水利工程岩土工程试验分析

水利工程岩土工程试验分析

梁俊远

深圳市水务工程检测有限公司 广东 深圳 518000

摘要：本文对水利工程岩土工程试验进行了分析，以了解水利工程岩土性质。在测试过程中，使用了锚杆拉拔试验法，重点观察了锚固体与岩体之间的粘结性。试验取得了显著效果，能够为有关人员掌握水利项目岩土结构稳定性、制定合理施工组织方案提供参考价值。本文撰写也为工程质量检测工作提供了技术支持。

关键词：水利工程：岩土工程；试验分析

前言：水利工程与国计民生密切相关，在水利项目岩土工程施工中，相关人员应关注岩土地层的具体情况，并采取有效的质量控制方法，以降低土层塑性指数、风化岩层和锚杆蠕变特性对项目施工质量造成的影响。新时期，水利工程施工项目增加，开展岩土工程试验分析，了解锚固体与边坡岩体之间的粘结性能变得尤为重要。相关工作也是水务工程检测的重要组成部分，对提升项目施工稳定性产生了积极影响。

1试验目的与原理

1.1目的

以锚杆拉拔试验明确水岩土工程中锚固体与边坡岩体之间的粘结性能。

1.2试验原理

针对水利工程岩土施工而言，其锚固体的选择方案较多，锚杆锚固力的计算方法随着锚固体形式的不同表现出明显的差异化特征。以圆柱形锚杆为例，其锚固力主要来源于底座面承载力与周围地层的摩擦力。在具体的岩土试验中，锚杆极限锚固力应满足一下公式：

公式中，L表示岩土中锚固体长度；d为锚固体直径；qs表示锚固体结构表面与周围岩土之间的极限粘结强度。

在试验开展过程中，为得到锚固体极限抗拔力指标，相关人员需要根据研究进度和项目实际情况增加锚杆体的截面面积。在试验开展过程中，有时也会对锚杆施加循环荷载，以了解锚杆在不同荷载情况下出现的弹性位移和水平位移，通过对试验数据的分析，可得到锚固体与边坡岩体之间的粘结性能^[1]。

2试验准备工作

为确保岩土工程试验按期完成，需要做好试验前准备工作，确定试验小组成员，由组长制定阶段任务，并做好人员分配。试验小组共计4名人员，相关人员均掌握水利工程岩土相关基础知识，并具有较强的团队合作意识。期间对试验注意事项进行了明确，例如，在安装拉拔设备时，需要严格控制偏心受拉的情况出现；注重对锚杆进行匀速加载，其速率的增加标准是10kN/mirI；尽量减少破坏性试验操作；对千斤顶固定情况进行检查，确保安全保护措施落实到位。

试验工作计划如下：一是，做好现场调查，收集相关材料；二是对试验的具体事项进行讨论，并制定详细方案；三是准备试验器材与设备，完成试样制备、设备安装工作；四是，做好仪器拆除与卸载工作，并对数据资料进行整理与分析；五是撰写试验报告，并对报告的主要内容进行审核。本次试验使用的主要仪器与设备见表1：

表 1 锚杆拉拔试验仪器与设备详情表

3试验方法与步骤

3.1方法

以锚杆轴力拉拔试验，检测水利工程岩土基本情况。本次试验开展过程中，为确保试验数据准确，相关人员对试验锚杆的极差进行了严格规范，当极限抗拔承载力极差不超过其平均值的30%时，则试验中锚杆极限抗拔承载力的标准值即为平均值；当极差超过平均值的30%时，相关人员应增加锚杆数量，并对极差值偏大的原因进行分析。在安装待测量锚杆时，应使用砂浆将锚杆口抹平。同时在锚杆尾部增加垫板，并使用千斤顶，将锚杆外端与千斤顶固定起来，安装位移测量设备。随后，对手动油压泵进行加压，并在油压泵上读取相关数值，参考活塞面积，对锚杆承受的拉拔力进行换算，同时获取锚杆尾部的位移情况。

3.2步骤

3.2.1选择试验组件

相关人员应明确试验锚杆的基本情况，通过新工艺、材料和技术，对试验步骤进行优化，选择的锚杆应为无锚固岩土工程经验的锚杆。本次试验使用的锚杆为一级边坡锚杆。在试验中，严格按照锚杆轴力拉拔试验规范开展，并对试验数据进行记录。

锚杆抗拔试验需要在岩土工程锚固段注浆固结体强度达到15MPa后开展。由于该水利工程岩土施工采用的是C25等级的混凝土，因此，在混凝土强度等级达到19MPa时，方可组织相关试验。需要特别指出的是，试验中，选择的锚杆边坡位置应具有较强的代表性，试验锚杆适宜应用在自由段与锚固段，以消除自由段摩擦阻力。

3.2.2设备安装

在试验设备安装前，相关人员需要做好试验场地的准备工作，通过场地平整，以调整锚杆得到具体方向。场地调整完成后，需要安装液压千斤顶与横梁结构。随后安装测量系统，调整好压力表和百分表，将数值调整到零。

4结果分析

4.1荷载变化

岩土工程试验采用了分级单循环加载法，对加荷载前后的变形量进行记录，攻击采取了六次循环荷载，通过与初始荷载量的对比，明确具体的变形量参数。

在初始荷载情况下，相关人员需要对位移基准值进行测读，每次测读时间为3次，每间隔5min对相关数据进行记录。在试验过程中，相关人员根据实际需要将锚头位移的基准值进行测读，当基准值每间隔5min读书均相同时，则将这一数值作为锚头位移的基准值。试验中，每级加载量均为设计极限值的1/9，共计分6级加载，具体操作中，相关人员可根据试验情况，对其进行必要调整。

本次测量中，对锚固体载荷情况进行了重点观察，所有观测时间内，锚固头位移增量均小于0.1mm。试验过程中，相关人员对锚头位移量进行了严格监测，在观测时间内，锚头位移增加量均＜0.1mm。试验过程中，相关人员对锚固件荷载进行增加，试验期间未发生停止加载的情况，并且在最大荷载条件下，锚杆的主体应力在极限标准值的80%左右。本次试验开展中，也遇到严重不良问题。例如，相关人员在对第二级载荷进行加载时，后一级荷载发生后，其锚头位置的实际位移量超过了前一级产生的增量，当超过其增量的2倍时，应重点做好荷载监控工作。同时，也发生了锚头位移不收敛、杆体破坏严重与锚头总位移量超过设计允许值的情况^[2]。

4.2荷载测量

在荷载的测量中，相关人员根据《岩土工程勘察规范》（GB50021~2001）使用了测力计和力传感器，以直接测量的方式，对相关数值进行获取。为确保测量结果准确性，对测力计和油压传感器的测量误差值进行了规范，其误差应在1%之内，最大检测荷载在量程的80%以内，压力表的精度达到了0.4级。对本项目施工中，岩土荷载情况进行测量，其荷载值达到了8kN·m²。

4.3位移测量

对位移测量结果的获取，使用了测量仪，其最大位移传感器的量程应超过30mm。在测量过程中，应严格控制误差。一般情况下，其标准误差值为0.1%FS，分辨率应达到0.01mm。经过测量后，该水利工程岩土工程中锚固体最大位移量为8.6mm，与项目施工要求相符合。

结束语：综上所述，本文以试验法，对工程岩土项目进行了检测，描述了锚杆拉拔试验在岩土工程质量控制中的应用价值。研究过程中，对试验目的、方法、关键步骤和结果进行了说明，并测量了岩土工程中，锚固体荷载与位移情况。本文研究不仅能够为行业有关检测工作提供参考，而且有利于提高水利工程质量，强化有关人员对基础岩土的试验检测能力。

参考文献：

[1]李义方.岩土工程中基于水利工程施工技术的研究[J].工程技术研究,2019,4(16):3.

[2]王迪.水利水电工程的地基基础岩土试验检测技术[J].产城：上半月,2020(4):1.