巖土工程試驗(yàn)

研究生課程考核試卷（適用于課程論文、提交報(bào)告）科目：巖土工程試驗(yàn)教師：陰可姓名：學(xué)號(hào)：專業(yè):土木工程類別：學(xué)術(shù)

上課時(shí)間：2016年5月至2016年6月考生成績：卷面成績平時(shí)成績課程綜合成績閱卷評(píng)語：閱卷教師（簽名）錨桿拉拔試驗(yàn)計(jì)劃書一、概述錨桿是將拉力傳遞到穩(wěn)定巖層或土層的錨固體系。它通常包括桿體(由鋼筋、特制鋼管、鋼絞線等筋材組成)、注漿體、錨具、套管和可能使用的連接器。當(dāng)采用鋼絞線或高強(qiáng)度鋼絲束作桿體材料時(shí)可稱錨索。在巖土錨固中通常將錨桿和錨索統(tǒng)稱為錨桿。當(dāng)錨桿桿體受到外力作用時(shí)，拉力首先通過桿體與周邊的錨固體之間的握裹力將力傳遞到錨固體，然后再通過錨固體與周邊巖土體之間的粘結(jié)力將力傳遞到周邊錨固土層中。進(jìn)行錨桿設(shè)計(jì)時(shí)，選擇的材料必須進(jìn)行材性試驗(yàn)，錨桿施工完畢后必須對錨桿進(jìn)行抗拔抗拉試驗(yàn)，驗(yàn)證錨桿是否達(dá)到設(shè)計(jì)承載力的要求。故錨桿抗拔試驗(yàn)對于工程安全有著重要的的意義，本文將針對錨桿工程進(jìn)行錨桿拉拔試驗(yàn)作出一個(gè)實(shí)施計(jì)劃。根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康牟煌?，錨桿的拉拔試驗(yàn)有基本試驗(yàn)、蠕變試驗(yàn)和驗(yàn)收試驗(yàn)。錨桿的基本試驗(yàn)(又稱為破壞性試驗(yàn))是在錨固工程開工前為了檢驗(yàn)設(shè)計(jì)錨桿性能所進(jìn)行的錨桿破壞性抗拔試驗(yàn)，其目的是為了確定錨桿的極限承載力，檢驗(yàn)錨桿在超過設(shè)計(jì)拉力并接近極限拉力條件下的工作性能和安全程度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)錨索設(shè)計(jì)施工中的缺陷，以便在正式使用錨桿前調(diào)整錨桿結(jié)構(gòu)參數(shù)或改進(jìn)錨桿制作工藝。巖土錨桿的蠕變是導(dǎo)致錨桿預(yù)應(yīng)力損失的主要因素之一。工程實(shí)踐表明，塑性指數(shù)大于17的土層、極度風(fēng)化的泥質(zhì)巖層，或節(jié)理裂隙發(fā)育張開且充填有粘性土的巖層對蠕變較為敏感，因而在該類地層中設(shè)計(jì)錨桿時(shí)，應(yīng)充分了解錨桿的蠕變特性，以便合理地確定錨桿的設(shè)計(jì)參數(shù)和荷載水平，并在施工中采取適當(dāng)?shù)拇胧刂迫渥兞?，從而有效控制預(yù)應(yīng)力損失。錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)是在錨固工程完工后，為了檢驗(yàn)所施工的錨桿是否達(dá)到設(shè)計(jì)的要求而進(jìn)行的檢驗(yàn)性抗拔試驗(yàn)，該試驗(yàn)起到鑒別工程是否符合要求的目的。本文將主要針對錨桿拉拔基本試驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。二、試驗(yàn)?zāi)康蔫b于錨桿的工作內(nèi)容，通過錨桿拉拔試驗(yàn)確定錨固體與邊坡巖體之間的粘結(jié)性能。三、實(shí)驗(yàn)原理

錨桿錨固力的計(jì)算方法隨錨固體形式不同而異，圓柱型錨桿的錨固力由錨固體表面與周

圍地層的摩擦力提供；而端頭擴(kuò)大型錨桿的錨固力則由擴(kuò)座端的面承力及與周圍地層的

摩擦力提供。對于圓柱型錨桿，錨桿的極限錨固力可按下式計(jì)算(1):(1)式中：L—錨固體長度；d—錨固體直徑；qs—錨固體表面與周圍巖土體之間的極限粘結(jié)強(qiáng)度。基本試驗(yàn)最大試驗(yàn)荷載不應(yīng)小于預(yù)估破壞荷載，且最大試驗(yàn)荷載下錨桿桿體應(yīng)力不

應(yīng)超過桿體極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的倍。為得出錨固體的極限抗拔力，必要時(shí)可加大桿體的截

面面積?；驹囼?yàn)對錨桿施加循環(huán)荷載是為了區(qū)分錨桿在不同荷載作用下的彈性位移和

塑性位移，以判斷錨桿參數(shù)的合理性和確定錨桿的極限拉力。通過試驗(yàn)分級(jí)單循環(huán)加載，根據(jù)結(jié)果繪制錨桿的荷載-位移（Q-s）曲線、荷載■彈性

位移（Q-se）曲線和荷載-塑性位移（Q-sp）曲線。并對試驗(yàn)錨桿所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得

到，錨固體與邊坡巖體的粘結(jié)性能。四、試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作1、確定試驗(yàn)小組成員、組長，制定工作計(jì)劃，分配任務(wù)。實(shí)驗(yàn)小組共四名成員，應(yīng)具備巖土工程的基礎(chǔ)知識(shí)，有良好的組織協(xié)調(diào)和團(tuán)隊(duì)合作

的能力，人員結(jié)構(gòu)要求至少包含兩名有相關(guān)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的人員。試驗(yàn)小組成立后，利用半

天的時(shí)間讓小組成員學(xué)習(xí)大面積直剪試驗(yàn)及在試驗(yàn)過程中應(yīng)該注意的事項(xiàng)。制定工作計(jì)

劃以及分配任務(wù)，如表1所示。表1試驗(yàn)進(jìn)度及人員安排計(jì)劃表試驗(yàn)名稱：試驗(yàn)組長：序號(hào)項(xiàng)目時(shí)間（天）負(fù)責(zé)人員1現(xiàn)場調(diào)查，收集資料1A、B、C2討論試驗(yàn)的具體事宜制定試驗(yàn)方案1全部人員3現(xiàn)場準(zhǔn)備試驗(yàn)設(shè)備1--2B、D4制備試樣、安裝試驗(yàn)設(shè)備、加載及記錄數(shù)據(jù)1全部人員5卸載與儀器拆除B、D6數(shù)據(jù)資料整理B7撰寫試驗(yàn)報(bào)告C8審核試驗(yàn)報(bào)告A、B2、試驗(yàn)儀器設(shè)備的準(zhǔn)備。本試驗(yàn)需要的儀器設(shè)備如表2所示表2錨桿拉拔試驗(yàn)儀器設(shè)備表序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格或型號(hào)單位數(shù)量備注一、試樣制備設(shè)備1地質(zhì)描述儀器套12人工開挖工具套13安裝工具扳手、鉗子、小錘套1二、加載設(shè)備4液壓千斤頂額定噸位10T個(gè)3一個(gè)備用5反力梁700mmX700X1500mm套1中間有孔6支座套27鋼板700X700X30mm塊2一個(gè)備用注：以上儀器設(shè)備在試驗(yàn)前均需要校準(zhǔn)核攵實(shí)，確保［正常安全工作。3、收集錨桿邊坡地質(zhì)資料和設(shè)計(jì)資料。五、試驗(yàn)步驟1、按下列要求選擇3組試驗(yàn)試件：確定該試驗(yàn)錨桿的基本情況(未采用新工藝、新材料或新技術(shù)；無錨固工程經(jīng)

驗(yàn)的巖土層內(nèi)的錨桿；一級(jí)邊坡工程的錨桿)，按規(guī)范應(yīng)進(jìn)行錨桿軸力拉拔試驗(yàn)。錨桿抗拔試驗(yàn)應(yīng)在錨固段注漿固結(jié)體強(qiáng)度達(dá)到15MPa或達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后進(jìn)行；該邊坡釆取C25，故去強(qiáng)度達(dá)到19MPa時(shí)開始試驗(yàn)。錨桿試驗(yàn)的主要目的是確定錨固體與巖土體的摩阻強(qiáng)度和驗(yàn)證錨桿設(shè)計(jì)參數(shù)及施工工藝是否合理性，因而錨桿的破壞應(yīng)控制在錨固體與巖土體之間。選定錨桿的位置在邊坡上應(yīng)有代表性。試驗(yàn)錨桿宜在自由段與錨固段之間設(shè)置消除自由段摩擦阻力的裝置。2、設(shè)備安裝在安裝儀器設(shè)備之前，應(yīng)將加載設(shè)配固定的場地進(jìn)行處理；平整試驗(yàn)場地并調(diào)整錨桿的方向安裝千斤頂和固定橫梁

安裝如圖1安裝好千斤頂，并固定好橫梁。圖1安裝測量系統(tǒng)安裝好壓力表和百分表，并注意調(diào)零。3、加載方法基本試驗(yàn)釆用分級(jí)單循環(huán)加載法；加卸荷前后均應(yīng)立即測讀變形量。觀測時(shí)間(min)55510555加載初始荷載第一次循環(huán)103010增量As*fptk(%)第二次循環(huán)10203040302010第三次循環(huán)10304050403010第四次循環(huán)10405060504010第五次循環(huán)10506070605010第六次循環(huán)10607080706010加載過程卸載過程初始荷載下，應(yīng)測讀錨頭位移基準(zhǔn)值3次，當(dāng)每間隔5分鐘的讀數(shù)相同時(shí)，方可作

為錨頭位移基準(zhǔn)值；在每級(jí)荷載觀測時(shí)間內(nèi)，當(dāng)錨頭位移增量不大于時(shí)，可施加下一級(jí)荷載；否則應(yīng)延

長觀測時(shí)間，并應(yīng)每隔30min測讀錨頭位移1次，當(dāng)連續(xù)兩次出現(xiàn)1h內(nèi)的錨頭位頭位移

增量增量小于時(shí)，可施加下一級(jí)荷載；加至最大試驗(yàn)荷載后，當(dāng)未出現(xiàn)規(guī)定的終止加載情況，且繼續(xù)加載后的錨桿桿體應(yīng)力不超過其極限標(biāo)準(zhǔn)值的倍時(shí)，宜繼續(xù)進(jìn)行下一循環(huán)（級(jí)）加載，加卸載的荷。如試驗(yàn)中遇到下列情況之一時(shí)，應(yīng)終止繼續(xù)加載：從第二級(jí)加載開始，后一級(jí)荷載產(chǎn)生的錨頭位移增量大于前一級(jí)荷載產(chǎn)生的位移增

量的2倍；錨頭位移不收斂（錨頭位移持續(xù)增長）；錨桿桿體破壞；錨頭總位移超過設(shè)計(jì)允許的位移值。六、試驗(yàn)方法試驗(yàn)錨桿，當(dāng)極限抗拔承載力的極差不超過其平均值的30%時(shí)，錨桿極限抗拔承載力

標(biāo)準(zhǔn)值可取平均值；當(dāng)極差超過平均值的30%時(shí)，宜增加試驗(yàn)錨桿數(shù)量并查明過大的原

因（錨桿施工、桿體質(zhì)量、地質(zhì)條件差異等），根據(jù)極差過大原因，按實(shí)際情況重新進(jìn)行

統(tǒng)計(jì)后確定錨桿極限抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值。（1）在指定部位鉆錨桿孔?？咨钤谡Ｉ疃鹊幕A(chǔ)上稍作調(diào)整，以便錨桿外露長度大

些，保證千斤頂?shù)陌惭b；（2）安裝待測錨桿，用砂漿將錨桿口部抹平，以便支放承壓墊板；（3）根據(jù)錨桿的種類和試驗(yàn)?zāi)康拇_定拉拔時(shí)間。（4） 在錨桿尾部加上墊板，套上中空千斤頂，將錨桿外端與千斤頂內(nèi)缸固定在一起，并裝設(shè)位移量測設(shè)備與儀器。（5） 通過手動(dòng)油壓泵加壓，從油壓表讀取油壓，根據(jù)活塞面積換算錨桿承受的拉拔力。

視需要從千分表讀取錨桿尾部的位移，繪制錨桿拉力一位移曲線，供分析研究。注意事項(xiàng)：（1）安裝拉拔設(shè)備時(shí)避免偏心受拉：（2）加載應(yīng)勻速，一般以10kN/mirI的速率增加；（3）如無特殊需要，可不做破壞性試驗(yàn)；（4）千斤頂應(yīng)固定牢靠，并有必要的安全保護(hù)措施。七、測量方案為便于求出水平力和位移曲線的峰值，在施加水平力的過程中，在試塊尚無出現(xiàn)位移

（位移量極微）之前，水平力每增加（P為垂直荷載的總量）觀察水平位移一次；當(dāng)試

塊處于開始位移狀態(tài)時(shí)，水平力每增加~，觀察一次位移；當(dāng)試塊處于位移狀態(tài)中，水平

力每增加或下降，觀察一次位移。如水平力保持不變，而位移繼續(xù)增大，是否觀測位移，

根據(jù)時(shí)間要求酌情考慮。荷載量測可用放置在千斤頂上的測力計(jì)、力傳感器直接測定；也可采用并聯(lián)于千斤頂油路的壓

力表或壓力傳感器測定油壓力，根據(jù)千斤頂及其示值儀表的校準(zhǔn)方程換算荷載。測力計(jì)、

力傳感器、油壓傳感器的測量誤差應(yīng)不大于1%；合理選擇其量程，使最大檢測荷載不大

于其量程的80%，且不小于其量程的50%。壓力表精度應(yīng)優(yōu)于級(jí)，最大檢測荷載不大于其

量程的80%，且不小于其量程的50%。位移測量位移測量儀表宜采用大位移傳感器或大量程百分表（大于30mm），并應(yīng)符合下列規(guī)定：

1?測量誤差不大于%FS,分辨率高于或等于；固定和支承位移測量儀表的夾具及基準(zhǔn)梁、基準(zhǔn)樁應(yīng)避免氣溫、振動(dòng)及其它外界因素的影響。八、安全措施（人、設(shè)備）1、錨桿拉拔計(jì)在試驗(yàn)過程中應(yīng)固定牢靠。2、錨桿拉拔時(shí)應(yīng)緩慢地逐級(jí)均勻加載，直到錨桿滑動(dòng)或桿體破壞為止，并作詳細(xì)

記錄。3、拉拔錨桿時(shí)，拉拔裝置下方和兩側(cè)不得站人。

4、拉拔時(shí)設(shè)專人監(jiān)視頂板，以保證操作人員安全。5、測試錨桿按規(guī)定比例測試，選擇好測試點(diǎn)，不能做破壞性試驗(yàn)。6、拉拔時(shí)嚴(yán)禁有人通過，兩邊放好警戒，以防止工具脫落傷人。7、測試后要將錨桿螺母擰緊，保管好設(shè)備。8、所有人員進(jìn)入試驗(yàn)現(xiàn)場都應(yīng)帶好安全帽，做好保護(hù)工作。9?反力支座應(yīng)牢固、穩(wěn)定，且其內(nèi)邊緣距離錨桿的距離應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)對象不同而不同；10.為方便試驗(yàn)結(jié)束后退出錨具，應(yīng)在試驗(yàn)前使千斤頂活塞伸出合適距離；11?錨桿外端頂截面應(yīng)垂直于錨桿軸線，且頂面光滑平整；12.位移測量設(shè)備的測量頭應(yīng)緊貼在錨桿外端截面，測量桿應(yīng)與錨桿軸線一致，開始加荷前或調(diào)整位移測量設(shè)備后應(yīng)有一定的初讀數(shù)（一般為5-10mm）。13.試驗(yàn)前應(yīng)進(jìn)行如下檢查：千斤頂與錨桿二者軸線應(yīng)相同，基準(zhǔn)樁、基準(zhǔn)梁、位

移測量設(shè)備是否牢穩(wěn)，輕擊基準(zhǔn)梁位移測量設(shè)備示數(shù)是否符合正確的變化規(guī)律，壓力指

示表是否為零。九、計(jì)算和記錄表格1.錨桿極限抗拔試驗(yàn)結(jié)果宜按荷載與對應(yīng)的錨頭位移列表整理。分級(jí)單循環(huán)加載試驗(yàn)應(yīng)繪制錨桿的荷載-位移（Q-s）曲線、荷載-彈性位移（Q-se）

曲線和荷載-塑性位移（Q-sp）曲線。錨桿的位移不應(yīng)包括試驗(yàn)反力裝置的變形。（理解:

這就要求基準(zhǔn)樁的位置要不受錨桿上拔和反力支座下沉的影響。）

當(dāng)基準(zhǔn)樁必須設(shè)置在和反力支座所在同一平面時(shí)，其距離支座最近邊緣不得

小于3倍的支座邊長或直徑。逐級(jí)加載試驗(yàn)應(yīng)繪制錨桿的荷載-位移（Q-s）曲線。大致

如下圖2：圖2錨桿荷載-位移（Q-S）曲線

圖3錨桿荷載-彈性位移和錨桿荷載-塑性位移曲線2.基本試驗(yàn)所得的總彈性位移應(yīng)超過自由段長度理論伸長量的80%，且應(yīng)小于自由段與1/2錨固段長度之和的理論伸長量。記錄表格見附表1。十、試驗(yàn)總結(jié)和分析1.在試驗(yàn)結(jié)束后，及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分析，綜合平評(píng)定錨桿體系中錨固體與

邊坡巖體之間的粘結(jié)性能。2.及時(shí)分析試驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，并分析由此可能給實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來了影響。綜合分析影響試驗(yàn)的因素，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)?？偨Y(jié)試驗(yàn)，紀(jì)錄試驗(yàn)的不足和改進(jìn)方法，并總結(jié)自己在試驗(yàn)中的收獲。十一、參考文獻(xiàn)《錨桿的基本知識(shí)與抗拔承載力試驗(yàn)》賈保江GB50021-2001《巖土工程勘察規(guī)范》《工程地質(zhì)手冊》（第三版）中國建筑工業(yè)出版