玄武岩纤维增强复合锚杆支护土质边坡设计方法的试验研究

玄武岩纤维增强复合锚杆支护土质边坡设计方法的试验研究玄武岩纤维复合筋(BFRP)强度高、质量轻、耐腐蚀、且热膨胀系数与混凝土相近,用做锚杆杆体材料,能从根本上解决钢筋锚杆易遭腐蚀的问题,近年来BFRP筋在岩土锚固工程中得到一定的试验应用。

本文首先通过BFRP筋拉伸试验、与水泥砂浆的粘结性能试验、耐腐蚀性能试验、剪切试验,研究筋材物理力学性质。

其次,基于钢筋锚杆设计规范和等强度替代原则,建议BFRP锚杆的设计参数,提出BFRP锚杆加固土质边坡的设计方法。

采用该方法对成都某工程项目场地内开挖的基坑边坡进行BFRP锚杆支护设计,采用FLAC3D模拟计算BFRP锚杆和钢筋锚杆加固的基坑边坡,预测锚杆的支护效果。

最后,进行BFRP锚杆和钢筋锚杆加固边坡的现场对比试验和破坏试验,通过监测试验期间边坡地表位移、边坡深部变形和锚杆受力,分析BFRP锚杆和钢筋锚杆的加固效果、锚固边坡破坏模式,验证BFRP锚杆加固土质边坡的设计方法是否合理。

通过本文的试验研究得到,非预应力BFRP锚杆支护设计的抗拉安全系数不应小于1.5(永久锚杆)和1.3(临时锚杆)。

BFRP筋抗拉强度标准值为极限抗拉强度的75%,对于锚固常用的BFRP筋(直径多12mm)可取为680MPa。

BFRP筋与砂浆的粘结强度设计值为考虑1.2安全系数后的容许值,容许值等于拉拔试验得到的平均值除以2.1,对于锚固常用的BFRP筋与砂浆的粘结强度设计值为2.3MPa。

设计的BFRP锚杆可以有效的加固边坡,较好的控制边坡位移,且加固效果与钢筋锚杆相当,边坡破坏模式与钢筋锚杆加固边坡相同。

BFRP锚杆设计合理,采用等强度替代钢筋的方法进行BFRP锚杆支护设计是可行的。