陳浩璞+蔡思燕

摘 要：文章以某基坑土層灌漿錨桿為試驗對象，由蠕變試驗曲線建立三參數(shù)的蠕變經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，蠕變模型為蠕變位移與荷載水平、時間的組合函數(shù)，模擬結(jié)果表明位移與荷載、時間的關(guān)系函數(shù)均采用冪函數(shù)是合適的，能為類似土層參數(shù)、施工條件下土層錨桿的變形監(jiān)測及預(yù)測提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：土層錨桿；蠕變模型；蠕變位移

1 概述

隨著國內(nèi)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速，城市建設(shè)往地下空間不斷拓展，形成了大量的邊坡工程和深基坑工程。錨固技術(shù)以其經(jīng)濟有效性被廣泛應(yīng)用于臨時支護或永久性加固工程[1]?；又ёo工程中對于錨桿關(guān)注最多的是其基本試驗和驗收試驗，蠕變試驗做的很少。對于土層錨桿的蠕變，文獻(xiàn)[2]進(jìn)行了土的室內(nèi)土工試驗和土層錨桿的原位測試，表示了土錨蠕變量與錨固荷載及時間的依賴關(guān)系，提出了軟土層錨桿蠕變收斂的荷載水平上限。文獻(xiàn)[3，4]通過對基坑土層灌漿錨桿的拉拔蠕變試驗，建立了相應(yīng)的錨桿拉拔蠕變模型，發(fā)現(xiàn)土層錨桿的時間損傷效應(yīng)比較明顯，其長期抗拔力相比瞬時抗拔力有一定的下降。文獻(xiàn)[5]研究了粘性土層中常規(guī)注漿錨桿的蠕變試驗曲線，得到了錨桿拉拔剛度隨時間的變化關(guān)系，發(fā)現(xiàn)錨桿抗拔力隨時間增長逐漸降低?？傮w而言，目前針對土層錨桿蠕變的研究還不夠深入，已建立的蠕變模型也只能反映單一荷載水平下的蠕變曲線，對多級荷載水平的蠕變曲線簇適應(yīng)性不強。因此，本文擬基于某基坑錨桿的拉拔蠕變試驗曲線，建立一個能適應(yīng)各級荷載水平蠕變曲線的蠕變經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，以期為土層錨桿的變形預(yù)測提供參考。

2 工程背景

2.1 試驗方法

某基坑進(jìn)行了土層灌漿錨桿的蠕變試驗[4]。錨桿位于粉質(zhì)粘土層中，粉質(zhì)粘土的物理指標(biāo)如下：重度18.6kN/m3，粘聚力14.4kPa，摩擦角16.9°。錨桿鉆孔直徑為0.1m，錨桿長7.5m，其中自由段6.0m，錨固段1.5m，錨桿傾角20°。錨桿施工順序為先鉆孔再注漿，錨桿安裝完成后最后進(jìn)行二次注漿，注漿所用材料為水灰比1：1砂漿。

在進(jìn)行蠕變試驗前先進(jìn)行錨桿的基本試驗，得到錨桿的最大破壞荷載Nc=80kN，作為蠕變分級加載的基準(zhǔn)。蠕變試驗依次按照荷載等級N1（=0.1Nc）、N2（=0.25Nc）、N3（=0.4Nc）、N4（=0.6Nc）、N5（=0.8Nc）、N6（=1.0Nc）逐級加載，每隔一定時間記錄一次蠕變位移，每級至少加載150min，若蠕變位移小于0.01mm/min，可加載下一級，否則繼續(xù)觀測，直至破壞為止。

2.2 試驗結(jié)果

根據(jù)Bolzman疊加原理，將試驗得到的梯級加載蠕變曲線轉(zhuǎn)化為分別加載下的蠕變曲線，如圖1所示。

3 蠕變模型建立

3.1 蠕變模型建立

由圖1可知，錨桿蠕變位移既和錨桿拉拔荷載有關(guān)，也是時間的函數(shù)。根據(jù)文獻(xiàn)[6-8]，蠕變經(jīng)驗?zāi)Ｐ椭忻枋鑫灰婆c時間關(guān)系的函數(shù)常用的有對數(shù)函數(shù)、雙曲線和冪函數(shù)，描述位移與荷載關(guān)系的函數(shù)常用的有冪函數(shù)和雙曲線函數(shù)。通過試擬合發(fā)現(xiàn)，位移與荷載關(guān)系函數(shù)、位移與時間的關(guān)系函數(shù)均適合采用冪函數(shù)，兩者結(jié)合即可得到錨桿蠕變位移關(guān)于荷載水平以及時間的組合函數(shù)表達(dá)式：

式中，s為錨桿蠕變位移（mm），Nr，i（=Ni/Nc）為荷載水平，t為每級荷載加載時間（min），a、b、c均為模型待定參數(shù)。

3.2 蠕變模型驗證

通過最小二乘法回歸分析，可以得出本文模型的最優(yōu)參數(shù)a=40.661，b=0.654，c=0.007。根據(jù)回歸分析得到的參數(shù)代入式（1），得到本文建立的模型為

繪出各級荷載水平下的模擬曲線，與試驗曲線對比如圖2所示。從圖中可以看出，每級荷載水平下的蠕變模擬位移與試驗實測位移相差均不超過3.5%，模擬曲線與試驗曲線非常接近，從而證明本文模型的合理性，說明錨桿蠕變位移與荷載、時間的關(guān)系函數(shù)均采用冪函數(shù)是合適的，能正確描述錨桿蠕變曲線的發(fā)展規(guī)律，且較準(zhǔn)確預(yù)測錨桿在各級荷載水平下、各個時刻的蠕變位移，可為類似土層參數(shù)、施工條件下土層錨桿的變形監(jiān)測及預(yù)測提供一定的參考。

4 結(jié)束語

（1）本文建立的錨桿蠕變經(jīng)驗?zāi)Ｐ蜑槿渥兾灰婆c荷載、時間的關(guān)系函數(shù)的組合函數(shù)，模擬結(jié)果表明位移與荷載、時間的關(guān)系函數(shù)均采用冪函數(shù)是合適的。（2）本文建立的蠕變經(jīng)驗?zāi)Ｐ椭挥腥齻€參數(shù)，簡單實用，能為類似土層參數(shù)、施工條件下土層錨桿的變形監(jiān)測及預(yù)測提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)

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