浸水条件下树脂锚索锚固性能劣化试验研究

钟官峰; 张子洋; 汪波; 刘金炜; 刘锦超; 王智佼

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20230603001

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浸水条件下树脂锚索锚固性能劣化试验研究

论文 | 更新时间：2024-06-26

- 浸水条件下树脂锚索锚固性能劣化试验研究
- Experimental Study on the Deterioration of Anchoring Performance of Resin Anchor Cable under Water Immersion Condition
- 防灾减灾工程学报 2024年44卷第3期页码：568-578
- 作者机构：
  
  1.西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室，四川成都 610031
  2.甘肃长达路业有限责任公司，甘肃兰州 730030
- 作者简介：
  
  钟官峰(1999—)，男，硕士。主要从事隧道与地下空间的研究。E‑mail：sc_zhongguanfeng@163.com
  汪波(1975—)，男，教授，博导，博士。主要从事隧道方面的研究。E‑mail：ahbowang@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(U2034205;51878571)
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20230603001
  中图分类号： U455
- 收稿：2023-06-03，
  
  修回：2023-08-16，
  
  纸质出版：2024-06-25
- 稿件说明：
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钟官峰,张子洋,汪波等.浸水条件下树脂锚索锚固性能劣化试验研究[J].防灾减灾工程学报,2024,44(03):568-578.

ZHONG Guanfeng,ZHANG Ziyang,WANG Bo,et al.Experimental Study on the Deterioration of Anchoring Performance of Resin Anchor Cable under Water Immersion Condition[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(03):568-578.
钟官峰,张子洋,汪波等.浸水条件下树脂锚索锚固性能劣化试验研究[J].防灾减灾工程学报,2024,44(03):568-578. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20230603001.

ZHONG Guanfeng,ZHANG Ziyang,WANG Bo,et al.Experimental Study on the Deterioration of Anchoring Performance of Resin Anchor Cable under Water Immersion Condition[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(03):568-578. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20230603001.

摘要

预应力树脂锚索运用于交通/水工隧道中，服役环境复杂、年限长，富水围岩区段锚固系统面临潮湿环境长期侵蚀，在浅析潮湿环境侵蚀机制基础上，开展室内试验测试树脂锚固剂水中浸泡后力学性能变化，研究浸水条件下树脂锚索锚固性能变化特征。研究结果表明：树脂锚固剂试样具有弱吸水性，水中浸泡后单轴抗压强度、弹性模量及泊松比出现不同比例下降，试样破坏形态以垂直贯通的主裂缝为主，周围分布数目较多的细小裂缝，表面局部出现块状体的脱落与分离；随着水中浸泡时间的增长，树脂锚索锚固试件拉拔破坏模式由混凝土劈裂破坏，出现树脂锚固剂‑锚索黏结失效的索体拔出破坏，平均极限锚固力下降，锚索锚固性能逐渐劣化，试件劈裂破坏时树脂锚固剂‑混凝土界面产生分离，索体拔出破坏时为树脂锚固剂‑锚索界面滑移。研究揭示了隧道潮湿环境下树脂锚索锚固性能劣化规律现象，有助于加深对预应力树脂锚固系统后期稳定性变化的认知。

Abstract

Pre-stressed resin anchor cables are used in transportation/hydraulic tunnels

which have a complex service environment and long service life. The anchoring system in the water-rich surrounding rock section faces long-term erosion in a humid environment. Based on the analysis of the erosion mechanism in a humid environment

indoor experiments were conducted to test the mechanical properties of resin anchoring agent samples after immersion in water

and to study the characteristics of changes in anchoring performance. The results showed that resin anchoring agent samples had weak water absorption. The uniaxial compressive strength

elastic modulus and Poisson's ratio decreased to varying degrees after soaking in water. The failure modes of the samples were mainly vertically connected main cracks

with a large number of small cracks distributed around them

and local block-like detachment and separation on the surface. With the increase of soaking time

the pullout failure mode of samples changed from concrete splitting to the failure of resin anchoring agent-anchor bond

resulting in the failure of the cable body to pullout. The average ultimate anchoring force decreased

and the anchoring performance of resin anchor cable gradually deteriorated. The interface between resin anchoring agent and concrete separated during samples' splitting failure. The interface between resin anchoring agent and cable slid during cable's pullout failure. The study reveals the deterioration pattern of anchoring performance of resin anchor cables in humid tunnel environment

which helps to deepen the understanding of stability changes of pre-stressed resin anchoring systems in later stages.

关键词

Keywords

references

戴永浩，陈卫忠，田洪铭，等 . 大梁隧道软岩大变形及其支护方案研究［J］. 岩石力学与工程学报， 2015 ， 34 （增2 ）： 4149 ‑ 4156 .

Dai Y H ， Chen W Z ， Tian H M ， et al . Study of large deformation and support measures of Daliang tunnel with soft surrounding rockmass ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2015 ， 34 （ Sup2 ）： 4149 ‑ 4156 . （in Chinese）

钟祺，王小龙，何金宝 . 大断面软岩隧道双层初期支护分部施工技术［J］. 施工技术， 2016 ， 45 （ 1 ）： 92 ‑ 94 .

Zhong Q ， Wang X L ， He J B . Construction technology of double‑layer supporting measures of large section soft rock tunnel ［J］. Construction Technology ， 2016 ， 45 （ 1 ）： 92 ‑ 94 . （in Chinese）

孙钧，江宇，李宁，等 . 滇中引水工程海东隧洞围岩“小变形”试验段前期研究——兼及采用普通预应力锚索的风险与对策［J］. 隧道建设（中英文）， 2022 ， 42 （ 8 ）： 1321 ‑ 1330 .

Sun J ， Jiang Y ， Li N ， et al . Preliminary study on trial section with “small deformation” surrounding rock of Haidong water conveyance tunnel of central Yunnan water diversion project： risks and countermeasures for using ordinary prestressed anchor cables ［J］. Tunnel Construction ， 2022 ， 42 （ 8 ）： 1321 ‑ 1330 . （in Chinese）

汪波，郭新新，何川，等 . 当前我国高地应力隧道支护技术特点及发展趋势浅析［J］. 现代隧道技术， 2018 ， 55 （ 5 ）： 1 ‑ 10 .

Wang B ， Guo X X ， He C ， et al . Analysis on the characteristics and development trends of the support technology of high ground stress tunnels in China ［J］. Modern Tunnelling Technology ， 2018 ， 55 （ 5 ）： 1 ‑ 10 . （in Chinese）

汪波，王振宇，郭新新，等 . 软岩隧道中基于快速预应力锚固支护的变形控制技术［J］. 中国公路学报， 2021 ， 34 （ 3 ）： 171 ‑ 182 .

Wang B ， Wang Z Y ， Guo X X ， et al . Deformation control technology based on fast‑prestressed anchor support in soft rock tunnel ［J］. China Journal of Highway and Transport ， 2021 ， 34 （ 3 ）： 171 ‑ 182 . （in Chinese）

王志坚 . 郑万高铁隧道大断面机械化施工关键技术研究［J］. 隧道建设（中英文）， 2018 ， 38 （ 8 ）： 1257 ‑ 1270 .

Wang Z J . Research on key technology of large cross-sectional mechanized construction of Zhengzhou-Wanzhou high‑speed railway tunnel ［J］. Tunnel Construction ， 2018 ， 38 （ 8 ）： 1257 ‑ 1270 . （in Chinese）

陶志刚，任树林，王丰年，等 . 高地应力软岩隧道围岩大变形NPR锚索控制方法研究［J］. 隧道建设（中英文）， 2020 ， 40 （增2 ）： 82 ‑ 92 .

Tao Z G ， Ren S L ， Wang F N ， et al . Research on NPR anchor cable support scheme for large deformation of surrounding rock in high‑ground stress soft rock tunnel ［J］. Tunnel Construction ， 2020 ， 40 （ Sup2 ）： 82 ‑ 92 . （in Chinese）

汪波，喻炜，訾信，等 . 软岩大变形隧道不同支护模式的合理性探讨——以木寨岭公路隧道为例［J］. 隧道建设（中英文）， 2023 ， 43 （ 1 ）： 36 ‑ 47 .

Wang B ， Yu W ， Zi X ， et al . Rationality of various support types of Muzhailing highway tunnel in soft rocks with large deformation ［J］. Tunnel Construction ， 2023 ， 43 （ 1 ）： 36 ‑ 47 . （in Chinese）

康红普，崔千里，胡滨，等 . 树脂锚杆锚固性能及影响因素分析［J］. 煤炭学报， 2014 ， 39 （ 1 ）： 1 ‑ 10 .

Kang H P ， Cui Q L ， Hu B ， et al . Analysis on anchorage performances and affecting factors of resin bolts ［J］. Journal of China Coal Society ， 2014 ， 39 （ 1 ）： 1 ‑ 10 . （in Chinese）

康红普，林健，吴拥政，等 . 锚杆构件力学性能及匹配性［J］. 煤炭学报， 2015 ， 40 （ 1 ）： 11 ‑ 23 .

Kang H P ， Lin J ， Wu Y Z ， et al . Mechanical performances and compatibility of rock bolt components ［J］. Journal of China Coal Society ， 2015 ， 40 （ 1 ）： 11 ‑ 23 . （in Chinese）

Cao C ， Ren T ， Zhang Y D ， et al . Experimental investigation of the effect of grout with additive in improving ground support ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences ， 2016 ， 85 ： 52 ‑ 59 .

张明， Cao Chen ，张怀东，等 . 树脂锚固剂中添加不同钢质骨料对锚固力的影响［J］. 煤炭学报， 2019 ， 44 （ 6 ）： 1690 ‑ 1697 .

Zang M ， Cao C ， Zhang H D ， et al . Effect of anchoring force by adding steel aggregate in resin anchoring agent ［J］. Journal of China Coal Society ， 2019 ， 44 （ 6 ）： 1690 ‑ 1697 . （in Chinese）

贾后省，王璐瑶，刘少伟，等 . 巷道含水软岩顶板锚索树脂锚固增效方法［J］. 岩石力学与工程学报， 2019 ， 38 （ 5 ）： 938 ‑ 947 .

Jia H S ， Wang L Y ， Liu S W ， et al . A method for improving the anchorage effect of the resin‑anchored cable bolts in roadway roof with water‑bearing soft rock ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2019 ， 38 （ 5 ）： 938 ‑ 947 . （in Chinese）

贺德印，刘少伟，贾后省，等 . 锚索偏心树脂锚固特征分析及锚固剂推送限位装置设计［J］. 岩石力学与工程学报， 2023 ， 42 （ 3 ）： 708 ‑ 723 .

He D Y ， Liu S W ， Jia H S ， et al . Analysis of eccentric resin anchoring characteristics for cable bolts and the design of pushing and limiting device for resin cartridges ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2023 ， 42 （ 3 ）： 708 ‑ 723 . （in Chinese）

刘少伟，贺德印，付孟雄，等 . 树脂锚固剂搅拌过程仿真及高效搅拌构件优化实验［J］. 煤炭学报， 2020 ， 45 （ 9 ）： 3073 ‑ 3086 .

Liu S W ， He D Y ， Fu M X ， et al . Numerical simulation of mixing process of resin grout and optimization experiment of high‑efficiency mixing component ［J］. Journal of China Coal Society ， 2020 ， 45 （ 9 ）： 3073 ‑ 3086 . （in Chinese）

范世平，陈越粤，崔丹，等 . 耐高温树脂锚固剂的可行性研究［J］. 煤炭科学技术， 1997 ， 25 （ 9 ）： 17 ‑ 20 .

Fan S P ， Chen Y Y ， Cui D ， et al . Feasibility study on high‑temperature resistant resin anchoring agent ［J］. Coal Science and Technology ， 1997 ， 25 （ 9 ）： 17 ‑ 20 . （in Chinese）

郝佩，苏学贵，刘强，等 . 高温下树脂锚固材料锚固性能研究［J］. 矿业研究与开发， 2018 ， 38 （ 10 ）： 43 ‑ 46 .

Hao P ， Su X G ， Liu Q ， et al . Study on anchorage properties of resin anchorage materials at high temperature ［J］. Mining Research and Development ， 2018 ， 38 （ 10 ）： 43 ‑ 46 . （in Chinese）

苏学贵，杜献杰，张锁，等 . 树脂锚固材料的高温锚固特性及其受热解影响的CT分析［J］. 岩石力学与工程学报， 2016 ， 35 （ 5 ）： 964 ‑ 970 .

Su X G ， Du X J ， Zhang S ， et al . Anchoring properties and CT analysis affected by the pyrolysis of the resin anchoring material at high temperature ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2016 ， 35 （ 5 ）： 964 ‑ 970 . （in Chinese）

胡滨，康红普，林健，等 . 水对树脂锚杆锚固性能影响研究［J］. 煤矿开采， 2013 ， 18 （ 5 ）： 44 ‑ 47，51 .

Hu B ， Kang H P ， Lin J ， et al . Influence of water on anchorage properties of resin bolt ［J］. Coal Mining Technology ， 2013 ， 18 （ 5 ）： 44 ‑ 47，51 . （in Chinese）

胡滨，康红普，林健，等 . 温度对树脂锚杆锚固性能影响研究［J］. 采矿与安全工程学报， 2012 ， 29 （ 5 ）： 644 ‑ 649 .

Hu B ， Kang H P ， Lin J ， et al . Study on influence of temperature on anchorage performance of resin anchored bolt ［J］. Journal of Mining & Safety Engineering ， 2012 ， 29 （ 5 ）： 644 ‑ 649 . （in Chinese）

王智佼，郭新新，于家武，等 . 隧道锚孔出水下树脂锚索锚固性能与提升技术研究［J］. 防灾减灾工程学报， 2023 ， 43 （ 1 ）： 97 ‑ 106 .

Wang Z J ， Guo X X ， Yu J W ， et al . Study on anchoring performance and lifting technology of resin anchor cable when the tunnel anchor hole is flowing ［J］. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering ， 2023 ， 43 （ 1 ）： 97 ‑ 106 . （in Chinese）

查文华，王京九，华心祝，等 . 锚杆锚固性能及界面力学特性研究综述［J］. 人民长江， 2021 ， 52 （ 11 ）： 161 ‑ 168 .

Zha W H ， Wang J J ， Hua X Z ， et al . Review on bolt anchorage system and interface mechanical properties ［J］. Yangtze River ， 2021 ， 52 （ 11 ）： 161 ‑ 168 . （in Chinese）

王艳磊，唐建新，江君，等 . 水‑岩化学作用下灰砂岩的力学特性与参数损伤效应［J］. 煤炭学报， 2017 ， 42 （ 1 ）： 227 ‑ 235 .

Wang Y L ， Tang J X ， Jiang J ， et al . Mechanical properties and parameter damage effect of malmstone under chemical corrosion of water‑rock interaction ［J］. Journal of China Coal Society ， 2017 ， 42 （ 1 ）： 227 ‑ 235 . （in Chinese）

于家武，郭新新 . 木寨岭公路隧道复合型大变形控制技术与实践［J］. 隧道建设（中英文）， 2021 ， 41 （ 9 ）： 1565 ‑ 1576 .

Yu J W ， G X X . Composite large deformation control techniques for Muzhailing highway tunnel ［J］. Tunnel Construction ， 2021 ， 41 （ 9 ）： 1565 ‑ 1576 . （in Chinese）

王腾 . 水作用下树脂锚固界面粘结弱化机理研究［D］. 徐州：中国矿业大学， 2016 .

Wang T . Study on adhesion and weakening mechanism of epoxy bonded bolt system interface under the action of water ［D］. Xuzhou ： China University of Mining and Technology ， 2016 . （in Chinese）

刘小虎，姚直书，程桦，等 . 高地温对锚固剂性能影响规律及配比优化研究［J］. 采矿与安全工程学报， 2023 ， 40 （ 2 ）： 274 ‑ 283 .

Liu X H ， Yao Z S ， Chen H ， et al . Study on the influence of high ground temperature on the properties of anchorage agent and its ratio optimization ［J］. Journal of Mining & Safety Engineering ， 2023 ， 40 （ 2 ）： 274 ‑ 283 . （in Chinese）

刘少伟，何亚飞，付孟雄，等 . 矿用树脂锚固剂固胶比与锚固性能关系［J］. 煤炭学报， 2021 ， 46 （ 12 ）： 3819 ‑ 3832 .

Liu S W ， He Y F ， Fu M X ， et al . Relationship between catalyst‑resin mastic ratio and anchoring performance of mineral resin grout ［J］. Journal of China Coal Society ， 2021 ， 46 （ 12 ）： 3819 ‑ 3832 . （in Chinses）

李英勇，张思峰 . 岩土预应力锚固结构服役寿命研究［J］. 岩土力学， 2012 ， 33 （ 12 ）： 3704 ‑ 3708 .

Li Y Y ， Zhang S F . Study of service life of geotechnical prestressed anchorage structure ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2012 ， 33 （ 12 ）： 3704 ‑ 3708 . （in Chinese）

岩石物理力学性质试验规程第19部分：岩石单轴压缩变形试验： DZ/T 0276.19—2015 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2015 .

杜云楼 . 全长锚固系统力学行为及承载特性研究［D］. 太原：太原理工大学， 2021 .

Du Y L . Research on mechanical behaviors and bearing characteristics of fully grouted anchorage system ［D］. Taiyuan ： Taiyuan University of Technology ， 2021 . （in Chinese）

薛亚东，黄宏伟 . 锚索锚固力影响因素的试验分析研究［J］. 岩土力学， 2006 ， 27 （ 9 ）： 1523 ‑ 1526 .

Xue Y D ， Huang H W . Experimental study on affect factors on anchoring force of cable bolts ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2006 ， 27 （ 9 ）： 1523 ‑ 1526 . （in Chinese）

冯禹杰，吴备创，张圣帅 . 锚杆局部黏结‑滑移特性与围岩的相关性研究［J］. 矿业研究与开发， 2021 ， 41 （ 9 ）： 68 ‑ 73 .

Feng Y J ， Wu B C ， Zhang S S . Study on the correlation between the local bond and slip characteristics of bolt with the surrounding rocks ［J］. Mining Research and Development ， 2021 ， 41 （ 9 ）： 68 ‑ 73 . （in Chinese）

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