一种服役岩土锚固结构工程性能退化加速试验方法与流程

技术特征：
1.一种服役岩土锚固结构工程性能退化加速试验方法，其特征在于，包括下述步骤：s1：制作若干组锚固单元体试样；s2：选取第一组锚固单元体试样，按设定的荷载循环、温度循环和干湿循环的幅值和周期，对试样开展不同时间t
a
的室内人工加速退化试验；s3：第一组锚固单元体试样在室内人工加速退化环境下退化至设定试验时间t
a
后，对第一组锚固单元体试样开展拉拔测试，以此获取室内加速退化试验时间t
a
下的岩/土坯
‑
锚固体界面剪应力τ
‑
剪切位移s曲线，进一步分析室内人工加速退化环境下不同试验时间t
a
的锚
‑
土界面各个力学性能参数，基于最小二乘法等回归分析方法，分别对锚
‑
土界面各个力学性能参数与室内加速退化试验时间t
a
关系曲线进行拟合，得到回归模型参数，建立室内人工加速退化环境下锚
‑
土界面各个力学性能参数的加速退化模型；s4：搭建现场暴露试验场地，选取第二组锚固单元体试样分层埋置到现场暴露试验场中，沿着深度方向依次布置土压力盒、第二含水率传感器和温度传感器，构建锚固工程参照物；s5：每隔一单元预设时间段δt
b
，从现场暴露试验场地中挖出若干个第二组锚固单元体试样，对第二组锚固单元体试样开展拉拔测试，分析现场暴露环境中不同试验时间t
b
的锚
‑
土界面各个力学性能参数，选用与s3相同的回归模型和回归分析方法，分别对锚
‑
土界面各个力学性能参数与现场暴露试验时间t
b
关系曲线进行拟合，得到回归模型参数，建立现场暴露环境下锚
‑
土界面各个力学性能参数的自然退化模型；s6：结合室内人工加速退化环境下的锚
‑
土界面各个力学性能参数加速退化模型和现场暴露环境下锚
‑
土界面各个力学性能参数自然退化模型，计算出锚
‑
土界面各个力学性能参数在现场暴露环境和室内人工加速环境下的第一退化时间相似关系λ
a
＝(λ
a1
,λ
a2
,
…
,λ
ai
,
…
,λ
an
)
t
，其中λ
ai
为第i个锚
‑
土界面力学性能参数对应的第一退化时间相似关系；t表示矩阵转置；s7：选取已服役了不同年限t
n
的既有岩土锚固结构，获取不同服役年限t
n
下的锚杆拉拔荷载p
‑
位移s曲线；s8：对不同服役年限t
n
下的锚杆拉拔荷载p
‑
位移s曲线进行反演分析，得到现场服役条件下锚
‑
土界面各个力学性能参数，分别计算得到现场服役和室内人工加速环境条件下锚
‑
土界面各个力学性能参数的第二退化时间相似关系λ
b
＝(λ
b1
,λ
b2
,
…
,λ
bi
,
…
,λ
bn
)
t
；s9：分别对锚
‑
土界面各个力学性能参数对应的第二退化时间相似关系λ
b
与第一退化时间相似关系λ
a
进行统计分析，取λ
b
与λ
a
的平均值，得到修正后的各个力学性能参数的第三退化时间相似关系λ
c
＝(λ
c1
,λ
c2
,
…
,λ
ci
,
…
,λ
cn
)
t
；s10：将不同锚
‑
土界面力学性能参数对应的第三退化时间相似关系λ
c
代入到s3中建立的室内人工加速退化环境下锚
‑
土界面力学性能参数的加速退化模型中，获得服役岩土锚固结构锚
‑
土界面各个力学性能参数自然退化模型。2.根据权利要求1所述的一种服役岩土锚固结构工程性能退化加速试验方法，其特征在于，所述服役岩土锚固结构锚
‑
土界面各个力学性能参数自然退化模型可应用于预测服役条件下岩土锚固结构的锚
‑
土界面力学性能退化规律和岩土锚固结构承载性能退化规律，分析评价服役条件下岩土锚固工程的耐久性。3.根据权利要求1所述的一种服役岩土锚固结构工程性能退化加速试验方法，其特征
在于，所述力学性能参数包括剪切刚度k0、极限剪切强度τ
f
、极限位移s
f
和残余剪切强度τ
r
；所述室内人工加速退化试验的荷载循环、温度循环和干湿循环的幅值和频率均高于服役岩土锚固结构的实际服役环境条件。4.根据权利要求1所述的一种服役岩土锚固结构工程性能退化加速试验方法，其特征在于，所述s4中的现场暴露试验场地和不同服役年限t
n
的既有岩土锚固结构位于相同区域，现场暴露试验场地和服役岩土锚固工程的水文条件相同、土壤环境条件相同或土/岩质分类相同、环境温度的偏差不超过5℃、环境湿度的偏差不超过10％rh。5.根据权利要求1所述的一种服役岩土锚固结构工程性能退化加速试验方法，其特征在于，所述单元预设时间段δt
b
的范围为3～6个月；所述获得第一退化时间相似关系λ
a
＝(λ
a1
,λ
a2
,
…
,λ
ai
,
…
,λ
an
)
t
的方法如下：当锚
‑
土界面力学性能参数在室内人工加速环境和现场暴露环境中都退化到相同预设值时，对应的试验时间分别为t
a
和t
b
，则力学性能参数在两种环境下的第一退化时间相似关系λ
a
为：λ
a
＝t
b
/t
a (1)得到锚
‑
土界面各个力学性能参数在室内人工加速环境和现场暴露环境下的第一退化时间相似关系λ
a
＝(λ
a1
,λ
a2
,
…
,λ
ai
,
…
,λ
an
)
t
；其中λ
ai
是指对第i个锚
‑
土界面力学性能参数的不同预设值对应的第一退化时间相似关系的平均值。6.根据权利要求1所述的一种服役岩土锚固结构工程性能退化加速试验方法，其特征在于，所述获得第二退化时间相似关系λ
b
的方法如下：步骤a：依据第一退化时间相似关系λ
a
＝(λ
a1
,λ
a2
,
…
,λ
ai
,
…
,λ
an
)
t
，在区间(0.5λ
a
,1.5λ
a
)内随机生成m个样本向量λ
d,j
(j＝1,2,
…
,m)；步骤b：将产生的样本向量λ
d,j
(j＝1,2,
…
,m)和已知既有岩土锚固结构服役时间t
n
，代入λ＝t
n
/t
a
，其中λ＝λ
d,j
；计算出室内加速退化试验对应的时间t
a
，将t
a
代入室内人工加速环境下的加速退化模型，得到既有岩土锚固结构的现时锚
‑
土界面各力学性能参数值；步骤c：将既有岩土锚固结构的现时锚
‑
土界面各力学性能参数值代入界面剪切模型，确定界面剪切模型参数，建立既有岩土锚固结构现时锚
‑
土界面剪切模型；步骤d：基于荷载传递法或数值分析方法，利用建立的现时锚
‑
土界面剪切模型，计算得到既有岩土锚固结构锚杆拉拔荷载p
‑
位移s预测曲线；步骤e：基于不同服役期t
n
锚杆拉拔荷载p
‑
位移s预测曲线与实测曲线贴合度最佳原则，分析获得最准确的样本向量λ
d
，λ
d
即为第二退化时间相似关系λ
b
。

技术总结
本发明公开了一种服役岩土锚固结构工程性能退化加速试验方法，其步骤包括：利用提出的可控制荷载循环、温度循环和干湿循环等环境条件的锚


技术研发人员：陈昌富 朱世民 毛凤山 蔡焕 李伟 吕晨阳
受保护的技术使用者：湖南大学
技术研发日：2021.08.20
技术公布日：2021/11/21