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原文传递土层自旋锚管的研究与工程应用

论文题名：	土层自旋锚管的研究与工程应用
关键词：	土层支护;自旋锚管;数值模拟;塑性体应变
摘要：	在广泛的土层支护工程领域，锚杆(土钉)被广泛采用，但同时也遇见了一些问题，如基坑支护工程，常被用于支护的砂浆锚杆，由于砂浆凝固需要时间，不能及时支护，往往导致岩土工程事故的发生；另外，还有很多作为临时支护的锚杆(土钉)不能回收，导致污染地层，以及在松散的岩土体边坡中，锚杆(土钉)、锚索抗弯能力差，不能满足抗滑的要求，致使边坡失稳等。这些问题在一定程度上影响了锚杆的应用。然而，自旋锚管在具有一般锚杆优点的情况下，又拥有较大抗弯能力，还能起到及时支护以及能够回收，因此，对自旋锚管进行深入的研究有着重要的现实意义。　　本文利用圆孔扩张理论建立修正的剑桥模型，并结合数值模拟的方法，对自旋锚管作用机理进行了深入的理论分析，得出自旋锚管在安装的过程中，会对周围土体产生挤压密实的作用，亦即杆体周围土体存在着以下几个力学状态区域：扰动区、弱扰动区以及未扰动区，并且在自旋锚管全长范围内，其周围土体的塑性区分布基本相同，该区域约为自旋锚管公称直径的0.77 倍；其次，在靠近自旋锚管外端部位，扰动区大概是自旋锚管公称直径的1.4 倍，这部分的长度约为自旋锚管全长的，随着距离自旋锚管外端3 1越来越远，扰动区范围约为1.15 倍公称直径，而这部分约为自旋锚管全长的，在15 7靠近自旋锚管底端部位，扰动区范围约是公称直径的1.25 倍，该部分大约是自旋锚管全长的。5 1鉴于自旋锚管沿杆体-土侧壁界面上发生土的圆柱形剪切破坏的破坏模式，本文推导出了单根自旋锚管的锚固力计算公式，发现锚固力除了与其安装位置、自身参数以及土体的基本物理力学参数有关外，还与反映土体塑性变形的塑性体应变()有着密切关系，这正证实了自旋锚管在安装之后能获得较大的初始锚固力。此外，本文通过实验研究发现，当土层含水率在最优含水率和饱和含水率之间变化时，自旋锚管的锚固力随土层含水率的增加呈指数减小，但当土体接近饱和时，锚固力基本趋于零，这是非常有利于指导自旋锚管施工的。　　最后，本文结合西安地铁二号线张家堡站基坑支护工程，对自旋锚管的锚固力以及桩顶位移进行了监测，发现自旋锚管拥有较大的初始锚固力，完全能够满足工程要求，从而能起到了及时支护的作用；此外，它也很好的制约了桩体的位移，确保了基坑边坡的稳定性。这些与理论分析都是相符的，因此达到了指导自旋锚管工程应用的预期目的。
作者：	许刚
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	惠兴田
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西安科技大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文