砂漿錨桿錨固體耐久性基礎(chǔ)研究.pdf

1、錨桿錨固系統(tǒng)作為現(xiàn)代巖土支護結(jié)構(gòu)的重要組成部分，在社會經(jīng)濟發(fā)展中起著重要的作用，因此其工作性能的好壞將直接關(guān)系到社會的安定以及人民群眾生命財產(chǎn)的安全。然而，由于錨桿錨固體通常處于惡劣的工作環(huán)境中，且服役時間較長，因此各國錨固工程中因耐久性不足而導(dǎo)致的破壞甚至失效的事件時有發(fā)生，尤其是近年來隨著工程規(guī)模的擴大以及數(shù)量的增多，加之其工作環(huán)境的進一步惡化，錨桿錨固系統(tǒng)的耐久性問題更是日漸突出。目前針對工程結(jié)構(gòu)的耐久性，國內(nèi)外學(xué)者做過大量的研究

2、，但所研究的對象主要為地面鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)無論是工作環(huán)境還是受力狀態(tài)均與巖土錨固系統(tǒng)存在明顯的差異，因此以往研究的成果不能很好適用于巖土錨固工程，進而開展該領(lǐng)域的研究就顯得非常緊迫同時也很必要。
　　 本文以國家杰出青年科學(xué)基金項目“巖土工程減災(zāi)”(50625824)、重慶市建設(shè)科技計劃項目“地質(zhì)災(zāi)害防治工程耐久性技術(shù)”(城科字2006第62號)以及重慶市自然科學(xué)基金項目“在役地災(zāi)抗滑支擋結(jié)構(gòu)耐久性研究”(CSTC,20

3、08BB0318)為依托，分別對腐蝕條件下砂漿、錨桿自身性能的退化以及相互之間接觸界面粘結(jié)特性的變化情況等影響砂漿錨桿錨固體耐久性的因素進行了基礎(chǔ)性的研究，具體的工作及成果如下：
　　 ①針對錨固系統(tǒng)中，腐蝕介質(zhì)在砂漿中的擴散具有軸對稱性且擴散路徑長度有限的特點，利用數(shù)值分析方法模擬了砂漿錨固體內(nèi)部腐蝕介質(zhì)的傳遞規(guī)律，建立了以Fick定律為基礎(chǔ)的砂漿內(nèi)部腐蝕介質(zhì)擴散模型。并考慮了砂漿開裂對內(nèi)部介質(zhì)運動規(guī)律的影響，建立了砂漿開裂情

4、況下錨桿周邊介質(zhì)濃度變化規(guī)律模型。
　　 ②通過對無錨桿砂漿試件及帶錨桿砂漿試件的同步腐蝕，獲得了砂漿強度隨腐蝕時間的變化規(guī)律，以及砂漿-錨桿界面和錨桿-基體界面的粘結(jié)強度和荷載位移關(guān)系隨腐蝕時間的變化特性，建立了砂漿腐蝕程度與界面粘結(jié)強度的對應(yīng)關(guān)系，并考慮了室內(nèi)試驗與自然腐蝕條件的差異，將實驗結(jié)果進行了推廣。
　　 ③通過對地下水存在條件下錨桿周圍腐蝕電位的分析，給出了均勻腐蝕條件下錨桿的腐蝕電流密度，同時考慮了錨桿工

5、作荷載對腐蝕電流密度的影響，建立了均勻腐蝕條件下工作錨桿的壽命計算公式；隨后在考慮砂漿有缺陷的條件下，利用砂漿缺陷的幾何特征以及陰陽極腐蝕電流密度關(guān)系，同時結(jié)合錨桿工作荷載在缺陷部位的應(yīng)力集中，建立了砂漿缺陷條件下錨桿非均勻腐蝕的腐蝕壽命計算模型。
　　 ④分別對圍巖存在不考慮圍巖初始應(yīng)力和圍巖存在同時考慮圍巖初始應(yīng)力影響兩種情況下，錨桿腐蝕體積膨脹導(dǎo)致的砂漿開裂過程進行了分析，建立了適合巖土錨固體特點的錨桿砂漿錨固體銹脹開裂模

6、型，并利用有限元分析方法對模型進行了驗證。
　　 ⑤利用粗糙度系數(shù)建立了銹蝕變形鋼筋錨桿粘結(jié)強度參數(shù)隨錨桿腐蝕程度的變化關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上采用數(shù)值分析方法對不同銹蝕程度下的錨桿在拔出過程中的極限荷載的變化情況，以及錨桿-砂漿界面、砂漿-圍巖界面的粘結(jié)應(yīng)力分布隨錨桿的銹蝕程度的變化情況等進行了分析，對錨桿銹蝕以及砂漿的開裂對以上結(jié)果的影響過程進行了說明。
　　 以上研究過程對影響砂漿錨桿錨固體耐久性的各個方面分別進行了分析