的位移是显著降低(相应的减少比例分别为27%和21%)。

从本质上讲,直径的变化,即,膨胀容积的变化,和锚的承载力和变形控制效果明显改善,扩大体积增加,与现有的研究结论相一致。此外,膨胀容积的增加增加的面积与软土在膀胱,伴随着横向放大率的锚的摩擦,摩擦和终端,因此,有利于提高最终的拉力和控制锚变形。

4所示。比较实验与传统灌浆锚

通过确定膀胱数量= 4,膀胱空间= 500毫米,膀胱直径= 150毫米,膀胱= 4毫米,厚度和膀胱= 500毫米,长度之间的比较实验multibladder-type充气锚和常规灌浆锚锚固段有4米(原实验网站的支持形式)是实现。

基于表4和图11膀胱,在特定的参数搭配,最终拉电阻multibladder-type充气锚杆的1.37倍的传统注浆锚,而最终的位移前者是后者的1.17倍,这意味着multibladder-type充气锚具有更多的优势在承载力和变形控制的弱锚。一方面,多个膀胱的设计大大增加锚的终端电阻由于膀胱膨胀土压缩变形,改善土壤性质。另一方面,multibladder-type充气锚杆的锚固段由丁基橡胶膜和水,这是灵活的,更畸形的牵引负荷比较传统的水泥砂浆锚固段注浆锚。最后,实现有效multibladder-type充气锚杆的位移控制,要求施工方法可以应用膀胱除了调整参数,可以进行后续的实验研究。

5。结论

在这项研究中,字段撤军实验在不同膀胱参数搭配模式被处决,和膀胱的影响参数(长度、空间、数量、厚度和直径)的承载力和变形控制multibladder-type充气锚是探索和讨论通过分析牵引阻力与位移曲线。得到了以下结论:(1)根据现场地质条件,整个现场实验过程的设计和实现方案,详细介绍了multibladder-type充气锚,包括现场土壤条件、设施的准备,施工工艺、炼油的工艺流程和完善的应用multibladder-type充气锚。(2)增加膀胱的参数,最终拉电阻都有所改善,但增加幅度各不相同,其中膀胱大小的增加长度,数量,和空间是不显眼的,而其他人是显著的。对最终的位移,所有膀胱参数显示积极作用的位移控制multibladder-type充气锚在软土中,除了膀胱长度。(3)综合比较之间的工作特点在软土multibladder-type充气锚和传统注浆锚是由现场撤离实验,结果表明,前者的最终牵引阻力和位移的1.37和1.17倍,证明multibladder-type充气锚锚提高承载力的要好。研究结果提供一个合理的、有效的后续理论研究的参考依据。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究是由广州科学、技术和创新委员会(201803030009)。作者要感谢支持。

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