[发明专利]一种格构锚固技术大型物理模型试验方法

说明书

技术领域

本发明属于复合抗滑体系试验技术领域，涉及一种抗滑体系试验方法，尤其是一种格构锚固技术大型物理模型试验方法。

背景技术

格构锚固是起源于日本的一种新型滑坡防治技术，具有施工快速、兼顾深层加固与表层护坡、外形美观、易于坡面绿化等特点，在国内外滑坡应急抢险中得到了广泛的应用。但目前格构锚固技术的设计理论研究滞后于工程应用，对其作用机理、破坏模式仍没有统一的认识，实际工程中多采用经验设计，常导致设计上的不合理，这就阻碍了格构锚固技术的进一步推广应用。

由于格构锚固体系属于复合抗滑体系，在其抗滑过程中锚杆、格构梁及边坡岩土体相互作用，其受力机理复杂，单纯的理论分析、数值模拟方法均很难反映实际受力与变形特点。大型物理模型试验方法可通过将原工况同比例缩小，在试验过程中精确控制作用环境、滑坡下滑力及抗滑力，实现格构锚固体系在正常工作直至失效全过程中受力、变形的精确量测，真实、直观的反映变形破坏模式，是目前格构锚固体系最有效的研究方法之一。通过大型物理模型试验，可明确格构锚固体系与边坡岩土体的相互作用，辨析锚杆及格构梁的抗滑作用分配，总结格构锚固体系的受力变形趋势，为格构锚固体系设计方法的建立提供合理建议。

现有的格构锚固技术模型试验很少，已有的格构锚固模拟试验有两种：

1）格构锚固技术室内模型试验，通常在室内模型箱内进行，将模型格构梁放置在土坡上，在梁底部一定深度埋置土压力计，然后用千斤顶模拟锚索预应力对格构梁进行单节点加载，并测量该深度的土压力值的方式模拟。（参考文献：刘晶晶,赵其华,彭社琴,等.预应力锚索格构梁作用下边坡土中应力分布的室内模型试验研究[J].水文地质工程地质,2006(4):15-18.）

由于场地及尺寸限制，试验比例很小，模型试验的质量相似、荷载相似、介质物理性质相似、边界条件相似等一系列关键要求很难满足，试验精度相应降低；

2）格构锚固技术现场试验。格构锚固技术现场试验以实际工程为依托,选择典型工点,按工程进度施工锚索框架结构,同时埋设相应的测试元器件,展开现场试验研究工作。（参考文献：齐明柱.预应力锚索框架结构的现场原型试验研究[D].[北京]:铁道部科学研究院,2007.）

由于现场试验是在实际边坡治理工程中进行的，因此仅能测试正常使用过程中格构锚固体系的变形受力性状，无法研究在变形破坏过程中的特征，很难获取有效的试验数据，无法分析格构锚固体系的变形规律及破坏方式。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种格构锚固技术大型物理模型试验方法，其采用套管锚杆施工法，在每次试验后仅更换发生变形破坏的锚杆自由段及滑体部分，而未发生变形破坏的锚杆锚固段、灌浆体及滑床部分则不必更换，有效实现锚杆锚固段、试验滑床的循环利用，能够在短时间内快速、多次、高效的实现格构锚固体系从安设到加载破坏的变形破坏全过程模型试验。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种格构锚固技术大型物理模型试验方法为：以均质黄土为滑坡介质，通过逐层夯实的方法填筑滑坡模型，并预设滑带，锚杆采用打孔现浇的方式完成，格构梁采用细石混凝土预制；布设传感器测试格构锚固体系在滑坡下滑过程中从受力到破坏全过程中的性状，通过坡顶垂直加载的方式使滑坡发生滑动，记录格构锚固体系在滑坡作用下从受力到破坏的变形破坏特性。

进一步的，以上通过测量预先粘贴在锚杆钢筋、格构梁内配筋上或格构梁混凝土表面的电阻应变计或安装钢筋计获得滑坡过程中格构梁及锚杆的应变值；并在坡顶和坡脚位置布设位移计测试坡体位移；在格构梁横梁与竖肋的节点处、格构梁跨中易发生大变形破坏的部位埋设土压力计测试土压力变化；在锚头安装锚索拉力计测试锚固力大小。

以上所述的格构锚固技术大型物理模型试验方法，具体包括以下步骤：

1）夯筑滑床

将黄土过筛，保证黄土土质、含水量均匀；将黄土按25cm/层分层夯实，每层夯实后将土层表面进行刮毛处理，再夯筑下一层黄土，直至达到设计高度；

2）铺设滑面

在夯筑好的滑体上根据试验设计削滑面，应保证滑面光滑、平整，在削好的滑面上铺设滑面材料；

3）布设锚杆

在滑面上依据格构梁的跨长，锚杆长度及倾角确定锚杆的位置并打孔，逐一将上下成对粘贴贴有电阻应变计的锚杆锚固段放入钻孔，保证锚杆处于钻孔中心位置，并用水泥砂浆灌浆，养护，将锚杆自由段与锚固段用套管连接；

4）测试