[01132885]一种土质遗址加固锚杆及使用方法

①课题来源与背景 我国土遗址数量巨大,类型全面,分布广泛,然而土遗址保存状况不容乐观,其中裂隙、坍塌和掏蚀等有关力学稳定性的病害在土遗址中广泛发育,成为危机土遗址安全保存的首要问题。锚固技术在土遗址稳定性控制领域得到了广泛应用。锚固技术自20世纪90年代开始应用于土遗址保护加固实践,其发展历程较短,相应的理论发展滞后。当前,土遗址锚固的研究集中在锚固材料的选型、锚固工艺的优化和宏观锚固性能等方面。土遗址锚固常用全长粘结拉力锚固系统,其存在的主要缺点如下所示： （1）为了达到优异的土遗址锚固性能,天然木质杆材因其物理力学指标与土遗址兼容,常常被首选用于土遗址锚固。然而天然木质杆材由于自然生长其杆体顺直度不够,杆身存在的木疤或裂纹易造成杆体的受力脆断,这些弊端均为土遗址锚固埋下了安全隐患。 （2）再有土遗址锚固系统目前常见破坏模式为杆体-浆体界面的脱粘解耦,揭示了杆与浆间咬合摩擦作用弱,更多地依靠了浆体的抗剪强度,而浆体的抗压性能没有得到充分利用。 （3）另外,杆体-浆体界面应力的递进传递机理和沿着杆体浆体界面指数衰减的界面应力分布形式指出锚杆距锚头远处只能提供较小的抗拔力。 （4）目前土遗址锚固系统存在有效锚固长度的现象,在有效锚固长度内,若要获得更大的锚固力只能增加锚固长度,然而锚固长度越长对土遗址的不可逆损伤越大。 （5）目前土遗址锚固系统拉拔试验其荷载-位移曲线指出,土遗址锚固系统在较小的位移下锚固荷载即达到峰值,峰后荷载骤降,残余强度较小。这说明当前土遗址锚固系统抗大变形能力不足,对土遗址抗震要求下的稳定性控制能力不足。 ②技术原理及性能指标 针对土遗址锚固系统亟待提高的锚固性能要求和“小损伤,高锚力,抗大变形”的发展目标,本发明提出一种土质遗址加固锚杆及其使用方法,使得杆体和浆体间咬合作用增加,充分利用了浆体和遗址土体的抗压性能,在较小的损伤土遗址的情况下,提供了更大的持续锚固力。 ③技术的创造性与先进性 （1）本发明设计了套杆,套杆材料选择与土遗址物理力学最大兼容的杆材,作为拉杆与浆体材料物理力学指标的中间过渡层。 （2）本发明设计了咬合台,咬合台的使用增加了杆体与浆体间的咬合摩擦,充分利用了浆体的抗剪和抗压强度,增加了锚杆的中段和后段的抗拔性能。 （3）本发明设计了加固结构的米字板,使得锚杆在拉拔过程中充分利用了浆体和遗址体的围压,大大提升锚杆的锚固力可抗大变形性能;同时米字板为组装板,可充分利用前端较细的锚孔空间伸入孔底,在孔底组装成米字板,米字板的边板和中板的独立可拆卸结构以及可随套杆倾斜插入锚孔底部,在锚孔底部组装成整块结构的米字板的方式,减小了对土遗址体的钻孔损伤,最大程度的保护了土遗址。 （4）本发明的使用方法中考虑了锚杆的递进式传力机制,提出由里到外分段分抗压强度注浆的方法,使得靠近锚头的逐渐远端浆液的抗压强度逐渐增加,这种设置方式可实现锚固长度前段的杆体发生相对较大位移,锚固中后段发生相对较小的位移,从而充分改善了锚杆在不同锚固段内的位移情况,有利于杆体-浆体界面的均匀受力,大大提升锚固系统性能。 （5）本发明的操作简单、安装方便,各结构基于拉杆和套杆的组合基础上可独立使用,也可组合配套使用。 （6）本发明的锚固性能和锚固机理更加符合土遗址的保护加固理念,本发明基于“小损伤,高锚力,抗大变形”的土遗址锚固特点提出,可充分改善传统的土遗址锚固系统的性能。 （7）本发明的设计兼顾考虑了科研实验和施工生产的要求,使得整套装置制造简单、造价低廉,维护保养便捷,有利于大范围推广使用。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性 本发明技术成熟可靠,适用于土遗址加固工程实践以及试验研究的技术领域,安全性与可靠性高。 ⑤应用情况及存在的问题 该发明初步应用于土遗址加固工程实践以及试验研究,不存在其他问题。 ⑥历年获奖情况 无。