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锚杆形式的创新设计是近年来锚固技术发展的一个方向,本文研究的扩大头抗拔锚杆就是锚杆形式创新发展代表之一。扩大头抗拔锚杆就是在施工时用一定方法在锚杆底部扩孔,使得底部锚固段的直径比普通锚固段直径大。扩大头锚杆由于扩大头前端土体的端阻力的影响,使得其抗拔承载力相比普通圆柱形锚杆成倍提高。同时由于单锚承载力的提高,工程成本能降低许多。因此,扩大头锚杆具有相当大的市场应用价值。考虑到扩大头的影响,扩大头锚杆跟普通锚杆的锚固机理不同,因此对扩大头抗拔锚杆承载机理进行研究很有必要。本文结合工程实际,采用扩大头锚杆现场抗拔试验和数值模拟相结合的方法,对扩大头抗拔锚杆的锚固机理和抗拔承载力进行了研究,得出以下几点结论。(1)通过现场5根不同扩大头直径和长度的锚杆和1根普通圆柱形锚杆的拉拔破坏试验,1#普通锚杆的承载力为400KN,而不同扩大头锚杆的承载力分别为800KN、900KN、1000KN。扩大头锚杆承载力为普通锚杆的两倍多。(2)扩大头直径对锚杆的抗拔承载力的影响较大,随扩大头直径的增大,锚杆的承载力增加幅度较大。在工程中可根据实际工程地质条件选取合适的扩大头直径,一般为普通锚固段直径2—3倍为宜。(3)扩大头长度超过一定长度后对锚杆抗拔承载力提高帮助不大,工程中扩大头长度不宜太长,可取锚杆总长的三分之一。(4)通过ABAQUS数值模拟,得到锚杆的轴力分布,轴力在扩大头变截面处急剧下降,意味着扩大头锚杆的抗拔承载力主要由底部扩大头承担。通过改变扩大头的长度和直径,研究承载力变化规律,结果表明,扩大头直径对抗拔承载力的影响较大,而扩大头长度影响相对较小。通过改变土体的粘聚力与内摩擦角,发现随着土体粘聚力和内摩擦角的增大,扩大头锚杆极限承载力会提高。该结果与郑州市某城中村改造项目现场试验结果相一致。