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充气锚杆在软土中的力学特性试验研究 曹佳文，彭振斌，彭文祥，何忠明，吴启红 （1.中南大学 地球科学与信息物理学院 湖南长沙 410083； 2.长沙理工大学 交通运输工程学院 湖南长沙 410004；3.成都大学 城乡建设学院 四川成都 610106） 1 1 1 2 3 摘 要：充气锚杆是一种新型扩大头锚杆，抗拔试验有利于了解充气锚杆的变形与承载特性。分别采用清水与水泥浆作为膨胀介质，根据充气压力与膨胀体积关系，分析橡胶膜膨胀体在软土中的变形特性，得到充气锚杆膨胀体近似呈圆柱状。在此基础上通过改变膨胀体径向应变的大小进行一系列抗拔试验，得出充气锚杆极限承载力随径向应变的增加而增大，但极限位移也增大。针对充气锚杆单以橡胶膜承担荷载时抗拉强度较小及位移过大，分别设计钢丝加强及灌浆固结两种改进方法，进行抗拔试验对比分析，研究结果表明：钢丝加强型充气锚杆将承担在橡胶膜上的荷载转移到钢丝上，弥补了橡胶膜抗拉性能较差的不足，灌浆固结型充气锚杆结合了充气锚杆与普通注浆锚杆的优点，显著减小了极限位移。该两种改进方法为充气锚杆的实际应用作了有益的探讨。 关键词：充气锚杆；力学特性；膨胀体；抗拔试验；位移 中图分类号：TU47 文献标识码：A 文章编号： 作者简介：曹佳文（1979-），男，湖南永兴人，博士研究生，注册土木工程师（岩土），主要从事岩土工程研究；E-mail：caoao@163.com。 Experimental study on mechanical characteristic of inflatable anchors in soft clay CAO Jia-wen1, PENG Zhen-bin1, PENG Wen-xiang1, HE Zhong-ming2, WU Qi-hong1 (1.School of Geoscience and Environment Engineering, Central South University, Changsha, Hunan, 410083, China; 2. School of Traffic and Transportation Engineering, Changsha University of Science amp; Technology; Changsha, Hunan, 410004, China 3. School of Urban amp; Rural Construction, Chengdu University; Chengdu, Sichuan, 610106, China) Abstract: Inflatable anchor is a new type of under-reamed anchor. The pullout test of inflatable anchors has been carried out to analyze its deformation and bearing mechanism. Key words: inflatable anchor; tensile test; limit load; membrane; displacement 0 引 言 我国软土地层分布广泛，且多为经济发达地区，基坑工程朝深、大、周边环境复杂方向发展。软土地区基坑支护中，普通锚杆常常不能达到预想的锚固效果。端头扩大型锚杆以承载力高而得到了广泛应用，是这些年来锚固工程的热点之一。端头扩大型锚杆的发展一方面体现在扩大头施工工艺上[2~3]，另一方面体现在扩大头类型上[4~6]。 充气锚杆是一种全新概念的锚杆，源于海洋工程中，为在海底施工作业和机器（机器人）提供抗浮锚固力，国外研究刚刚起步。澳大利亚Ｄundee大学土木工程系Tim Newson博士等于2000年进行了充气锚杆的简单室内试验[7]，分析了影响充气锚杆抗拔承载力的主要因素，并通过与螺旋锚杆的对比试验，得出相当条件下充气锚杆的极限抗拔承载力是螺旋锚杆的４倍；Ｔ.Ａ.Newson 博士等于2003年进行了充气锚杆 [1] 在近海岸软土中的试验研究[8]，得出超孔隙水的消失可以使锚杆承载力提高30%；2007年加拿大西安大略 大学地质研究中心S.Hinchberger博士和Y.Lang博士利用Tim Newson博士的试验数据，对充气锚杆用Plaxis有限元程序进行数值分析[9-10]，得出充气压力与锚杆长度是影响充气锚杆承载力的最