引江济淮软岩全黏结GFRP筋锚固蜕化现场试验-水利学报.PDF

水 利 学 报 2017年7月 SHUILI XUEBAO 第48卷 第7期 文章编号：0559-9350（2017）07-0825-12 引江济淮软岩全黏结GFRP 筋锚固蜕化现场实验 1，2 3 4 2 2 3 李国维 ，郑 诚 ，陈圣刚 ，吴建涛 ，曹雪山 ，袁俊平 （1. 河海大学 岩土力学与堤坝工程教育重点实验室，江苏 南京 210098； 2. 河海大学 道路与铁道工程研究所，江苏 南京 210098； 3. 河海大学 岩土工程研究所，江苏 南京 210098；4. 安徽省投资集团控股有限公司，安徽 合肥 230000） 摘要：引江济淮工程边坡加固锚杆运行中会承受循环荷载，循环荷载下锚杆的黏结状态蜕化影响锚固稳定。玻璃 纤维增强聚合物（GlassFiberReinforcedPolymer，GFRP）筋因其耐腐蚀、高强度可用于替代钢筋解决锚杆耐久性 问题。通过现场软岩边坡GFRP锚杆拉拔实验，研究循环荷载作用下的锚固效果和黏结状态变化。研究结果表 明，软岩内GFRP锚杆的有效锚固长度和锚杆胶结体与围岩的黏结强度相关，低强度或破碎程度高的围岩对应较 大的有效锚固长度。荷载循环所造成的黏结蜕化深度小于有效锚固深度，黏结蜕化深度以上杆体界面提供摩擦 力，以下提供黏结力。黏结状态一旦受损，黏结力将失去作用。同一深度处荷载循环影响黏结蜕化的作用随次数 递增，不同深度处荷载循环影响黏结蜕化的作用随深度递减。渠道水位升降产生的最大拉拔荷载小于设计荷载， GFRP锚杆的抗拔力具有较大的安全储备。GFRP锚杆加固水下软岩具有更好的耐久性和持载稳定性。 关键词：软岩；GFRP锚杆；循环荷载；黏结蜕化；水位升降 + 中图分类号：TV554 . 13 文献标识码：A doi ：10.13243/ki.slxb 1 研究背景 引江济淮为跨流域调水工程，全长1048km，兼具航运和环保功能，边坡安全稳定至关重要。水 下边坡锚杆加固的耐久性是防护设计关注的问题。传统钢筋锚杆加固边坡，会因长时间遭受各类腐 ［1］ 蚀而失效 。玻璃纤维增强聚合物（GlassFiberReinforcedPolymer，GFRP）筋因具有抗拉强度高、质量 轻、模量低、耐腐蚀等优点，可有效解决锚杆结构的耐久性问题。 GFRP筋为FRP（FiberReinforcedPolymer，FRP）筋材的一种，具有相对较高的性价比 ，国外 ［2-3］ GFRP材料已被应用于桥梁、公路、混凝土结构 工程中。20世纪80年代国际上出现FRP筋研究报 ［4-5］ 道 ，90年代国内开始研究FRP筋材料在结构工程中的应用，21世纪初开始研究GFRP筋锚杆的可 ［6-7］ 行性 。由于FRP筋材的弹性模量较钢筋低，约为钢筋的1/4，作为锚杆使用除却耐腐蚀优势外，相 对于钢筋锚杆FRP筋锚杆也具有更好的适应坡体变形的能力，而较少影响锚固体与围岩的黏结状 ［8-9］ 态。国内学者关于GFRP锚杆加固水上岩石边坡也已取得部分研究成果 。引江济淮渠道试验工程 水下边坡加固考虑耐久性需求也引入了这种新材料锚杆，GFRP锚杆用于软岩边坡加固是一种全新的 尝试［10-12］。 渠道水位升降导致锚固体荷载往复变化构成影响锚固体黏结状态蜕化的主要因素。另外，季节 温度变化、冻胀荷载、干湿交替等也会带来锚固结构上的荷载循环。锚固结构用于高强度松动围岩 加固具有良好效果。水下软岩边坡采用GFRP筋锚杆加固，杆体材料具有天然的耐腐蚀性，锚固体与 收稿日期：2016-10-10；网络出版日期：2017-07-20 网络出版地址：http