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在泥岩锚杆的设计中,一般同岩石和土层的设计相同,用瞬时极限抗拔力作为设计依据,没有考虑锚杆抗拔的时间效应。而时间效应是泥岩中锚杆拉拔的重要特征,本文针对泥岩锚杆进行研究,探讨其机理,寻找合理的设计方法具有现实意义。
本文以南宁泥岩盆地泥岩为研究对象,通过室内模拟试验分别做了全长粘结锚杆的破坏试验及预应力锚杆的蠕变试验。通过全长粘结锚杆的破坏试验,得出本次试验泥岩模型与锚固体间的粘结力设计值,在此基础上做泥岩预应力锚杆的蠕变试验。通过对锚杆蠕变曲线的分析得出,泥岩预应力锚杆存在一个长期抗拔强度,当锚杆所受拉拔力小于该值时,锚杆在长期拉拔过程中最终可以稳定;当锚杆所受拉拔力大于该值时,锚杆的蠕变随着时间的推移不会停止,直至锚杆破坏;拉拔力越大,后期蠕变速率越快。通过建立广义的开尔文粘弹性模型,得出泥岩受到锚杆预应力的作用而产生压缩变形量。计算了南宁市泥岩盆地锚杆支护工程实例的长期抗拔强度,并对实际设计值进行验算。
对于永久支护工程,由于泥岩显著的蠕变特性,必须考虑泥岩中锚杆的长期稳定性,为此对于在永久支护工程中使用的泥岩锚杆设计提出以下两大原则:(1)泥岩中锚杆拉拔力设计值不能按现行规范的静态设计方法确定,而必须按长期拉拔强度来设计。从本次试验可看出,对于预应力锚杆,长期抗拔强度为静态传统设计值的75%。(2)通过各种技术措施,减少各种影响因素对锚杆蠕变的影响。对于在具有显著蠕变特性的泥岩中使用永久性支护锚杆应慎选。