西北地區(qū)含砂卵石地層預(yù)應(yīng)力錨索拉拔試驗(yàn)研究

孫偉紅，馬 亮，楊 鑫

(甘肅省建筑科學(xué)研究院(集團(tuán))有限公司， 甘肅 蘭州 730030)

近年來，西部地區(qū)工程建設(shè)活動日益增多，各類基坑工程不斷涌現(xiàn)，如何安全高效開展相關(guān)工程建設(shè)活動成為關(guān)鍵問題。在基坑工程的施工中，支護(hù)結(jié)構(gòu)及措施不可或缺，由于預(yù)應(yīng)力錨索強(qiáng)大的錨固力而被廣泛應(yīng)用于不同地層及各類支護(hù)結(jié)構(gòu)中，錨索在不同地層中所能提供的錨固力是關(guān)系工程成敗的關(guān)鍵，亦是錨索設(shè)計(jì)和施工的關(guān)鍵內(nèi)容[1-3]。為此學(xué)者們對此開展了各類研究[4-16]，其中預(yù)應(yīng)力錨索的設(shè)計(jì)參數(shù)是充分認(rèn)識其作用機(jī)制及特征的關(guān)鍵問題，值得注意的是不同地層或條件下各因素的影響特征不盡相同[4-8]。同時，對于不同工程和使用服役狀態(tài)下的預(yù)應(yīng)力錨索工作性能亦是研究的重要內(nèi)容[9-13]。預(yù)應(yīng)力錨索的錨固效應(yīng)[14]、傳力機(jī)理[15]以及不同加卸載條件下的固錨性能[16]極其復(fù)雜，因此普遍而又區(qū)別的研究顯得尤為重要，即在掌握預(yù)應(yīng)力錨索工作機(jī)理的普遍意義下，充分對比分析和總結(jié)不同地區(qū)及不同地層預(yù)應(yīng)力錨索的區(qū)別性工作特征，可以為我們?nèi)婵陀^掌握和使用預(yù)應(yīng)力錨索提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在支護(hù)結(jié)構(gòu)錨固技術(shù)中，預(yù)應(yīng)力錨索通過充分挖掘巖土能量，調(diào)用巖土的自身強(qiáng)度以期達(dá)到理想的使用狀態(tài)[17]。鉆孔后注漿形成的包裹注漿體在不同地層中形成的預(yù)應(yīng)力錨索錨固力具有明顯差異[3,7-8,15]，對被加固體穩(wěn)定和限制其變形的效果也有差異。特別對于城市環(huán)境中的基坑工程而言，在滿足錨拔力的同時，對于基坑及支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移變形要求日益增強(qiáng)，這亦是相關(guān)基坑工程支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念從強(qiáng)度準(zhǔn)則轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)度和位移共同控制原則的原因。另外，在實(shí)際工程中預(yù)應(yīng)力錨索的破壞形式主要包括錨索鋼絞線被拉斷、錨固段鋼絞線和注漿體產(chǎn)生相對滑移以及錨固體和巖土體產(chǎn)生相對滑移[18-19]。上述破壞形式和現(xiàn)象可以通過拉拔荷載-位移(P-S)曲線進(jìn)行直觀的判斷，因此通過對不同地層的預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行現(xiàn)場拉拔試驗(yàn)研究，總結(jié)不同地區(qū)及不同地層的P-S曲線模型，形成業(yè)內(nèi)可以采納的地區(qū)數(shù)據(jù)依據(jù)，是助力地區(qū)基坑工程發(fā)展的重要方法途徑。但是，受西北地區(qū)基坑工程理論和實(shí)踐研究深度及廣度的限制，對不同地層的預(yù)應(yīng)力錨索承載特征未能全面充分揭示，設(shè)計(jì)方法亟待豐富更新。受地質(zhì)運(yùn)動影響，不同于東南沿海地區(qū)或靠近河海流域的卵石地層，西北地區(qū)的卵石地層具有其特殊性，特別是含砂卵石地層[20]，如少富水性和孔隙通道發(fā)育等地層特點(diǎn)給預(yù)應(yīng)力錨索錨固段注漿效果產(chǎn)生了重要影響。目前，對于西北地區(qū)含砂卵石地層的相關(guān)研究鮮見報(bào)道，影響或制約著地區(qū)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工。

本文依托西北地區(qū)某基坑工程，開展含砂卵石地層預(yù)應(yīng)力錨索現(xiàn)場拉拔試驗(yàn)研究，對預(yù)應(yīng)力錨索在拉拔荷載下的承載特征，特別是P-S曲線形態(tài)及模型進(jìn)行重點(diǎn)分析，以期總結(jié)提出P-S曲線模型，最后對預(yù)應(yīng)力錨索的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行分析，便于地區(qū)支護(hù)工程借鑒和應(yīng)用，促進(jìn)西北地區(qū)含砂卵石地層的支護(hù)結(jié)構(gòu)研究和實(shí)踐。

1 依托工程

1.1 工程概況

某基坑支護(hù)工程所處場地內(nèi)擬建住宅樓6幢，東、西側(cè)由1～2層商業(yè)裙房相連接，中部布置有不同活動功能區(qū)，且整個場地內(nèi)設(shè)1～2層地下車庫。該場地±0.00 m標(biāo)高對應(yīng)絕對高程1 883.65 m，基坑底標(biāo)高為1 872.87 m。依據(jù)基坑周邊環(huán)境概況，分析基坑周邊道路、建筑物位置、基礎(chǔ)型式，同時考慮施工空間，施工人員安置以及施工荷載等因素，結(jié)合基坑工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，綜合分析確定基坑西側(cè)采用樁錨支護(hù)，其余區(qū)域采用土釘墻或復(fù)合土釘墻的支護(hù)措施，基坑設(shè)計(jì)安全等級為一級。

1.2 工程地質(zhì)

場地從鉆探揭露地層可知，在勘探深度內(nèi)場地地層上部為第四系松散沉積物，下部為第三系褐紅色泥巖。因此按地層分布順序自上而下依次為雜填土、黃土狀粉土、卵石、泥巖。其中卵石地層：雜色，中密至密實(shí)，層頂約0.3 m～1.2 m，呈松散至稍密狀且顆粒較小，含粉土量較大。顆粒級配良好，磨圓度較好，呈圓形-亞圓形狀，骨架顆粒間呈交錯排列連續(xù)接觸，母巖成份為花崗巖、砂巖等硬質(zhì)巖，呈中等風(fēng)化，孔隙由粗、中細(xì)砂充填，充填飽滿，一般粒徑20 mm～60 mm，含量約占總質(zhì)量的50%～70%，偶含粒徑大于200 mm的漂石，沖洪積成因，在場地平面內(nèi)均有分布，厚度7.20 m～9.50 m，埋深2.50 m～6.00 m，其巖土物理力學(xué)參數(shù)如表1所示。場地地下水屬第四系孔隙潛水，主要賦存于卵石中，勘察期間地下潛水穩(wěn)定水位埋深 7.80 m～10.10 m。地下水位年變幅約為 0.5 m～1.0 m 左右，地下水來源主要由大氣降水，地表徑流，河水補(bǔ)給。

表1 卵石層物理力學(xué)參數(shù)

1.3 工程支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖1所示，基坑周邊共布置混凝土排樁約158根，樁徑0.8 m，樁中心距0.8 m，樁長12 m～19 m。樁前土體直立開挖，設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索0道～3道，預(yù)應(yīng)力錨索采用3根15.2鋼絞線，錨索長度為11.0 m～16.0 m，鋼絞線在自由段應(yīng)設(shè)置隔離套管，沿錨桿桿體全長設(shè)置定位支架，注漿固結(jié)體強(qiáng)度不宜低于20 MPa，預(yù)應(yīng)力錨索自由段長度為5.0 m～7.5 m，軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值為170 kN～250 kN，錨固體直徑150 mm，錨索傾角15°。

圖1 局部支護(hù)結(jié)構(gòu)平面圖

2 試驗(yàn)概況

2.1 試驗(yàn)方案

本次試驗(yàn)為對西北地區(qū)含砂卵石地層的預(yù)應(yīng)力錨索拉拔承載特征進(jìn)行研究，觀察分析拉拔荷載-位移曲線形態(tài)。基于依托工程，設(shè)計(jì)布置選擇了8根預(yù)應(yīng)力錨索開展現(xiàn)場試驗(yàn)。如表2所示，1號—5號預(yù)應(yīng)力錨索在滿足依托工程支護(hù)設(shè)計(jì)要求的前提下，設(shè)計(jì)為不同長度，其中1號和2號的錨固段長度一樣，而自由段長度不同；2號和3號的自由段長度相同，而錨固段長度不同，4號和5號為不同總錨索長度的補(bǔ)充。由于影響預(yù)應(yīng)力錨索錨固性能的主要是錨固段的長度及其錨固力，為了進(jìn)一步對預(yù)應(yīng)力錨索錨固段長度進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)了6號—11號不同錨固段長度的預(yù)應(yīng)力錨索，其中6號—8號錨索的自由段長度同1號錨索，9號—11號錨索的自由段長度同5號錨索，以此形成4個不同錨固段長度的對比組。同時，為了總結(jié)提出西北地區(qū)含砂卵石地層預(yù)應(yīng)力錨索的P-S曲線模型，在依托工程中位于含砂卵石地層中的其他工程預(yù)應(yīng)力錨索亦被隨機(jī)選擇進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，用于模型的檢驗(yàn)分析研究。

表2 現(xiàn)場試驗(yàn)預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2 試驗(yàn)方法

根據(jù)本文試驗(yàn)方案，現(xiàn)場試驗(yàn)參照《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》[21](JGJ 120—2012)進(jìn)行，采用1臺60 t液壓穿心千斤頂加荷，人工讀數(shù)記錄。試驗(yàn)荷載分級、測讀位移時間、各級荷載下的位移穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)、終止加荷條件等情況，分別敘述如下：

(1) 錨索抗拔承載力試驗(yàn)采用單循環(huán)加載法，其加載分級和錨頭位移觀測時間如表3所示。

(2) 錨索抗拔承載力試驗(yàn)，其錨頭位移測讀和加、卸載應(yīng)符合下列規(guī)定：①初始荷載下，應(yīng)測讀錨頭位移基準(zhǔn)值3次，當(dāng)每間隔5 min的讀數(shù)相同時，方可作為錨頭位移基準(zhǔn)值；②每級加、卸載穩(wěn)定后，在觀測時間內(nèi)測讀錨頭位移不應(yīng)少于3次；③當(dāng)觀測時間內(nèi)錨頭位移增量不大于1.0 mm時，可視為位移收斂；否則，觀測時間應(yīng)延長至60 min，并應(yīng)每隔10 min測讀錨頭位移1次；當(dāng)該60 min內(nèi)錨頭位移增量小于2.0 mm時，可視為錨頭位移收斂，否則視為不收斂。預(yù)應(yīng)力錨索現(xiàn)場拉拔試驗(yàn)見圖2。

表3 錨索逐級加載試驗(yàn)分級與錨頭位移觀測時間

(3) 錨索試驗(yàn)中遇到下列情況之一時，應(yīng)終止繼續(xù)加載[22-23]：①從第二級加載開始，后一級荷載產(chǎn)生的單位荷載下的錨頭位移增量大于前一級荷載產(chǎn)生的單位荷載下的錨索位移增量的5倍，即荷載-位移曲線出現(xiàn)明顯的拐點(diǎn)；②油壓表讀數(shù)突然回落，錨頭位移不收斂；③錨索承載體混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，如錨索桿體破壞。

圖2 預(yù)應(yīng)力錨索現(xiàn)場拉拔試驗(yàn)

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 拉拔荷載下單級P-S曲線

從圖3可看出，含砂卵石地層中不同長度的預(yù)應(yīng)力錨索在拉拔荷載下的本級位移變化特征有所差異：

(1) 當(dāng)拉拔荷載低于100 kN時，5根預(yù)應(yīng)力錨索的加載單級位移變化趨勢基本相同，本級位移隨加載荷載的增大保持連續(xù)增長，相同荷載下本級位移和預(yù)應(yīng)力錨索(自由段)的長度基本成正比，此階段可認(rèn)為主要是預(yù)應(yīng)力錨索的自由段彈性位移發(fā)展和變化。隨著荷載進(jìn)一步增加，1號和2號預(yù)應(yīng)力錨索單級位移出現(xiàn)先增加后平穩(wěn)，位移發(fā)展趨勢總體穩(wěn)定可控；3號錨索單級位移先緩慢增加后快速增加，因而在拉拔荷載顯著增大時存在一定的位移控制隱患；4號和5號預(yù)應(yīng)力錨索單級位移在拉拔荷載為錨索軸線拉力標(biāo)準(zhǔn)值NK的80%或100%時呈現(xiàn)快速連續(xù)增加的趨勢，說明4號和5號預(yù)應(yīng)力錨索的安全儲備較低，對于位移控制較為不利。

(2) 結(jié)合表2不難看出，1號和2號錨索的錨固段長度為8.5 m，自由段分別為7.5 m和6.0 m，而1號錨索的本級位移大于2號錨索，說明在錨固段一定的條件下錨索的拉拔位移和其自由段長度緊密相關(guān)。2號和3號預(yù)應(yīng)力錨索的自由段長度相同，但3號錨索的錨固段長度短于2號錨索2 m，造成其在拉拔荷載為錨索軸線拉力標(biāo)準(zhǔn)值NK的120%時出現(xiàn)本級位移明顯增加，和2號錨索位移變化規(guī)律截然不同，說明當(dāng)錨索的錨固段長度減小后，在含砂卵石地層中的錨固力出現(xiàn)一定的折減，在較大拉拔荷載下容易誘發(fā)位移快速發(fā)展。與此同時，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在加載過程中2號錨索的本級位移大于3號錨索，這可能與2號錨索加載初期的層間滑移有關(guān)，因?yàn)?號錨索加載初期的本級位移明顯大于其它錨索。

(3) 相比較3號錨索，減小4號錨索的錨固段長度而增加自由段長度，造成4號預(yù)應(yīng)力錨索在拉拔早期產(chǎn)生快速的本級位移發(fā)展；而當(dāng)縮減5號預(yù)應(yīng)力錨索的自由段長度而保持錨固段長度不變，發(fā)現(xiàn)5號預(yù)應(yīng)力錨索的本級位移曲線相較于4號錨索向右平移，雖然在較大荷載下本級位移依然快速增長，但是提升了一部分所能承受的荷載，本級位移得到了一定的控制，表明減小自由段的長度不僅同步減小了錨索總長度，更使預(yù)應(yīng)力錨索在含砂卵石地層中更好地發(fā)揮錨固作用，這和傳統(tǒng)上預(yù)應(yīng)力錨索在其它地層的錨固特點(diǎn)有所差異。說明含砂卵石地層具有一定的特殊性，使錨索的工作機(jī)制區(qū)別于其它土層，在含砂卵石地層中應(yīng)該嚴(yán)格控制錨索的自由段長度和錨固段長度的比例關(guān)系，防止錨索由于錨固段錨固力不強(qiáng)，自由段彈性位移急劇發(fā)展造成錨索的錨拔失效，危及支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性。

3.2 拉拔荷載下累計(jì)P-S曲線

(1) 如圖4所示，在拉拔荷載下5根預(yù)應(yīng)力錨索的拉拔累計(jì)位移曲線呈現(xiàn)連續(xù)增加的趨勢。對于1號和3號預(yù)應(yīng)力錨索而言，在同級拉拔荷載下，1號預(yù)應(yīng)力錨索的累計(jì)位移大于3號錨索，主要原因在于1號錨索的自由段和錨固段長度分別大于3號錨索1.5 m和2.0 m；但是與此不同的是，2號預(yù)應(yīng)力錨索的累計(jì)位移大于1號錨索，而2號錨索的錨固段和1號錨索相同，且其自由段長度小于1號錨索。此現(xiàn)象應(yīng)結(jié)合4號和5號錨索的累計(jì)位移曲線協(xié)同分析，可以看出當(dāng)在縮減3號錨索錨固段長度0.5 m，而增加自由段長度1.0 m后，其累計(jì)位移明顯大于2號錨索，且發(fā)展快速。相對應(yīng)縮減4號錨索的自由段長度后，5號錨索的位移發(fā)展得到控制，基本在5根錨索中累計(jì)位移最小，但是當(dāng)荷載大于200 kN后，發(fā)生了明顯的位移增加，大于3號錨索。上述表明，在錨索累計(jì)位移隨錨索總長度總體增加而增加的趨勢上，其自由段的長度對累計(jì)位移影響較為明顯，這涉及到在含砂卵石地層中錨索自由段和錨固段協(xié)同工作機(jī)理的問題，具體為不同自由段和錨固段長度比例及嵌入深度下拉拔荷載的傳力機(jī)制及規(guī)律，需要通過進(jìn)一步研究予以分析揭示。在設(shè)計(jì)理念方面應(yīng)該注意在保證發(fā)揮錨固段錨固力的同時，應(yīng)該控制自由段長度對含砂卵石地層預(yù)應(yīng)力錨索的位移發(fā)展影響。

圖4 不同長度預(yù)應(yīng)力錨索拉拔荷載下累計(jì)P-S曲線

(2) 如圖5(a)所示，在連續(xù)拉拔加載下，5根預(yù)應(yīng)力錨索的累計(jì)位移連續(xù)增加，其增長趨勢符合指數(shù)模型，可采用式(1)表達(dá)。其中系數(shù)A、B和C為模型的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，對于本含砂卵石地層而言，可取A為1.268，B為0.042，C取1.124。

y=A+BxC

(1)

式中：y為累計(jì)位移，mm；x為荷載，kN。

(3) 根據(jù)式(1)西北地區(qū)卵石地層預(yù)應(yīng)力錨索的P-S曲線統(tǒng)計(jì)模型及A和B取值，分別對其它已測試錨索的P-S數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合分析驗(yàn)證。如圖5(b)所示，模型擬合結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果基本一致，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)基本位于95%的預(yù)測區(qū)間內(nèi)，說明采用統(tǒng)計(jì)的曲線模型用于同類地層的預(yù)應(yīng)力錨索P-S曲線發(fā)展趨勢預(yù)測分析是適用的。

3.3 加卸載條件下累計(jì)P-S曲線

如圖6所示，5根預(yù)應(yīng)力錨索在加卸載條件下，其累計(jì)位移曲線呈現(xiàn)出一定的差異化：

(1) 當(dāng)拉拔荷載卸載恢復(fù)到初始狀態(tài)，各預(yù)應(yīng)力錨索的拉拔位移不能恢復(fù)到初始狀態(tài)，存在不同的累計(jì)位移，說明經(jīng)歷拉拔加載后各預(yù)應(yīng)力錨索產(chǎn)生了塑性位移或錨固體和含砂卵石的滑移位移，5根預(yù)應(yīng)力錨索卸載后的累計(jì)位移值序列基本等同于極限拉拔荷載條件下的累計(jì)位移序列。

(2) 結(jié)合表4不難看出，除2號錨索由于拉拔荷載較大因而卸載后累計(jì)位移較大之外，4號錨索的卸后累計(jì)位移比達(dá)到59%，在5根錨索中最大。首先說明4號錨索在拉拔加載過程中由于錨固段和含砂卵石地層的界面滑動，產(chǎn)生了較大的不可恢復(fù)性位移；另外，結(jié)合5號預(yù)應(yīng)力錨索的加卸載累計(jì)位移數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)縮減4號錨索自由段長度后，5號錨索卸載后的累計(jì)位移比降低到44%，和1號和3號錨索接近。綜合比較說明，4號錨索還存在自由段鋼絞線錨索的塑性拉伸位移，這對于錨索而言極為不利，容易導(dǎo)致錨索的錨固性能失效。

圖5 預(yù)應(yīng)力錨索P-S曲線模型的回歸分析及檢驗(yàn)

圖6 預(yù)應(yīng)力錨索循環(huán)荷載下P-S曲線

(3) 對于基坑工程或支護(hù)結(jié)構(gòu)而言，完全恢復(fù)到無加載條件不符合工程實(shí)際情況。對于預(yù)應(yīng)力拉錨索的加載-卸載累計(jì)位移曲線分析研究，除了應(yīng)關(guān)注加卸載兩極狀態(tài)下的位移情況外，更應(yīng)注意經(jīng)歷極限加載后恢復(fù)到某一應(yīng)力水平時預(yù)應(yīng)力錨索的位移及力學(xué)特征。

表4 預(yù)應(yīng)力錨索加卸載后累計(jì)位移

3.4 不同錨固段長度的影響及分析

(1) 從上述分析可以得知，含砂卵石地層中預(yù)應(yīng)力錨索的拉拔性能及P-S曲線形態(tài)和其自由段及錨固段長度有關(guān)，為了對其關(guān)聯(lián)性進(jìn)行進(jìn)一步比較分析，分別選取先期試驗(yàn)中自由段長度最長和最短的錨索，即1號和5號錨索，試驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。在增加1號和5號預(yù)應(yīng)力錨索的錨固段長度后，其拉拔加卸載下的位移變化特征發(fā)生了變化。對于不同自由段長度錨索而言，增加錨固段后的力學(xué)性能有所差異。其中，對于1號預(yù)應(yīng)力錨索而言，在其錨固段長度增加至9.5 m(6號錨索)后，其加卸載累計(jì)位移并未明顯降低，而當(dāng)繼續(xù)增加錨固段長度至10.5 m和12.0 m后，錨索的累計(jì)位移明顯降低，8號錨索相較1號錨索在350 kN加載下的累計(jì)位移減小6 mm，同比降低17%。

圖7 不同錨固段長度預(yù)應(yīng)力錨索P-S曲線

(2) 從圖8可以看出，增加1號錨索錨固段長度后，6號—8號錨索的拉拔本級位移明顯降低。值得注意兩點(diǎn)，第一這種本級位移的差異主要體現(xiàn)在較大荷載時(大于150 kN)，表明增加錨固段長度后可以提高錨索結(jié)構(gòu)對較大荷載的位移控制性能；第二當(dāng)拉拔荷載增加至300 kN時，1號和6號預(yù)應(yīng)力錨索的本級位移呈現(xiàn)降低趨勢，但是7號和8號錨索的本級位移表現(xiàn)為快速增加趨勢。此時可能是由于較長的錨固段在含砂卵石間形成的錨固力較大，但是含砂卵石的強(qiáng)度較低，使錨固體周圍的含砂卵石在拉拔荷載下發(fā)生了強(qiáng)度破壞，層間錯動，造成錨索結(jié)構(gòu)出現(xiàn)整體式滑移跡象。因而對于含砂卵石地層而言，在希望通過增加錨固段長度進(jìn)而控制拉拔位移時應(yīng)該考慮含砂卵石地層的巖土性狀和強(qiáng)度，避免材料的浪費(fèi)以及因巖土失效產(chǎn)生的更大問題。

圖8 不同錨固段長度預(yù)應(yīng)力錨索本級P-S曲線

(3) 從圖7(b)可以看出，對于5號預(yù)應(yīng)力錨索而言，減小其錨固段長度2 m后，9號錨索的累計(jì)位移明顯增加，9號錨索相較5號錨索累計(jì)位移增加4.38 mm，增加了21.7%。對于10號錨索而言，其錨固段長度比5號錨索少1 m，其累計(jì)位移沒有明顯增加，相對應(yīng)增加5號錨索的錨固段長度1 m后，11號錨索的累計(jì)位移減小值可以忽略，基本認(rèn)為沒有改善位移發(fā)展。綜合來看，對于例如5號錨索這樣的短錨索而言，由于和含砂卵石地層的接觸面積影響了其抗拔性能，因此當(dāng)在含砂卵石地層中自由段較小時，因錨索錨固段嵌入含砂卵石地層中的深度有限，不能調(diào)用發(fā)揮錨索的錨固性能，此時增加錨固段長度效果甚微。此類短錨索可適當(dāng)性用于局部位置或上層或淺層含砂卵石地層中，但是亦應(yīng)該保證其最短錨固段長度，以防止錨索整體滑移拔出。

綜上所述，含砂卵石地層中的預(yù)應(yīng)力錨索錨固段長度對控制加卸載位移具有不可忽視的作用，而對錨固段長度的設(shè)計(jì)布置應(yīng)該結(jié)合考慮含砂卵石地層的性狀及強(qiáng)度條件，同時防止錨固力不足產(chǎn)生的位移快速發(fā)展，以及錨固力過強(qiáng)而造成的錨索在含砂卵石層間整體滑移。

4 結(jié) 論

(1) 不同長度的預(yù)應(yīng)力錨索在拉拔荷載下本級位移變化特征有所差異。當(dāng)拉拔荷載低于100 kN時，本級位移隨加載荷載的增大保持連續(xù)增長，相同荷載下，在錨固段一定時錨索的拉拔位移和其自由段長度緊密相關(guān)。

(2) 在拉拔荷載下，5根預(yù)應(yīng)力錨索的拉拔累計(jì)位移曲線呈現(xiàn)連續(xù)增加的趨勢。錨索自由段的長度對累計(jì)位移影響較為明顯，應(yīng)該注意自由段長度對含砂卵石地層預(yù)應(yīng)力錨索的位移發(fā)展影響。歸納提出了含砂卵石地層預(yù)應(yīng)力錨索的P-S曲線模型，并對其進(jìn)行了擬合分析驗(yàn)證，擬合分析結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果基本一致，說明可用于同類地層的預(yù)應(yīng)力錨索P-S曲線發(fā)展趨勢預(yù)測分析。

(3) 當(dāng)拉拔荷載卸載恢復(fù)到初始狀態(tài)，各預(yù)應(yīng)力錨索存在不同程度的累計(jì)位移，卸載后的累計(jì)位移值序列基本等同于極限拉拔荷載條件下的累計(jì)位移序列。各預(yù)應(yīng)力錨索經(jīng)歷拉拔加載后產(chǎn)生了塑性位移，或錨固體和含砂卵石的滑移位移；同時還存在自由段鋼絞線的塑性拉伸位移。

(4) 增加預(yù)應(yīng)力錨索的錨固段長度后，其拉拔加卸載下的位移變化特征發(fā)生了變化，但對于不同自由段長度錨索而言，增加錨固段后的力學(xué)性能有所差異。

(5) 對于含砂卵石地層而言，通過增加錨固段長度進(jìn)而控制拉拔位移時應(yīng)該考慮含砂卵石地層的巖土性狀和強(qiáng)度，避免材料的浪費(fèi)以及因巖土失效產(chǎn)生的問題。同時，應(yīng)該嚴(yán)格控制錨索的自由段長度和錨固段長度的比例關(guān)系，防止錨索由于錨固段錨固力不強(qiáng)，自由段彈性位移急劇發(fā)展等造成的錨索錨拔失效，危及支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性。