大摻量膨脹劑高強預壓巖土體錨固技術研究.pdf

1、錨桿錨固技術以其顯著的技術經濟效益，獲得了廣泛的應用。僅2005年國內外各類巖石錨桿已達600余種，使用量就已達2.5億根之多。提高錨桿抗拔力在錨桿錨固工程中具有極高的經濟效益?，F(xiàn)有試驗研究成果指出，創(chuàng)造并利用錨桿鉆孔周圍巖體側向壓力，對提高錨桿抗拔力具有重要意義。當前，對于較大摻量的膨脹水泥漿材料在錨桿工程中的應用尚未見有人開展系統(tǒng)研究。大摻量膨脹劑高強預壓錨固技術，主要是作為錨桿錨固體，通過限制漿體的膨脹，以獲得徑向的膨脹壓力，提高

2、錨桿抗拔力。
　　本文從膨脹水泥漿基本性質、膨脹水泥漿錨固體長期穩(wěn)定性、膨脹水泥漿錨固系統(tǒng)破壞模式、錨桿軸力、剪應力預測公式參數獲取、錨固技術現(xiàn)場應用等方面開展相關研究，得到研究成果如下：
　　1）膨脹水泥漿基本性質研究
　　采用維卡儀、自主設計的密閉測量筒、CT掃描等技術手段開展試驗，結果表明10％摻量膨脹水泥漿的流動性較凈漿提高51%、15%摻量膨脹水泥漿初終凝時間提高29%、10%摻量膨脹水泥漿硬化密實度提高5.

3、8%，三者均較水泥凈漿向更有利于工程應用的方向發(fā)展。
　　2）高強預壓錨固系統(tǒng)長期穩(wěn)定性研究
　　通過試驗得到膨脹水泥漿錨固體體積、膨脹壓力、錨桿抗拔力三者均具有較好的穩(wěn)定性，滿足工程應用。
　　以鋼管為載體灌注膨脹水泥漿，采用高精度數顯千分尺以及CT掃描技術分別對其外徑及漿體密實度進行監(jiān)測。518天后結果顯示，隨著時間的延長，不同膨脹劑含量對應鋼管外徑較最大膨脹量最高降低31%，并最終趨于穩(wěn)定。338天后CT數相差僅

4、降低0.5%，因此密實度較穩(wěn)定。
　　以混凝土試塊為載體，采用壓力采集系開展長期（531天）浸水條件下拉拔試驗，結果顯示，長期浸水條件下錨桿抗拔力與膨脹壓力較干燥短期條件均未降低。
　　3）高強預壓錨固系統(tǒng)破壞模式及機理研究
　　揭示了拉拔過程中錨固系統(tǒng)的破壞演化規(guī)律，以便于對工程薄弱環(huán)節(jié)有針對性的加強。以混凝土立方體試塊為載體的拉拔—CT掃描試驗結果表明，錨固系統(tǒng)的破壞模式屬于圍巖漸進式破壞導致錨固系統(tǒng)失效。給出了同

5、一拉拔周期掃描下，錨固體沿軸向密實度變化規(guī)律。
　　4）高強預壓錨固技術力學計算參數提出及預測公式建立
　　提出高強預壓膨脹參數k1、滑移參數k2、變形修正參數k3三個計算參數，建立適用于膨脹水泥漿錨固體的錨桿軸力、剪應力預測公式。將公式計得到的錨桿軸力、剪應力與實測數據進行對比，吻合度較高。
　　5）高強預壓錨固技術現(xiàn)場應用研究
　　采用RSM-SY5(T）非金屬聲波檢測儀、I-Motion FEP壓力傳感器系

6、統(tǒng)、NTS100DI內窺鏡在三峽庫區(qū)現(xiàn)場應用大摻量膨脹水泥漿，并開展相關試驗，主要研究結果如下：
　　在土體中，膨脹水泥漿錨固體能使抗拔力增加的原因是，錨固體形成擴頭效應，這使錨固體與周圍土體的摩阻力增加，上部土體的壓覆作用也使抗拔力增加。膨脹水泥漿作為錨固體，單位錨固長度抗拔力較普通水泥漿最大增幅可達294%。同時，抗拔力并不完全隨膨脹劑含量增加而提高，這主要是由于鉆孔周圍土體性質不一，導致錨固體膨脹程度不同，從而影響抗拔力。<

7、br>　　得到膨脹壓力隨錨固深度變化規(guī)律，相同膨脹劑含量下，錨固體內膨脹壓力沿錨固體深度增加，同時，膨脹壓力與錨固體深度近似成指數函數關系。這是由于越接近巖土體深部，圍巖對錨固體的約束能力越強。
　　在巖體中應用膨脹水泥漿，提出了膨脹水泥漿應用的兩個必要條件。結果顯示，單位錨固長度抗拔力較普通水泥漿最大增幅可達155%以上。由于圍巖性質不同錨桿抗拔力不完全隨膨脹劑含量增加單調遞增，圍巖性質較好時，則圍巖能為錨固體提供較好約束，膨脹