水巖作用對(duì)巖石剪切行為影響的研究現(xiàn)狀

　　隨著巖土工程技術(shù)的不斷發(fā)展，巖石錨桿基礎(chǔ)在工程建設(shè)中得到了很好的推廣應(yīng)用。輸電線路建設(shè)具有路經(jīng)長(zhǎng)、沿線地形地貌及地質(zhì)條件差異大、鐵塔基礎(chǔ)形式多樣的特點(diǎn)，巖石錨桿基礎(chǔ)具有能大大減少土石開(kāi)挖量、降低施工難度、節(jié)約造價(jià)的優(yōu)點(diǎn)，是一種資源節(jié)約、環(huán)境友好的基礎(chǔ)形式，深受廣大電力建設(shè)工程技術(shù)人員的青睞。

　　由于輸電線路建設(shè)的獨(dú)有特點(diǎn)，鐵塔巖石錨桿基礎(chǔ)在山區(qū)的應(yīng)用除受鐵塔荷載、覆蓋層厚度、地形條件影響較大外，群錨巖石錨桿基礎(chǔ)還受巖石強(qiáng)度、錨孔間距、錨孔直徑、錨筋直徑等的影響。筆者主要通過(guò)理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)探究錨孔間距、錨孔直徑、錨筋直徑、巖石強(qiáng)度對(duì)群錨巖石錨桿基礎(chǔ)破壞形式的影響。

　　1 研究思路及目的

　　本次研究以實(shí)際電力工程建設(shè)項(xiàng)目為依托，選取了西南山區(qū)灰?guī)r、砂巖、砂質(zhì)泥巖三種不同強(qiáng)度的代表性巖石，通過(guò)對(duì)群錨巖石錨桿基礎(chǔ)極限抗拔承載力進(jìn)行理論計(jì)算，然后與現(xiàn)場(chǎng)抗拔試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，探索不同的巖石、錨孔大小及間距對(duì)群錨巖石錨桿基礎(chǔ)極限抗拔承載力的影響，并初步探索群錨巖石錨桿基礎(chǔ)的破環(huán)形式。

　　對(duì)于輸電線路巖石錨桿基礎(chǔ)群錨抗拔極限承載力理論計(jì)算方法，主要采用的是單根錨桿的抗拔極限承載力之和，再乘一定的群錨效應(yīng)系數(shù)，根據(jù)《架空輸電線路錨桿基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)程》（DL/T 5544-2018），群錨效應(yīng)系數(shù)一般取0.7～0.9。

　　2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

　　由于本次試驗(yàn)采用4根直錨式群錨桿，最大試驗(yàn)荷載預(yù)估值為4乘鋼筋抗拉強(qiáng)度承載力、錨筋與錨固劑間的黏結(jié)承載力、錨桿與巖土層間的極限黏結(jié)承載力中最小值的1.0～1.5倍。

　　本次現(xiàn)場(chǎng)群錨抗拔試驗(yàn)加載裝置由加荷設(shè)備和位移測(cè)量裝置組成。由于群錨需要的加載荷載較大，本次采用柴油機(jī)發(fā)電，柴油機(jī)連接到千斤頂上，利用柴油機(jī)發(fā)電提供動(dòng)力系統(tǒng)。采用XH-75/0.01毫米位移計(jì)為測(cè)量位移裝置對(duì)4根巖石錨桿同時(shí)施加軸向拉力進(jìn)行試驗(yàn)。本次群錨試驗(yàn)的豎向加載反力是利用平整的地面提供，反力裝置能夠保證錨桿基礎(chǔ)可能出現(xiàn)的4種破壞而結(jié)束試驗(yàn)，即錨筋拉斷破壞、錨筋從砂漿混凝土中被拔出后破壞、錨筋與砂漿或細(xì)石混凝土形成一個(gè)整體后被拔出破壞、上拔荷載施壓過(guò)大導(dǎo)致周?chē)鷰r體發(fā)生破壞而結(jié)束試驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)照片如圖1、圖2所示。

　　3 試驗(yàn)結(jié)果分析

　　錨孔間距分別為300毫米、400毫米、500毫米、600毫米，對(duì)于不同鉆孔間距的群錨巖石錨桿，根據(jù)預(yù)估最大荷載進(jìn)行豎向抗拔加載，直至達(dá)到終止加載條件，試驗(yàn)結(jié)果分析如下。

　　3.1 中風(fēng)化灰?guī)r群錨抗拔試驗(yàn)變形及破壞特點(diǎn)

　　對(duì)于灰?guī)r群錨巖石錨桿，當(dāng)分別加載到330千牛、360千牛、650千牛荷載時(shí)，各級(jí)的位移增量變化較小，在1.05毫米～4.00毫米。錨孔間距為300毫米時(shí)，當(dāng)繼續(xù)加載至預(yù)估最大荷載1 100千牛時(shí)，位移未發(fā)生明顯急劇增大的現(xiàn)象，錨桿未發(fā)生明顯破壞，未能加載至破壞。錨孔間距400毫米、500毫米時(shí)，當(dāng)繼續(xù)分別加載到1 200千牛、1 170千牛時(shí)位移增急劇增大，位移分別達(dá)到32.55毫米、20.45毫米，由此得出極限荷載分別為前一級(jí)荷載值1 080千牛、1 040千牛。繼續(xù)加載至破壞，破壞形式為鋼筋被拔出，錨固體及巖體未發(fā)生明顯變形破壞。荷載（千牛）-位移（毫米）曲線見(jiàn)圖3。

　　根據(jù)理論計(jì)算，中風(fēng)化灰?guī)r單根錨桿的抗拉強(qiáng)度受鋼筋強(qiáng)度控制，單根錨桿32毫米鋼筋抗拉極限承載力在271.26千牛左右，群錨由4根錨筋組成，如不考慮群錨效應(yīng)的影響，則四根錨筋組成的巖石錨桿抗拉強(qiáng)度為1 085千牛，試驗(yàn)值與理論計(jì)算值基本吻合。

　　3.2 中風(fēng)化砂巖群錨抗拔試驗(yàn)變形及破壞特點(diǎn)

　　對(duì)于中風(fēng)化砂巖的群錨巖石錨桿，當(dāng)分別加載到300千牛、330千牛、330千牛荷載時(shí)，各級(jí)的位移增量變化較小，在0.0毫米～5.45毫米之間。錨孔間距為300毫米時(shí)，當(dāng)繼續(xù)加載至預(yù)估最大荷載1 000千牛時(shí)，位移未發(fā)生明顯急劇增大的現(xiàn)象，錨桿未發(fā)生明顯破壞，未能加載至破壞。錨孔間距400毫米、500毫米時(shí)，當(dāng)繼續(xù)加載到1 100千牛時(shí)位移增急劇增大，位移分別達(dá)到

　　37.21毫米、42.21毫米，由此得出極限荷載均為前一級(jí)荷載值990千牛。繼續(xù)加載至破壞，破壞形式為鋼筋被拔出，錨固體及巖體未發(fā)生明顯變形破壞。荷載（千牛）-位移（毫米）曲線見(jiàn)圖4。

　　根據(jù)理論計(jì)算，中風(fēng)化砂巖單根錨桿的抗拉強(qiáng)度受鋼筋強(qiáng)度控制，單根錨桿28毫米鋼筋抗拉極限承載力在246.2千牛左右，群錨由4根錨筋組成，如不考慮群錨效應(yīng)的影響，則四根錨筋組成的巖石錨桿抗拉強(qiáng)度為984.8千牛，試驗(yàn)值與理論計(jì)算值基本吻合。

　　3.3 中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖群錨抗拔試驗(yàn)變形及破壞特點(diǎn)

　　對(duì)于中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖的群錨巖石錨桿，當(dāng)分別加載到330千牛、360千牛、360千牛、360千牛荷載時(shí)，各級(jí)的位移增量變化較小，在0.36毫米～2.35毫米之間。錨孔間距分別為300毫米、400毫米、500毫米、600毫米時(shí)，當(dāng)分別繼續(xù)加載到1 100千牛、1 200千牛、1 200千牛、1 200千牛時(shí)位移增急劇增大，位移分別達(dá)到25.73毫米、26.62毫米、27.82毫米、25.45毫米，由此得出極限荷載分別為前一級(jí)荷載值990千牛、1 080千牛、1 080千牛、1 080千牛。繼續(xù)加載至破壞，除錨孔間距為300毫米的群錨表層巖體發(fā)生斜向破壞以外，其余群錨的破壞形式均為鋼筋被拔出。荷載（千牛）-位移（毫米）曲線見(jiàn)圖5。

　　根據(jù)理論計(jì)算，中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖單根錨桿的抗拉強(qiáng)度受鋼筋強(qiáng)度控制，單根錨桿28毫米鋼筋抗拉極限承載力在246.2千牛左右，群錨由4根錨筋組成，如不考慮群錨效應(yīng)的影響，則四根錨筋組成的巖石錨桿抗拉強(qiáng)度為984.8千牛，試驗(yàn)值與理論計(jì)算值基本吻合。但錨孔間距為300毫米的群錨與其他錨孔間距的群錨破壞形式不同，表層巖體有明顯的隆起位移跡象。

　　4 結(jié)論

　　通過(guò)本次對(duì)直錨式群錨巖石錨桿基礎(chǔ)進(jìn)行理論計(jì)算，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究分析，初步得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。

　　對(duì)于中風(fēng)化灰?guī)r、砂巖等硬質(zhì)巖石，錨孔間距對(duì)群錨巖石錨桿基礎(chǔ)抗拔極限承載力影響相對(duì)較小，群錨巖石錨桿基礎(chǔ)的抗拔極限承載力主要受鋼筋抗拉極限承載力控制。

　　對(duì)于中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖等軟質(zhì)巖石，錨孔間距對(duì)群錨巖石錨桿基礎(chǔ)抗拔極限承載力影響相對(duì)較大，當(dāng)錨孔間距小于2倍錨孔直徑時(shí)，巖石強(qiáng)度對(duì)其抗拔極限承載力起控制作用。

　　當(dāng)錨孔間距大于3倍錨孔直徑時(shí)，巖石強(qiáng)度對(duì)群錨巖石錨桿基礎(chǔ)抗拔極限承載力影響較小，在巖石錨桿基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，錨孔間距不宜小于3倍錨孔直徑，但錨孔間距也不宜過(guò)大，造成上部基礎(chǔ)尺寸增加，從而造成工程材料的浪費(fèi)和開(kāi)挖量的增加。