《壓力注漿土釘凍融土中抗拔機理的理論與試驗研究》是依託上海大學，由洪成雨擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：壓力注漿土釘凍融土中抗拔機理的理論與試驗研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：洪成雨
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
春季我國北方地區土釘支護系統多因土體凍融作用可能發生破壞，凍土地區壓力注漿可以增強土的密實性和抗剪強度，而提高抗拔摩阻力對土釘是採用壓力注漿的核心目標。本項目擬使用理論分析與模型試驗方法探索凍融土中壓力注漿土釘的抗拔機理，根據室內模型試驗結果分析壓力注漿時長對土釘釘孔內水泥殘餘壓力幅值的影響、土體顆粒級配與土體壓實度變化對凍土中土釘峰值摩阻力的影響、凍土融化前后土釘峰值摩阻力的變化特徵；使用理論分析方法建立凍土中的土釘抗拔模型，輔助以小孔擴張理論分析壓力注漿土釘周圍土體的應力，最終利用土釘拉拔試驗結果與理論模型進行相互驗證。項目成果對於明確壓力注漿時土釘與凍土的接觸變化機理，理解土體凍融作用對壓力注漿土釘摩阻力的影響，對凍土地區的土釘系統設計具有重要的套用前景。
結題摘要
項目的背景：本項目擬考慮土釘在凍融土中峰值摩阻力的計算為主要科學問題，主要考慮數學解析建立注漿壓力和上覆土壓力改變條件下的土釘-土接觸面模型，並進行室內外大量的試驗驗證，分析多個參數的變化對土釘峰值摩阻力與顯摩擦係數的影響。研究內容：本項目擬針對土中壓力注漿土釘的峰值摩阻力為主要研究對象，根據土釘周圍的壓力注漿大小分析土釘與土的界面接觸機理，結合室內和現場試驗研究不同注漿壓力對土釘拉拔峰值摩阻力的影響，系統的分析不同飽和度與土釘峰值摩阻力的關聯性，分析壓力注漿和上覆土壓力的變化對峰值摩阻力及顯摩擦係數的影響性。重要結果：研究發現，基於小孔擴張理論和土釘-土破壞面的概念可以進行土釘峰值摩阻力計算的解析模型，結合歷史試驗和本項目的室內外模型試驗驗證，得到了不同工況下土釘峰值摩阻力和顯摩擦係數隨注漿壓力、上覆土壓力的關聯規律，並發現注漿壓力會和上覆土壓力相互作用影響土釘的峰值摩阻力。土釘的摩擦係數對於飽和度的依賴性要明顯低於對灌漿壓力與上覆土壓力的依賴性。土釘表面粗糙度的增加利於調動更多的土釘摩阻力，土釘的峰值摩阻力隨著土釘的粗糙度因的增加而呈現線性增大。關鍵數據：在所有試驗在鬆散和壓實的土體重摩擦係數值隨著飽和度的增加而顯著地減少，飽和度的增加會減少釘土之間的粘結力，導致土釘峰值摩阻力顯著降低。土釘表面粗糙度的增加利於調動更多的土釘摩阻力，土釘的峰值摩阻力隨著土釘的粗糙度因的增加而呈現線性增大。結合室內試驗進行了多種適合岩土工程監測的不同種類的感測器研發，包括測量土壓力、小位移、溫度、傾角等的感測器，其中感測器的解析度最高達到0.01kPa，位移感測器的解析度達到0.01mm，壓力感測器的最高解析度達到0.002kPa，科學意義：基於本項目的土釘-土的界面接觸模型，工程師可以根據基本的現場土體的力學性能參數進行不同壓力注漿條件下的土釘峰值摩阻力計算，該計算模型比較簡單實用，同時可以考慮利用提高土釘釘孔的粗糙度、高壓力注漿來充分提高土釘的峰值摩阻力。
