夯土介质中基于PS浆液的楠竹锚杆锚固特性*

张景科 王 南 樊 孟 谌文武 李最雄 张 帅

ZHANG Jingke① WANG Nan① FAN Meng① CHEN Wenwu① LI Zuixiong② ZHANG Shuai①



夯土介质中基于PS浆液的楠竹锚杆锚固特性*

张景科①王 南①樊 孟①谌文武①李最雄②张 帅①

基于PS溶液的楠竹锚杆锚固系统在夯筑土遗址加固中得到了成功的应用，然而其锚固机理研究还未开展。运用室内物理模型试验，针对该锚固系统开展了拉拔测试与杆体-浆体界面应变监测，研究了该锚固系统的锚固性能与破坏模式、杆体-浆体界面剪应变分布与传递特征。试验结果表明基于PS-F浆液锚固系统和基于PS-(C+F)浆液锚固系统均为杆体-浆体界面失效模式，极限锚固力分别为10～15kN和8～16kN； 锚固系统均具有较强的延性； 在荷载进程中杆体-浆体界面的应变分布具有单峰值及双峰值特点，荷载增加时界面应力向锚固末端传递、压应力出现在锚固段末端及峰值局部出现在末端等特征。研究结论表明，锚固系统的力学性能适用于夯筑土遗址加固，但在杆材耐久性和完整性保证方面还需要进一步探究。

夯筑土遗址 楠竹锚杆 PS浆液 极限锚固力 界面应力分布

ZHANG Jingke①WANG Nan①FAN Meng①CHEN Wenwu①LI Zuixiong②ZHANG Shuai①

0 引 言

夯筑土遗址是我国土遗址的重要建造类型之一，是自新石器时期以来不同时期遗存下来的文化遗产，具有重大历史、科学、艺术与社会价值(李最雄等， 1995)。在我国西北干旱半干旱地区中，夯筑土遗址在数量、规模和保存现状上优于其他土遗址类型，如史前考古遗址、不同时期的长城及其构筑物、佛寺遗址、墓葬遗址及故城遗址等。基于文物古迹“不改变原状、最低限度干预、使用恰当的保护技术”的保护原则，在夯筑土遗址保护加固中，全长黏结型锚杆锚固技术得到了广泛的应用(王旭东， 2010)。通过锚固系统，将外倾体与遗址母体紧紧地连锁在一起，依靠锚固系统的抗剪强度传递外倾体的拉力，达到改善遗址体应力状态与限制变形的目的。而抗剪强度通常取决于锚杆与浆体界面及浆体与土体界面。

楠竹是我国南方地区常见的天然建筑材料，也是历史上古建筑和简牍的重要原材料(Tripura et al.，2014)。基于出土简牍所反映出楠竹的耐久性，加之轻质、抗拉性能强、取材易、造价低等特点，夯筑土遗址保护加固中引入了楠竹作为锚固杆体和夯筑加筋体。在实际应用中，一种方式是直接利用天然产的楠竹作为杆体，另外一种方式是对楠竹进行二次加工处理，如楠竹加筋复合锚杆(包括加钢绞线和钢筋两种类型)(任非凡等， 2009； 张虎元等， 2011； 张景科等， 2014)、土工长丝锚杆(毛筱霏等， 2008； 呼喜锋等， 2009)及劈裂后直接作为加筋体。对于后者的研究较为深入，在杆材特征及性能、极限锚固性能、剪滞模型及应力传递与响应特征方面取得了极大的进展，初步研究表明其锚固机理与其他岩土工程或混凝土工程中基于水泥砂浆和树脂浆液的金属锚杆、玻璃纤维增强塑料杆材全长黏结型锚固系统具有一定的差异，尤其在锚固系统内部界面的力学分布与传递，目前在理论上还未得到突破。对于前者，除了针对生土遗址中极限锚固力研究(孙满利等， 2011)外，基本还处于加固实践应用阶段。而单纯依赖实践经验的锚固设计已无法满足目前大规模夯筑土遗址保护加固的科学化需求，锚固机理的研究成为科学化保护加固的核心。在锚固浆液选用上，基于兼容性的考量，其他岩土工程中成熟应用的水泥砂浆和树脂浆液不适宜于夯筑土遗址(Bui et al.，2009)。目前，应用于夯筑土遗址锚固用的浆液主要有基于PS的浆液(孙满利等， 2011)、改性黄土浆液(毛筱霏等， 2008)、水硬性石灰浆液(赵林毅等， 2011)。其中，基于高模数硅酸钾(PS)的浆液首先在土遗址裂隙灌浆中得到了成功的应用，研究表明(杨涛等， 2005， 2009)，浆体在物理力学性质及耐久性方面与遗址土体具有很好的兼容性，从而推广至夯筑土遗址锚固中。目前，基于PS浆液的楠竹锚杆锚固系统在夯筑遗址中的锚固性能的基础性研究尚未开展，成为制约评价其锚固效果的瓶颈。

为克服现场试验对于遗址体带来的损伤以及现场试验条件的不确定性，本文设计室内物理模拟拉拔试验，系统研究夯筑土遗址中基于PS浆液的楠竹锚杆锚固性能，以期查明其破坏模式、极限锚固性能、界面力学特性并评估其优劣性。

1 试验方案

1.1 试验材料

主要有楠竹、夯土、PS溶液、粉煤灰(简称F)、粉土(简称C)、硬质PVC管、应变片、导线及相应的粘贴与保护材料、实验室用水等。其中，夯土取自坍塌遗址土，依据击实试验成果在PVC管中夯筑而成，性能与甘肃省武威市古浪县圆墩段明长城遗址夯土对比(表1)。PS溶液是广泛应用于土遗址加固的高模数硅酸钾溶液，由甘肃省文物保护修复中心所生产，模数为3.8，浓度为12%； 粉煤灰购自兰州火电厂； 粉土同夯土原料； 楠竹和PVC管购买自本地市场，尽量保证所购买楠竹的杆径相同，楠竹的基本物理性质(表2)； 应变片及其连接、黏结、保护材料均购买自中航电测； 试验用水来自于实验室供水系统，符合实验室用水国家标准(GBT6682-2008)。浆液配比是根据锚固施工理想浆液流动度240mm的标准确定的。

表1 遗址夯土与室内模型夯土物理力学参数对比

Table1 Comparison of physical and mechanical parameters of rammed earth in sites and laboratory

夯土类型土性含水率ω/%密度ρ/g·cm-3摩擦角φ/(°)粘聚力c/kN弹性模量E/MPa长城遗址粉土6.321.4937.425.715.84室内模型粉土7.551.5238.326.516.03

表2 楠竹锚杆基本力学性质

Table2 Mechanical properties of bamboo bolt

顺纹抗拉强度/MPa抗弯强度/MPa天然饱和干燥内弯外弯143.0170.5117.5198.0172.0

1.2 试验装置及设备

图1 室内物理模型制作流程

室内试验模型设计是考虑锚固系统结构、轴向荷载作用下的径向应力传递特点与遗址夯土性质的相似性，参考岩土工程中锚杆室内试验模型基础上专门研发(Ahmed et al.，2008； Martín et al.，2011)(图1)。该模型较真实的模拟了锚固系统受拉时界面的力学响应特征。首先基于现场试验， 明长城遗址土体的物理力学性质及遗址建筑形制，根据击实试验的结果，确定室内模型夯土介质的夯筑工艺，在PVC管中采用预留中间锚孔(90mm)的方式进行夯筑，在室内实验室养护至干燥。随后，将布设有应变片的楠竹锚杆放置于预制锚孔的中心，粗端位于孔底。浆液灌注方式为重力灌浆，保证PVC管、夯土层、浆体和测试锚杆的中心线位于同一平面中，养护时间为50d。

试验用拉拔仪为北京海创生产的HCYL-60型锚杆综合参数测定仪，测量范围0～500kN，油缸工作行程120mm； 应变采集仪为东华测试生产的静态应变测试分析系统(DH3816型)，测量范围为-20000～20000με； 电阻式应变片型号为BQ120-60AA(电阻值120.8±0.1Ω，灵敏度2.14±1%)。试验装置结构 (图2)中，模型顶面钢板是平均分散千斤顶的反向作用力，特质钢环作用是通过预留孔的方式将应变片引线引出，考虑到楠竹中空的特点，在锚具处根据中空的直径插入同直径圆钢以确保杆体受力和加载方向一致，假设加载过程中钢板的位移忽略不计，位移传感器的支座安设于钢板之上。

1.3 试验方案

图2 试验装置结构图(单位：mm)

PS-F(PS溶液与粉煤灰)浆液和PS-(C+F)(PS溶液、粉土与粉煤灰)浆液是目前夯筑土遗址加固中的主要浆液，本试验选择这两种浆液作为锚固浆液，相应的锚固系统分别命名为PS-F与PS-(C+F)，每种锚固系统平行4个试验模型，参数(表3)。首先对A1及B1锚固系统进行单级加载，初步掌握锚固系统的极限锚固力，确定循环加卸荷载等级，以此为基础对其他锚固系统采取循环加卸荷载的方式。

表3 锚固试验参数表

Table3 Anchor experiment parameters

浆体类型名称锚固长度/cm孔径/mm杆径(头/尾)/mm浆材水灰比PS-FA1509033/45m(PS)︰m(F)=0.47A233/46A334/45A433/45PS-(C+F)B134/46m(PS)︰m(C+F)=0.39,其中C︰F=1︰1B236/47B333/45B433/44

拉拔试验加载制度、稳定性标准及结束标准是参考《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22：2005)和《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)，并基于《干燥类土遗址保护加固工程设计规范》(WW/T0038-2012)中对锚杆基本试验的要求。

2 试验结果

2.1 破坏模式与极限锚固性能

由图3可知，锚固系统的最终破坏均以楠竹锚杆拔出的形式出现，距离孔口约3cm内的浆体均破裂带出，其中A2和B1系统中夯土体内出现以锚孔为中心的放射状裂隙。

图3 锚固系统失效模式

PS-F和PS-(C+F)锚固系统极限锚固力分别处于10～15kN和8～16kN，具有一定的离散性。考虑到杆体的形状特征，假定楠竹杆体为理想的圆台体，根据粗细端直径和锚固深度，最终得到楠竹-浆体界面的极限剪应力为1.026MPa和1.017MPa(图4)。显然，就杆体-浆体界面抗剪应力而言，是近于等同的。

图4 锚固系统杆体-浆体界面抗剪强度

2.2 荷载-位移关系

PS-F锚固系统荷载-位移曲线 (图5)表明，在单级加载和循环加卸载方式作用下，锚固系统均呈现出到达峰值锚固力后立即破坏的现象，随位移的增加曲线斜率逐渐降低。试验结果初步表明，锚固系统的极限锚固力在单级加载作用下高于循环加卸荷载。荷载在6kN后，锚固系统塑性位移急剧增加，远超出相应的弹性位移。

图5 PS-F锚固系统荷载-位移关系曲线

图6 PS-(C+F)锚固系统荷载位移关系曲线

PS-(C+F)锚固系统荷载-位移曲线 (图6)表明，除B2在峰值后仍保持有稳定残余应力后破坏外，其余均为达到峰值后即刻破坏。同PS-F锚固系统，无论单级加载还是循环加载，加载初始曲线斜率高于加载后期，而且单级加载方式下极限锚固力优于循环加卸载的结果。荷载在6kN(B4)和8kN(B2与B3)后，锚固系统塑性位移急剧增加，最终稳定塑性位移大于60mm，远超过相应的弹性位移，也远大于PS-F锚固系统所表现出的塑性位移值(极值小于10mm)。可以看出，PS-(C+F)锚固系统表现出比PS-F锚固系统更强的延性特点。值得注意的是，在6kN荷载下，两个锚固系统均发生了杆体-浆体界面的滑移，表现为杆体拔出现象。

2.3 杆体-浆体界面应变分布及荷载传递特征

不同荷载下界面应变的分布可以揭示荷载在界面的分布特征和沿轴向的传递特征，从而可以有效地了解外部荷载作用下锚固系统内部的响应机制。

图7 PS-F锚固系统杆体-浆体界面应变分布曲线

2.3.1 PS-F锚固系统

由PS-F锚固系统界面监测成果 (图7)可知，A1锚固系统在5kN和10kN荷载作用下，界面应变分布均呈现出双峰值特征，极值点在L=0.1m和L=0.4m处； 从5kN增加至10kN时，除L=0.2m处应变值减小外，其他点均发生增长，而且锚固末端L=0.5m处由原来近于0应变而出现较大的压应变，体现出荷载向锚固末端转移的特征。在15kN作用下，除L=0m处由于脱黏滑移外，其余各点应变值均超出量程。

A2锚固系统在2kN和6kN荷载水平下界面应变分布表现出单峰值特点，峰值在L=0.2m处，且均为轴向拉应变； 当荷载增加至8kN和10kN时，界面应变分布出现双峰值特点，峰值在L=0.2m处和L=0.4m处，此时锚固末端L=0.5m处由轴向拉应变向轴向压应变发生了转变，而且锚固段应变值发生了不同程度的稳定或下降趋势。

A3锚固系统在各级荷载下界面应变分布均表现出单峰值特征，峰值在L=0.2m处； 在2kN和6kN荷载水平下锚固末端应变近于0，表明界面剪应力尚未传递至此。随着荷载的增加，界面剪应力传递至锚固末端，在高荷载(8kN与10kN)作用下，锚固末段(L=0.4～0.5m)出现压应变现象。在10kN荷载水平下L=0.2m处的轴向拉应变值低于8kN荷载水平下的相应值，说明出现了脱黏现象。A4锚固系统迥异于其他3个样本，在2～10kN荷载范围内，界面应变分布表现出单调递增的现象，而且锚固始端(L=0m)的应变值变化量较小，且向压应变转化； 在荷载12kN时，L=0m处出现极大的压应变，L=0.3m处出现应变溢出，界面应变分布表现出单峰值特点； 总体上具有随着荷载的增加，各监测点的应变值出现有规律的增长，表现出整体受力的特征。

综合A1～A4锚固系统杆体-浆体界面的应变分布特点，PS-F锚固系统杆体-浆体界面应变分布具有单峰值或双峰值分布特征，峰值集中出现于锚固段的中部； 荷载增加，界面剪应力向锚固末端发生传递； 锚固末端出现轴向压应变； 在高荷载水平下，锚固始端发生了脱黏滑移。

2.3.2 PS-(C+F)锚固系统

图8 PS-(C+F)锚固系统杆体-浆体界面应变分布曲线

由PS-(C+F)锚固系统界面监测成果 (图8)可知，B1锚固系统在2kN荷载作用下应变分布典型的指数衰减型分布特征，但在6kN和8kN荷载作用下，界面应变分布均呈现出单峰值特征，极值点在L=0.1m处； 随荷载增加，各监测点应变稳步增加，体现出荷载向锚固末端转移的特征。

B2锚固系统在2kN、6kN和8kN荷载水平下界面应变分布表现出双峰值特点，峰值在L=0.1m和L=0.4m处，且锚固末端L=0.5m处出现压应变现象； 当荷载增加至10kN时，仅L=0m和L=0.3m处有可测应变外，其余各点均超出量程。

B3锚固系统在各级荷载作用下，界面应变沿杆体表现出单峰值分布特点，峰值出现在L=0.4m处； 随荷载的增加，各监测点应变稳步增加，杆体整体受力。B4锚固系统迥异于其他3个样本，在2kN荷载水平下各监测点均表现出压应变，而且沿着锚固方向单调递增； 荷载升至6kN和8kN时，除锚固末端(L=0.4m和L=0.5m)外，其余监测点表现出拉应变，且沿着锚固方向单峰值分布，峰值出现在L=0.1m处； 总体上具有随着荷载的增加，各监测点的应变值出现有规律的增长，表现出整体受力的特征。

综合B1～B4锚固系统的应变分布特点，PS-(C+F)锚固系统杆体-浆体界面应变分布具有单峰值或双峰值分布特征，峰值集中出现于锚固前端或锚固后端； 随荷载增加，界面剪应力向锚固末端发生传递； 锚固末端局部出现轴向压应变； 在高荷载水平下，锚固始端发生了脱黏滑移。

3 讨 论

楠竹锚杆锚固系统加固夯筑土遗址是典型的土-杆结构相互作用的工程力学问题。现从破坏模式、极限承载力、界面应力分布与传递特征、优劣性评价等几个方面进行讨论。

3.1 极限承载力

从两种锚固系统的极限锚固力绝对值来看，夯筑土遗址楠竹锚杆锚固设计经验值3kN·m-1(李最雄等， 2008)是偏于保守的。由于PS-F与PS-(C+F)浆体的密度和弹性模量差别不大(杨涛等， 2005，2009)，所以极限锚固力大小受楠竹锚杆杆体的曲直、直径渐变、竹节位置与大小等因素影响较大。

3.2 破坏模式

从试验现象来看，PS-F和PS-(C+F)锚固系统失效均表现为高荷载水平下杆体突然被拔出，即楠竹-浆体界面的脱黏滑动，这点与已有的现场试验结果(孙满利等， 2011)相符。楠竹锚杆自然生长变径，且其表面有突节(竹节)的特点，及破坏模式表明界面抗剪强度主要来源于竹节的嵌固力、底部扩径的挤压力，黏结力和摩擦力相对次之。同时，浆体-土体界面也发生了相对位移，夯土层出现的放射状裂隙，而且孔口浆液发生破裂，说明受力进程中，应力的横向传递也同时诱发了界面层及介质的局部破坏，而且出现于高荷载水平下。该现象表明目前全长黏结型锚固系统在张拉过程中存在法向剪胀效应，这点在理论上也得到了证明(顾金才等， 2000； 杨松林等， 2001； 曾宪明等， 2010)。通过以上分析，同时结合Q-S曲线可得，锚固系统局部破坏可分为弹性变形阶段、塑性变形阶段、挤压破碎阶段和脱黏滑移阶段：

(1)弹性变形阶段 (图9a)。在拉拔荷载的初始阶段，竹节及底部扩径部分挤压浆体，界面变形处于弹性变形阶段，此阶段表现为荷载-位移曲线初始阶段的线性关系，试验结果显示弹性阶段拉拔荷载为6kN以下。

图9 杆体-浆体界面力学分析

(2)塑性变形阶段 (图9b)。随着拉拔荷载的增加，包裹竹节的前方浆体开始产生塑性变形，在变形后方出现空鼓区。

(3)挤压破碎阶段 (图9c)。拉拔荷载进一步加大，浆体变形前方的塑性区转变为破碎区，浆体被挤压堆积，出现明显的剪胀现象，对土体产生较大的侧向压力。竹节间的破碎区贯通前的临界状态，此时锚固力达到峰值。

(4)脱黏滑移阶段 (图9d)。当拉拔荷载达到极限状态时，即竹节间破碎区贯通，竹节挤压破碎浆体产生滑移，此时界面力学性质迅速变化，锚固力快速减小，杆体从浆体中被拔出。

3.3 界面应变分布与传递特征

由于楠竹锚杆个体的差异，锚固系统杆体-浆体界面应变分布均具有各自特征，尤其A4锚固系统界面应变分布异于其他锚固系统。但扣除锚固始端(L=0m)在较低荷载水平下发生脱黏滑移外，其他锚固系统杆体-浆体界面其他各点应变分布基本具有向锚固末端指数型衰减分布与单峰值分布两种类型。其中，前者是典型的弹性变形阶段界面分布特征，在类似试验和理论分析中得到了较好的证明(Ren et al.，2010； Wu et al.，2010； 郑建岚等， 2013)； 后者峰值点个别出现在L=0.2m处，多出现于L=0.4m处。这主要是由于楠竹锚杆杆体自身通长变径，且含竹节，使得沿杆长分别为竹节应力区及扩径应力区 (图10)交替，对浆体复合的压力作用致使局部高应变的产生，而导致楠竹锚杆应变多峰值分布的特点，也是楠竹不同于其他杆体的典型特征。同时末端压应变的出现，说明楠竹锚杆具有端压型锚杆的特性。

图10 杆体-浆体界面应力分布示意图

3.4 优劣性评价

综合夯筑土体基于PS-F与PS-(C+F)浆液的楠竹锚杆锚固室内试验成果，就锚固力学性能而言，适用于夯筑土遗址加固。但试验过程中也发现了一些缺陷。

(1)目前楠竹的力学性能试验大多通过竹片来获得，而非楠竹整体，而实际上由于中空和隔膜的特征在抗拉性能上管材和片材差别很大。

(2)从拔出的锚杆来看，在浆液水分作用下，杆体表面出现发黑现象，受到了一定的腐蚀，因此，其耐久性问题还值得商榷，需探索传统的防腐处理方法。

(3)楠竹锚固系统界面抗剪能力主要取决于嵌固力，由于楠竹锚杆间的差异性构造，锚固能力与其杆体形态具有很大的关系，极限锚固力具有一定离散性。

(4)楠竹杆材具有局部破裂可诱发区域失效的特点，这也为锚固系统的长期性能留下隐患。因此，建议在增强杆材耐久性和保证杆体整体力学性能上需进一步探究。

4 结 论

(1)夯筑土遗址中基于PS浆液的楠竹锚杆锚固性能室内试验研究结果表明锚固系统均失效于杆体-浆体界面，同时出现浆体-土体位移、孔口浆体破裂及夯土体内剪胀现象。

(2)PS-F和PS-(C+F)锚固系统极限锚固力分别处于10～15kN和8～16kN，锚固性能相近； 在受力过程中均表现出弱弹性变形，强塑性变形性能，具有极强的延性。

(3)杆体-浆体界面应变监测表明，界面应变向锚固末端发生衰减； 鉴于天然取材楠竹自身结构特点，应变分布具有单峰值、双峰值以及压应变出现锚固末端的特殊现象。

(4)鉴于中空及隔膜结构特征，加之试验的尺寸效应，楠竹锚杆大面积应用于夯筑土遗址锚固还需在耐久性和杆材力学性能适用性上进行深入探究。

致 谢 感谢国家古代壁画保护工程技术研究中心郭青林研究员，赵林毅副研究员及中试基地李志鹏工程师的悉心指导与热忱帮助。

Ahmed E A，El-Salakawy E F，Benmokrane B. 2008. Tensile Capacity of GFRP Postinstalled Adhesive Anchors in Concrete[J]. Journal of Composite for Construction，12(6)： 596～607．

Bui Q B，Morel J C，Reddy B V V，et al. 2009. Durability of rammed earth walls exposed for 20 years of natural weathering[J]. Building Environment，44(5)： 912～919．

Gu J C，Shen J，Chen A M, et al. 2000. Model testing study of strain distribution regularity in rock mass caused by prestressed anchorage cable[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，19(S)： 917～921．

Hu X F，Chen P，Zhao D. 2009. Research on protection measures for earth ruin of Gaochang ancient city[J]. Journal of Water Resources and Architectural Engineering, 7(3)： 114～115, 119.

Li Z X，Zhang H Y，Wang X D. 1995. Research on the conservation of Earth-structure sites[J]. Dunhuang Reseach，(3)： 1～17．

Li Z X，Sun M L，Wang X D，et al. 2008. Conservation of ancient sites on the silk road[M]. Beijing： Science Press．

Mao X F，Zhao D，Chen P. 2008. Anchor theory and experimental study of Geo-filament bolt[J]. Mechanics in Engineering，30(2)： 74～77．

Martín L B，Tijani M，Hadj-Hassen F. 2011. A new analytical solution to the mechanical behaviour of fully grouted rockbolts subjected to pull-out tests[J]. Construction and Building Materials，25(2)： 749～755．

Ren F F，Chen W W，Zhang J K，et al. 2009. Study on drilling craft of bamboo-steel cable composite anchor[J]. Dunhuang Research，(6)： 55～58．

Ren F F，Yang Z J，Chen J F，et al. 2010. An analytical analysis of the full-range behaviour of grouted rockbolts based on a tri-linear bond-slip model[J]. Construction and Building Materials，24(3)： 361～370．

Sun M L，Wang X D，Li Z X，et al. 2011. Study on the bonding force of bamoo bolt used in conservation of earthen sites[J]. Dunhuang Research，(6)： 81～84．

Tripura D D，Sharma R P. 2014. Bond behaviour of bamboo splints in cement-stabilised rammed earth blocks[J]. International Journal of Sustainable Engineering，7(1)： 24～33．

Wang X D. 2010. Philosophy and practice of conservation of earthen architecture sites： A case study of the Jiaohe ancient site in Xinjiang[J]. Dunhuang Research，(6)： 5～9．

Wu Z M，Yang S T，Zheng J J，et al. 2010. Analytical solution for the pull-out response of FRP rods embedded in steel tubers filled with cement grout[J]. Material and structures，43(5)： 597～609．

Yang S L，Rong G，Zhu H C. 2001. Theoretical analysis andin-situexperiment on load-transfer mechanism of bolt in cement[J]. Rock and Soil Mechanics，22(1)： 71～74．

Yang T，Li Z X，Chen W W. 2005. Mechanical and physical properties of PS-F grouting material[J]. Dunhuang Research，(4)： 40～50.

Yang T，Li Z X，Wang W F. 2009. Performance test of compatible slurry grouting into soil fracture at ancient city of Jiaohe[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，28(S2)： 3782～3788．

Zeng X M，Li S M，Lu W G， et al. 2010. Problems on development and application of anchorage structures[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering，32(S1)： 57～62．

Zhang H Y，Wang X D，Wang X D，et al. 2011. Bond-slip model for bamboo-steel cable composite anchor[J]. Rock and Soil Mechanics， 32(3)： 789～796．

Zhang J K，Chen W W，Li Z X，et al. 2014. Anchorage performance and interfacial mechanics transfer characteristics of composite bolt with double-strand[J]. Journal of Central South University(Science and Technology)，45(2)： 563～569．

Zhao L Y，Li L，Li Z X，et al. 2011. Research on two traditional silicate materials in China’s ancient building.[J]. Journal of Inorganic Materials，26(21)： 1327～1334．

Zheng J L，Zhuang J P. 2013. Experimental research on bond properties between self-compacting concrete and reinforcement[J]. Engineering Mechanics，30(2)： 112～117．

顾金才，沈俊，陈安敏，等. 2000. 锚索预应力在岩体内引起的应变状态模型试验研究[J]. 岩石力学与工程学报，19(S)： 917～921．

呼喜锋，陈平，赵冬. 2009. 高昌故城土遗址保护措施探讨[J]. 水利与建筑工程学报，7(3)： 114～115， 119．

李最雄，张虎元，王旭东. 1995. 古代土建筑遗址的加固研究[J]. 敦煌研究，(3)： 1～17．

李最雄，孙满利，王旭东. 2008. 交河故城保护加固技术[M]. 北京：科学出版社．

毛筱霏，赵冬，陈平. 2008. 土工长丝锚固理论与试验研究[J]. 力学与实践，30(2)： 74～77．

任非凡，谌文武，张景科，等. 2009. 楠竹加筋复合锚杆成孔工艺研究[J]. 敦煌研究，(6)： 55～58．

孙满利，王旭东，李最雄，等. 2011. 楠竹锚杆加固土遗址黏结力研究[J]. 敦煌研究，(6)： 81～84．

王旭东. 2010. 土建筑遗址保护理念探索与实践——以交河故城保护为例[J]. 敦煌研究，(6)： 5～9．

杨松林，荣冠，朱焕春. 2001. 混凝土中锚杆荷载传递机理的理论分析和现场实验[J]. 岩土力学，22(1)： 71～74．

杨涛，李最雄，谌文武. 2005. PS-F灌浆材料的物理力学性能[J]. 敦煌研究，(4)： 40～50．

杨涛，李最雄，汪万福. 2009. 交河故城土体裂隙灌浆材料性能试验[J]. 岩石力学与工程学报，28(S2)： 3782～3788．

曾宪明，李世民，陆卫国，等. 2010. 制约锚固类结构发展应用的若干问题概论[J]. 岩土工程学报，32(S1)： 57～62．

张虎元，王晓东，王旭东，等. 2011. 楠竹加筋复合锚杆内部界面黏结滑移模型[J]. 岩土力学，32(3)： 789～796．

张景科，谌文武，李最雄，等. 2014. 夹双筋体复合锚杆锚固性能与界面力学传递特征[J]. 中南大学学报(自然科学版)，45(2)： 563～569．

赵林毅，李黎，李最雄，等. 2011. 中国古代建筑中两种传统硅酸盐材料的研究[J]. 无机材料学报，26(21)： 1327～1334．

郑建岚，庄金平. 2013. 自密实混凝土与钢筋的黏结性能试验研究[J]. 工程力学，30(2)： 112～127．

JournalofEngineeringGeology工程地质学报 1004-9665/2016/24(5)- 1037- 04

ANCHOR PERFORMANCE OF BAMBOO BOLT GROUTED BY PS SOLUTION - BASED SLURRY AMONG RAMMED EARTH MEDIUM

Anchor system of bamboo bolt fully grouted by PS solution-based slurry is successfully applied in the conservation of rammed earth sites. However， the research on its anchoring mechanism has not been conducted so far. By means of the laboratory physical model experiment， anchor capacity， failure mode， strain distribution and load transfer along bolt-grout interface are tested. Experiments reveal that both PS-F and PS-(C+F)anchor system fail at the bolt-grout interface with ultimate pullout force of 10～15kN and 8～16kN respectively. Both of them have strong ductility. During load increment， single-peak and double-peak distributions emerge along bolt-grout interface. Meanwhile， load gradually transfers toward anchor end along with emergence of compressive strain and local peak value near anchor end. All these performance depicts the complicated mechanism. In conclusion， the researched anchor systems are suitable to the conservation of rammed earth sites in terms of anchor capacity. However， durability and structural integrity guarantee of bamboo bolt should be further studied．

Rammed earth sites， Bamboo bolt， PS solution， Ultimate pullout force， Interfacial stress distribution

10.13544/j.cnki.jeg.2016.05.035

2016-04-11;

2016-07-23.

国家自然科学基金面上项目(51578272)，国家十二五科技支撑计划课题(2014BAK16B02)资助.

张景科(1980-)，男，博士，副教授，主要从事不可移动文物保护加固方面的教学和科研工作. Email: zhangjink@lzu.edu.cn

TU472

A