[發明專利]基于現場拉拔試驗的復合地層中預應力錨索軸力傳遞規律數學模型的構建方法

有效

• 申請號: 202110209487.4
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN112982509B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 郭盼盼;龔曉南;趙小晴;李寶建;魏支援;汪亦顯;朱成偉
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;E02D33/00;E02D5/74;G06F30/13
• 代理公司: 杭州天昊專利代理事務所(特殊普通合伙) 33283
• 代理人: 何碧珩

本發明提供一種基于現場拉拔試驗的復合地層中預應力錨索軸力傳遞規律數學模型的構建方法，所述構建方法的步驟為：對復合地層中預應力錨索的漿體?巖土體界面工作性狀和荷載傳遞機理作出合理化假設與簡化；開展第一組預應力錨索現場拉拔試驗，計算上部地層中預應力錨索錨固段漿體與巖土體之間的平均極限粘結強度；開展第二組預應力錨索現場拉拔試驗，計算下部地層中預應力錨索錨固段漿體與巖土體之間的平均極限粘結強度開展第三組預應力錨索現場拉拔試驗，計算表征漿體?巖土體相對位移和漿體?巖土體剪切應力之間力學關系的剛度系數k。

技術領域

本發明涉及巖土工程領域，特別是涉及預應力錨索軸力傳遞規律數學模型的構建方法。

背景技術

預應力錨索技術是一種被廣泛地應用于基坑、邊坡、巷道等巖土與地下工程領域的有效加固手段。預應力錨索的加固效果和工作性狀對被加固體的安全與穩定以及經濟效益具有重要影響，因此一直以來都是工程師和研究人員的重點關注對象。由于預應力錨索加固工程場地水文地質條件的隱蔽性及復雜性，影響預應力錨索加固效果和荷載傳遞規律的因素較多且其機理較為復雜。因此在研究預應力錨索的加固效果和荷載傳遞規律時采用能夠反映預應力錨索實際工作狀態的手段是保證研究成果可靠的前提。在不同的研究手段中，試驗是較為可靠的研究手段。

近年來，基于試驗手段研究錨索或預應力錨索荷載傳遞規律的裝置和方法取得了一定的進展。例如中國專利文獻CN111579229A公開了一種用于錨索預應力傳遞規律研究的試驗裝置及其工作方法，通過采用鋼筒內填充砂漿模擬材料的設計，其可以使用鋼筒來模擬圍巖邊界，用砂漿模擬材料來模擬圍巖內部，合理的模擬出了錨索的固定環境；然后其通過在鋼筒內設置錨索對中架來令錨索在鋼筒內形成一個紡錘狀結構，導致軸力減小，可以更加準確有效的檢測到錨索位于鋼筒內的預應力；最后其通過單孔穿心傳感器、錨索軸力穿心傳感器、磁通量傳感器實現對錨索各個部位的預應力進行監測，通過監測數據對錨索預應力的傳遞規律進行研究；例如中國專利CN202073094U公開了預應力錨索連接器，利用錨索連接器的應用對現場監測軸力傳遞力非常方便，通過了解錨索軸力的傳遞，對設計和控制受力可作到實時監控。

然而，采用以上裝置和方法均無法構建復合地層中預應力錨索軸力傳遞規律的數學模型。已有研究表明，預應力錨索的軸力傳遞規律與錨桿的軸力傳遞規律具有本質的區別，大量現場拉拔試驗證實，錨桿軸力沿長度方向的分布近似呈高斯型正態曲線。由于預應力錨索的錨固段位于被加固體的深部，拉拔裝置作用于巖土體表面的反向壓力與注漿后巖土體自身的卸載對錨索錨固段外端的受力狀態的影響可以忽略不計，因此預應力錨索錨固段外端的軸力最大，并逐步向巖土體深部衰減。事實上，如何利用預應力錨索現場拉拔試驗獲取的復合地層中預應力錨索的極限粘結強度構建軸力傳遞規律的數學模型，目前暫未見報道，這給復合地層中預應力錨索的設計優化帶來了一定的困難。

發明內容

本發明針對以上不足之處，提供了一種基于現場拉拔試驗的復合地層中預應力錨索軸力傳遞規律數學模型的構建方法，該構建方法理論依據合理、操作簡單、能夠真實反映不同類型地層中預應力錨索極限粘結強度對軸力傳遞規律的影響效應，可方便地應用于復合地層中預應力錨索的二次設計優化。

為了實現上述內容，本發明提供以下技術方案：

本發明提供一種基于現場拉拔試驗的復合地層中預應力錨索軸力傳遞規律數學模型的構建方法，所述構建方法的步驟為：

(1)對復合地層中預應力錨索的漿體-巖土體界面工作性狀和荷載傳遞機理作出合理化假設與簡化；

(2)推導整個預應力錨索錨固段均未達到塑性狀態時的軸力傳遞規律方程T₁(x)；

(3)推導上部地層中預應力錨索錨固段局部范圍內達到塑性狀態時的軸力傳遞規律方程T₂(x)；

(4)推導上部地層中預應力錨索錨固段全部達到塑性狀態時的軸力傳遞規律方程T₃(x)；