【摘 要】
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BFRP锚杆作为新型的复合材料,具有轻质高强、耐腐蚀性好的特点,可代替传统钢筋锚杆用于岩土体加固中。本文采用室内岩石直剪试验和理论分析方法,针对BFRP锚杆加固岩体节理面的抗剪性能展开研究。探究了岩体强度等级、锚固角度等对BFRP锚杆在岩土体中所能发挥抗剪性能的影响,给出了加锚节理面抗剪强度计算方法,主要研究内容及成果如下:(1)直剪试验结果显示,BFRP锚杆锚固节理面剪切过程分为3个阶段:弹性阶
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BFRP锚杆作为新型的复合材料,具有轻质高强、耐腐蚀性好的特点,可代替传统钢筋锚杆用于岩土体加固中。本文采用室内岩石直剪试验和理论分析方法,针对BFRP锚杆加固岩体节理面的抗剪性能展开研究。探究了岩体强度等级、锚固角度等对BFRP锚杆在岩土体中所能发挥抗剪性能的影响,给出了加锚节理面抗剪强度计算方法,主要研究内容及成果如下:(1)直剪试验结果显示,BFRP锚杆锚固节理面剪切过程分为3个阶段:弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段。弹性阶段时锚杆轴力基本不对节理面的抗剪能力做出贡献,此时主要是锚杆的“销钉作用”在提供抗剪力;在进入屈服阶段后,锚杆的轴向约束作用才开始逐渐发挥作用,和“销钉作用”共同提供抗剪力。(2)试验参数敏感性分析结果表明:虽然较硬岩系统相对于较软岩系统有更大的剪切刚度,可以有效地限制节理面的相对位移,但是较软岩系统更加能发挥出锚杆的抗剪能力且加固效果更明显;在锚固角为30°的情况下,BFRP筋的锚固效果优于HRB400E钢筋;对于较硬岩,最佳锚固角度在60°~90°之间,当锚固角>90°时,锚杆对节理面抗剪能力产生负面影响,对于较软岩,锚杆的加固对节理面的抗剪能力总是起到增强的作用。(3)通过试验总结出剪切BFRP锚杆的破坏模式。对于较硬岩,拉剪受力下表现为膨胀断裂,压剪受力下表现为折断。当锚固角<90°时,BFRP锚杆的受力变形长度会随着锚固角度的增大和峰值剪力的增加而逐渐增大,在60°锚固角时出现弯拉点;30°锚固角情况下,BFRP锚杆与HRB400E钢筋的受力变形长度基本相等,在锚固角为120°时,BFRP锚杆在节理面处发生压剪破坏;对于较软岩,锚杆的变形趋势与较硬岩类似。(4)通过引入判断BFRP锚杆屈服的Tsai-Hill强度准则,提出计算BFRP锚杆加固岩体节理面抗剪强度的计算公式,在锚杆受拉状态下相对误差在21.17%以下。
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