【摘 要】
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基坑工程中砂土地层很常见,地下水也特别丰富。由于砂土孔隙率大、透水性好等显著特点,在砂土地层采用桩锚支护一旦发生止水帷幕失效或者锚索孔封堵不密,在基坑内外水头差作用下,砂土很容易流失,从而导致锚杆锚固力损失,轻者使支护结构变形增大,导致周边管道或建筑物沉降变形增大,重者可能导致结构失稳破坏,甚至危及人民群众生命财产安全。富水流砂问题一直是桩锚支护工程较为棘手的难题之一,其中基坑内外水头差、砂土颗粒
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基坑工程中砂土地层很常见,地下水也特别丰富。由于砂土孔隙率大、透水性好等显著特点,在砂土地层采用桩锚支护一旦发生止水帷幕失效或者锚索孔封堵不密,在基坑内外水头差作用下,砂土很容易流失,从而导致锚杆锚固力损失,轻者使支护结构变形增大,导致周边管道或建筑物沉降变形增大,重者可能导致结构失稳破坏,甚至危及人民群众生命财产安全。富水流砂问题一直是桩锚支护工程较为棘手的难题之一,其中基坑内外水头差、砂土颗粒级配、密实度等主要因素对锚杆锚固力有较大影响,有关这方面的研究还有待深入探讨。本文以南昌地区典型的砂土地层为研究对象,通过室内锚杆模型试验,研究基坑内外水头差、砂土颗粒级配、砂土密实度三种主要因素对富水状态下锚杆锚固力的影响规律。结合PFC软件从细观角度揭示锚杆锚固力损失的本质,得出以下主要结论:(1)基于土工试验确定砂土的颗粒粒径分布,分别进行三种颗粒级配下锚杆锚固力试验研究。结果表明:保持基坑内外水头差和密实度不变,锚杆锚固力随颗粒级配的改变产生相应的变化,三种砂样中粗砂的锚固力损失最小,中砂次之,细砂最大。(2)通过不同基坑内外水头差下锚杆锚固力模型试验得出:在排除锚具和注水引起的锚固力损失外,相同密实度和颗粒级配下,水头差越大,锚杆锚固力的损失越大。水头差65cm比水头差25cm的锚固力损失增加了10%以上。(3)砂土的密实度对锚杆锚固力有较大的影响,通过改变模型试验中砂土密实度表明:锚固力损失随着密实度的增大而降低,密实度每提升10%,锚固力损失减少25N左右,锚固力损失占施加总预应力的比例降低了约5.6%。砂土自然状态下孔隙率极大,通过压实以后,砂土的抗压强度和抗剪强度都会有较为明显的提升,水头差越大,密实度对锚固力损失的降低效果就越明显。(4)通过PFC-CFD耦合模型的分析,将模拟结果与试验结果进行对比,有较好的吻合效果。采用离散元软件对饱和砂土锚杆锚固力损失机理的研究是可行的,该软件能够反映砂土体内部颗粒的运动过程以及检测锚固力的变化。相同颗粒级配和密实度下,水头差对细颗粒的流失路径有着明显的影响,水头差越大,细颗粒沿着z轴向下运动的距离越大,为锚杆锚固力损失提供一种新的研究方法。
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