有无锚杆锚固对剪切蠕变试验的岩体比较

未加锚试件与加锚试件的剪切强度对比图,如图5.25所示。从图中能够分析得出:

①无论有无锚杆的加固,节理倾角为45°的试件其剪切强度都是最高的,倾角为0°的节理试件的剪切强度都是最低的,倾角为30°和60°的节理试件的剪切强度都比较接近,介于0°～45°。

②节理倾角为0°时,无锚节理试件和加锚节理试件发生瞬间破坏时的剪切强度分别为1.43 MPa和2.1 MPa,强度提高了46.85%;节理倾角为30°时,无锚节理试件和加锚节理试件发生瞬间破坏时的剪切强度分别为1.83 MPa和2.31 MPa,强度提高了26.23%;节理倾角为45°时,无锚节理试件和加锚节理试件发生瞬间破坏时的剪切强度分别为2.23 MPa和2.62 MPa,强度提高了17.49%;节理倾角为60°时,无锚节理试件和加锚节理试件发生瞬间破坏时的剪切强度分别为1.85 MPa和2.34 MPa,强度提高了26.49%。

③在节理倾角相同的条件下,与无锚节理试件相比,加锚节理试件剪切强度均有提高,锚杆提高了试件发生不稳定破坏的蠕变阈值,说明锚杆能提高试件的长期抗剪强度。倾角为0°的节理试件在加锚之后的剪切强度提高得最多,接近一半,此种情况说明了在不利的受力条件下,合理的应用锚固手段,试件的加固效果将得到更大的提升。由此可以看出,锚杆能提升节理试件的稳定性,也可提高试件的剪切强度。

为了研究无锚杆锚固、普通锚杆锚固节理试件的剪切蠕变变形特性。对试验数据分析,得到图5.26、图5.27。

图5.25　有、无锚杆锚固的节理试件的剪切强度对比

图5.26　有、无锚杆锚固的节理试件的平均瞬时变形量对比

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图5.27　有、无锚杆锚固的节理试件的平均稳态蠕变变形量对比

通过对图5.26和图5.27进行分析,可以得出:

①当节理倾角为0°时,未加锚试件的平均瞬时位移为0.789 mm,加锚试件的平均瞬时位移为0.299 mm,减少了62.1%;当节理倾角为30°时,未加锚试件的平均瞬时位移为0.742 mm,加锚试件的平均瞬时位移为0.283 mm,减少了61.86%;当节理倾角为45°时,未加锚试件的平均瞬时位移为0.708 mm,加锚试件的平均瞬时位移为0.272 mm,减少了61.58%;当节理倾角为60°时,未加锚试件的平均瞬时位移为0.74 mm,加锚试件的平均瞬时位移为0.282 mm,减少了61.89%。

②当节理倾角为0°时,未加锚试件的平均稳态蠕变位移为0.071 mm,加锚试件的平均稳态蠕变位移为0.05 mm,减少了29.58%;当节理倾角为30°时,未加锚试件的平均稳态蠕变位移为0.065 mm,加锚试件的平均稳态蠕变位移为0.045 mm,减少了30.77%;当节理倾角为45°时,未加锚试件的平均稳态蠕变位移为0.061 mm,加锚试件的平均稳态蠕变位移为0.043 mm,减少了29.51%;当节理倾角为60°时,未加锚试件的平均稳态蠕变位移为0.064 mm,加锚试件的平均稳态蠕变位移为0.045 mm,减少了29.69%。

③不同节理倾角的加锚节理试件的瞬时变形量均比对应节理倾角下的无锚节理试件的瞬时变化量明显减小,说明锚杆蠕变试验开始时已经对试件起到了加固的作用。

④无论是瞬时变形还是蠕变变形,加锚节理试件相比无锚节理试件都有明显的改善效果,特别是对试件的瞬时变形抑制效果极其显著,瞬时剪切变形量减少约60%,稳态蠕变阶段的剪切蠕变变形量减少约30%。

综合图5.25—图5.27分析可以得出:

①节理倾角不同的节理试件,其力学特性的劣化程度也不同,随着节理角度的增大,劣化程度先减小后增大,节理倾角为0°的试件,力学特性最差;节理倾角为45°的试件,力学特性最好;节理倾角为30°和60°的试件,力学特性相近,介于0°～45°。

②锚杆对劣化程度高的节理试件力学特性改善得更加显著。