[发明专利]一种岩土体中不同膨胀剂含量下锚杆极限抗拔力设计参数优化设计方法

摘要

本发明涉及一种岩土体中不同膨胀剂含量下锚杆极限抗拔力设计参数优化设计方法，根据现场试验所得，岩体锚杆极限抗拔力达到普通水泥浆抗拔力的147%以上；土体锚杆极限抗拔力达到普通水泥浆抗拔力的179%；可知膨胀水泥浆锚固技术相比传统锚固技术，锚杆抗拔力大幅提升。膨胀水泥砂浆锚固技术设计参数优化设计方法从土层和锚固力、钢筋强度、M30砂浆三个方面进行计算分析，在确保锚固体极限抗拔力不变的条件下相应减小了钻孔直径、钢筋截面积、钻孔深度。在保证工程安全的前提下，优化了锚杆设计参数，该方法可大幅降低工程成本，具有广阔工程应用前景和推广价值。

主权项

1.一种岩土体中不同膨胀剂含量下锚杆极限抗拔力设计参数优化设计方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤1：根据实际工程需要选取实验材料，同时选取合适的锚固边坡；步骤2：在边坡或土层上以与坡面或土层表面成某一角度钻孔；步骤3：根据工程需求配制不同膨胀剂含量水泥浆待用；步骤4：取多根钢筋分别居中放入多个不同的边坡孔洞内，先分别向不同孔洞中分别灌注n高度不同含量膨胀水泥浆，再灌注m高度的素水泥浆进行封口；步骤5：待水泥完全凝固，即锚固完成后对锚杆上部使用千斤顶逐步施加不同等级拉力直至松动，同时记录不同锚固体的最大抗拔力T_u；步骤6：对比不同含量膨胀水泥浆锚固体最大抗拔力，计算出不同膨胀剂含量时抗拔力相对于未添加膨胀剂的水泥浆抗拔力增大系数λ；步骤7：结合工程设计要求，从土层和锚固力、钢筋强度、M30砂浆三个方面决定的各层锚杆的极限抗拔力进行综合设计，提出一种不同膨胀剂含量下锚杆极限抗拔力设计参数优化设计方法，并给出相应的极限抗拔力的设计公式；步骤8：根据从土层和锚固力、钢筋强度、M30砂浆三个方面决定的各层锚杆的极限抗拔力公式进行计算分析，得到在添加不同含量膨胀剂条件下而达到相同最大抗拔力T_u时新的钻孔直径、钢筋截面积、钻孔深度；步骤9：针对土层和锚固力方面，对于不同含量膨胀剂水泥浆，通过由土层和锚固力决定的极限抗拔力公式T_u＝λ₁ξ₁πDl_af_rb，求得在达到相同最大抗拔力T_u对应的钻孔直径D'，在保证其他条件不变的情况下根据求得直径D'在边坡或土层钻孔并配制不添加膨胀剂水泥浆，使用步骤5中方法测得最大抗拔力T_u'并与原最大抗拔力T_u进行对比以提出针对土层和锚固力方面的岩土体中不同膨胀剂含量下锚杆极限抗拔力设计参数优化设计方法；针对钢筋强度方面，对于不同含量膨胀剂水泥浆，通过由钢筋强度决定的极限抗拔力公式T_u＝λ₂A_sξ₂f_y/γ₀，求得在达到相同最大抗拔力T_u对应的钢筋截面积A_s'，在保证其他条件不变的情况下根据求得钢筋截面积A_s'在边坡或土层钻孔并配制不添加膨胀剂水泥浆，使用步骤5中方法测得最大抗拔力T_u'并与原最大抗拔力T_u进行对比以提出针对钢筋强度方面的岩土体中不同膨胀剂含量下锚杆极限抗拔力设计参数优化设计方法；针对M30砂浆方面，对于不同含量膨胀剂水泥浆，通过由M30砂浆决定的极限抗拔力公式N_a＝λ₃ξ₃nπdl_af_b/γ₀，求得在达到相同最大抗拔力T_u对应的孔洞深度l_a'，即锚固长度，在保证其他条件不变的情况下根据求得孔洞深度l_a'在边坡或土层钻孔并配置不添加膨胀剂水泥浆，使用步骤5中方法测得最大抗拔力T_u'并与原最大抗拔力T_u进行对比以提出针对M30砂浆方面的岩土体中不同膨胀剂含量下锚杆极限抗拔力设计参数优化设计方法。