岩石锚杆抗拔静载试验案例分析

1、岩石锚杆抗拔静载试验案例分析【摘 要】通过对安庆火车站广场工程 7 根试验性岩石锚杆进行抗拔试验,根据试验结果资料绘制上拔量与荷载关系 PS 曲线及弹性上拔量、塑性上拔量与荷载关系PSe、PSp 曲线,得到各岩石锚杆的最大上拔量、最大弹性位移、最大塑性位移及岩石锚杆抗拔承载力特征值,为设计提供依据,同时对抗浮锚杆受力变形情况进 行 flac3D 的仿真模拟分析,结果表明:锚杆的变形位移沿着锚杆深度方向呈现逐渐减小的趋势,锚杆的轴力整体变化趋势是沿着锚杆深度方向是逐步减小的.安庆火车站站前广场工程位于安庆市迎宾西路与湖心北路交口北侧。该工程为框架结构，地下 1 层，总建筑面积 22658m2，采

2、用岩石锚杆1进行抗浮。工程勘查揭示地下各土层：层人工填土；层淤泥质粉质粘土；层粉质粘土（软可塑）；层粉质粘土（硬塑状）；层砾石；层强风化砂岩；层中风化砂岩。试验依据岩土锚杆（索）技术规程（CECS22：2005）第 9.2 条4。试验目的及抽样方法本次岩石锚杆竖向抗拔静载试验为基本试验。岩土锚杆（索）技术规程第9.2.2 条，由设计单位选定 7 根岩石锚杆进行抗拔静载基本试验。试验方法本次岩石锚杆抗拔试验通过混凝土支撑基墩提供试验反力，本次试验是为设计提供依据的基本试验，采用分级循环加荷法。试验设备（1）最大试验荷载根据岩土锚杆（索）技术规程第 9.2.3 条，最大加载量为设计要求的锚杆抗拉强

3、度标准值的 0.8 倍。本工程抗浮锚杆采用 6 根 HRB400 的 32mm 螺纹钢，最大试验荷载应不小于 0.8Asfptk=0.86 162400=1544155.62N，试验时取 1550kN。试验加载与分级根据岩土锚杆（索）技术规程第 9.2.3 条，加荷等级和位移观测时间应符合表2 的规定。沉降相对稳定标准根据岩土锚杆（索）技术规程第 9.2.3 条，在每级加荷等级观测时间内，锚头位移小于0.1mm 时，可施加下一级荷载，否则应延长观测时间，直至锚头位移增量在 2h 内小于 2.0mm 时，方可施加下一级荷载。终止加载根据岩土锚杆（索）技术规程第 9.2.3 条，锚杆极限抗拔试验出

4、现下列情况之一时，可判定锚杆破坏：后一级荷载产生的锚头位移增量达到或超过前一级荷载产生位移增量的2 倍时；锚头位移不稳定；锚杆杆体拉断。本工程的锚杆抗拔静载试验均因试验荷载达到预定最大加载量而终止加载。岩石锚杆抗拔静载试验资料整理对 7 根岩石锚杆进行抗拔静载试验，限于篇幅，以中部的 SMG5 试验锚杆为例， 给出其抗拔静载试验数据汇总表（见表 3）、抗拔静载试验上拔量与荷载关系 P S 曲线（见图 2）、抗拔静载试验弹性上拔量、塑性上拔量与荷载关系PSe、PSp 曲线（见图 3）。岩石锚杆抗拔静载试验资料分析从 SMG5 锚杆的抗拔静载试验 PS 曲线（图 2）上可以看出，当荷载最大加至15

5、50kN 时，杆头最大位移量为 19.93mm，最大弹性位移为 7.94mm（图 3）， 最大塑性位移为 11.99mm（图 3），在每级加荷等级观测时间内，锚头位移均能稳定。以上情况表明，受检锚杆受拉尚未进入极限状态。根据岩土锚杆（索）技术规程第 9.2.6 条规定，可取最大试验荷载（1550kN）作为该岩石锚杆的极限抗拔承载力，其抗拔承载力特征值可取极限抗拔承载力的一半即 775kN。对其它 6 根试验锚杆，其抗拔静载试验资料整理和分析方法与 S MG5 锚杆类似。岩石锚杆抗拔静载试验结果分析安庆火车站站前广场工程7 根试验性岩石锚杆 SMG1、SMG2、SMG7 的桩端持力层为第层中风化

6、砂岩；杆长分别为 24.35m 、24.90m 、23.70m 、24.00m 、23.40m 、23.70m 、24.90m；锚杆直径均为 632mm，最大试验荷载（0.8Asfptk）为 1550kN；抗拔承载力极限值均为1550kN ；最大上拔量分别为 15.45mm、14.19mm、17.50mm、21.03mm、19.93mm、22.94mm、18.74mm；最大弹性位移分别为 6.16mm、5.65mm、6.97mm、8.38mm、7.94mm、9.14mm、7.47mm；最大塑性位移分别为9.29mm 、8.54mm、10.53mm、12.65mm、11.99mm、13.80mm

7、、11.27mm；抗拔承载力特征值均为 775 kN。仿真模型对抗浮锚杆受力变形情况进行 flac3D 的仿真模拟分析。通过对工程条件的分析， 本次模拟采用摩尔-库仑模型，岩土体模型釆用八节点六面体单元。锚固体的计算 模型取 505050 的立方体块，锚杆布置在模型的中心，锚杆长度取 24m。如图4 所示。如图 4 所示，中间部分代表为抗浮锚杆所处位置，从中部向外部边缘部位逐步发散，由密集变的稀疏。荷载的施加通过逐级施加荷载的方法，在施加荷载的过程中监控岩土体的位云图、锚杆的轴力变化以及锚杆的节点位移。模拟结果分析从图 5 中可看出在荷载的作用下，锚杆的变形位移沿着锚杆深度方向呈现逐渐减小的趋势，说明荷载的传递是由上而下的，符合工程实际。从图 6 中可看出在荷载的作用下，锚杆的轴力整体变化趋势是沿着锚杆深度方向是逐步减小的。但锚杆轴力的最大值并不是在锚杆顶部，经分析认为：由于在荷载作用下的岩土体发生了变形，锚杆的内力发生了重分布。通过安庆火车站站前广场工程7 根试验性岩石锚杆的现场抗拔试验与flac3D 的仿真模拟分析相结合，可以得到如下结论：锚杆的变形位移