不同直径GFRP锚杆承载特征的现场对比试验.pdf

不同直径ＧＦＲＰ锚杆承载特征的现场对比试验２０１Ｏ年１月不同直径ＧＦＲＰ锚杆承载特征的现场对比试验黄志怀一，李国维２一，李玉起（１．珠江水利委员会珠江水利科学研究院，广州５１０６１１；２．河海大学岩土工程科学研究所，南京２１００９８；３．岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，南京２１００９８）摘要：锚杆支护方法在岩体加固工程中应用广泛，锚杆作为支护结构的核心应具有足够的安全度和耐久性。由于钢材易腐蚀，钢锚杆的耐久性受到质疑。玻璃纤维增强塑料（ＧＦＲＰ）锚杆是一种由树脂和玻璃纤维复合而成的新型加固材料，具有较好的力学性能和耐腐蚀性能，用其代替传统钢筋用于边坡加固可较好地解决锚杆耐久性问题。本次试验为６１６、６３２两种类型ＧＦＲＰ锚杆在相同岩性，全、强、弱三种不同风化程度围岩条件下的张拉试验，研究了ＧＦＲＰ锚杆的破坏特征及锚固机理。试验结果表明，这两种直径ＧＦＲＰ锚杆的最终破坏方式是锚杆自由段脆性劈裂破坏；ＧＦＲＰ锚杆极限承载力随锚杆直径增大而增加；４１６小直径ＧＦＲＰ锚杆的应力传递深度受围岩风化程度影响较小；６３２大直径ＧＦＲＰ锚杆的应力传递深度受围岩风化程度影响较大，锚杆的应力传递深度随围岩风化程度增加而增大；ＧＦＲＰ错杆与砂浆界面间的粘结强度随杆体直径增加而降低。关键词：边坡；ＧＦＲＰ锚杆；张拉试验；粘结强度——中图分类号：ＴＱ３２７．１文献标识码：Ａ文章编号：１００３一ｏ９９９（２０１０）０１００２４０４１前言玻璃纤维增强聚合物（ＧｌａｓｓＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｏｌｙｍｅｒ）ＧＦＲＰ，是以玻璃纤维为增强材料，以合成树脂为基体材料，并掺入适量辅助剂，经拉挤成型和必要的表面处理所形成的一种新型复合材料。它具有抗腐蚀性好、耐久性好、抗拉强度高、自重轻、抗疲劳特性优良等特点。国外学者自上世纪８０年代开始对ＦＲＰ筋的粘—结强度进行研究，文献［１５］中，作者进行了各种不同表面形式ＧＦＲＰ筋材与混凝土界面的粘结强度试验研究。研究结果表明，ＧＦＲＰ筋材与混凝土界面粘结强度的影响因素主要有以下几个方面：②￣ＧＦＲＰ筋材的直径增加，粘结强度降低；ＧＦＲＰ筋材的表面形态粗糙，粘结强度增加，螺纹筋材粘结③强度远远高于圆柱型筋材；锚固长度增加，粘结强度降低。我国ＦＲＰ筋方面的研究起步较晚，高丹盈博士、薛伟辰博士开始在国内首次对ＧＦＲＰ筋与混凝’土的粘结强度进行了探索性的研究７３。鉴于ＧＦＲＰ筋材的抗拉强度高、抗腐蚀的特点，可以将ＦＲＰ筋材作为岩土锚杆，在岩土工程加固中使用，引。本研究项目的目标是论证ＧＦＲＰ筋材代替钢筋作为锚杆在永久性加固工程中使用的可行性，项目前期工作中已经研究了６３２ＧＦＲＰ锚杆的承载特征室内试验和现场非破坏性试验ｌ９Ｊ。本次试验通过４１６、６３２两种类型ＧＦＲＰ锚杆在相同岩性，全、强、弱三种不同风化程度围岩条件下的张拉试验。研究不同直径ＧＦＲＰ锚杆的承载特征。２试验设计为测试ＧＦＲＰ锚杆的现场承载特征，本项目前期工作中已作了ＧＦＲＰ工作锚杆的非破坏性张拉试验。本次试验在前期工作的基础上，进行不同直径ＧＦＲＰ锚杆的现场张拉试验，研究ＧＦＲＰ锚杆的破坏特征及锚固机理。（１）试验场地选择①本次试验选取的试验场地具备以下条件：试验场地围岩岩性相同，均为花岗岩，场地内岩体同时②具有全、强、弱三种风化类型；试验场地面积充裕，使试验锚杆具有足够间距。张拉过程中，不会因锚杆间距不足而影响试验结果。（２）锚杆试样的准备本次试验采用的ＧＦＲＰ光滑表面式螺纹杆是由南京奥沃科技发展有限公司生产的玻璃纤维实芯增强锚杆，是拉挤一次成型，经国家玻璃纤维产品质量监督检验中心检测，玻璃纤维含量为７７．５％，树脂—收稿日期：２００８￣３１５基金项目：广东省交通科技项目（２００４－１７）作者简介：黄志怀（１９７９．），男，博士研究生，主要从事边坡加固试验研究方面的工作。２０１０年第１期玻璃钢／复合材料含量为２２．５％。试验设计了６１６、６３２两种类型ＧＦＲＰ锚杆在相同岩性，全、强、弱三种不同风化程度围岩条件下的张拉试验。根据试验要求，ＧＦＲＰ锚杆用量如表１所示。表１锚杆列表（单位：根）Ｔａｂｌｅ１ｎ１ｅｔａｂｌｅｏｆＧＦＲＰａｎｃｈｏｒｒｏｄｓ（３）锚杆杆体应变片粘贴试验采用ＧＦＲＰ锚杆杆体粘贴电阻应变片的方法测试锚杆的变形分布，锚杆有效深度范围全长粘贴应变片，测试锚杆张拉过程中自由段及砂浆包裹段杆体的应变分布。（４）钻孔整平场地后，钻孔方向垂直地面。钻孔直径为１１０ｍｍ。钻孔过程中全程取芯。按锚杆入孔深度，钻孔深度超过锚杆有效长度０．５ｍ。（５）锚杆安装及灌浆将预先粘贴应变片的锚杆，绑扎托架后，送人孔内，并灌浆。灌浆材料采用３２５＃水泥砂浆，水灰比为０．３８～０．４。（５）加载逐级加荷至极限破坏。６１６ＧＦＲＰ锚杆荷载每级级差为ｌＯｋＮ；６３２ＧＦＲＰ锚杆荷载每级级差为２０ｋＮ。３试验结果与分析３．１锚杆破坏形式①锚杆加固结构的破坏形式分４种情况：锚杆②③自身强度不足；锚杆和砂浆界面剪切破坏；砂浆④体强度不足导致的倒锥形拔出破坏；砂浆和围岩界面剪切破坏。本次试验中，２２根试验锚杆最终破坏结果如下：（１）锚杆自身破坏锚杆杆体破坏形式相同。２２根６１６和６３２ＧＦＲＰ试验锚杆中，除去全风化９号６３２锚杆因夹具破坏未达到锚杆的极限强度之外，其余锚杆杆体的破坏形式相同，均出现脆断破坏。锚杆在加载过程中，当加载到极限荷载的６０％～７０％时，６１６和６３２ＧＦＲＰ锚杆均发出试件损伤时发出的清脆声，随着荷载继续增加，响声增大而渐密，最后突然发出很大的断裂声，试件陡然破坏。试件破坏断裂形态为大范围劈裂破坏。６１６小直径试件破坏时，纤维发生离散，呈放射状分离，试件断裂成两部分；６３２大直径试件破坏时，试件劈裂，纤维离散成片状或束状形式，试件变长但很少断开成两部分，试件尚有残余强度。由于ＧＦＲＰ锚杆是玻璃纤维增强树脂复合材料，玻璃纤维的强度远远高于树脂的强度。因此，加载初期阶段，基体树脂和玻璃纤维同步变形承载，ＧＦＲＰ锚杆弹性变形。随着荷载增加，由于玻璃纤维的弹性模量高于树脂数倍，基体树脂和玻璃纤维出现脱离现象，增加荷载由玻璃纤维承担。荷载继续增加，达到玻璃纤维的极限强度时，玻璃纤维属于脆性材料，ＧＦＲＰ锚杆杆体发生脆断。（２）锚杆和砂浆界面６１６和６３２锚杆与砂浆界面的破坏形式相同。随着荷载增大，锚杆孔口段均出现因锚杆和砂浆界面粘结强度不足而造成的剪切滑移。（３）砂浆和围岩界面全风化围岩区域，４根６３２ＧＦＲＰ锚杆孔口段砂浆和围岩界面发生剪切破坏。ｌ６ＧＦＲＰ锚杆没有出现砂浆和围岩界面的剪切滑移现象。由于本次实验中锚杆锚固段长度超过锚杆的应力传递深度。因此，未出现锚杆和砂浆界面脱开，锚杆杆体被拔出或锚杆或砂浆棒整体拔出的现象。３．２ＧＦＲＰ锚杆杆体强度和弹性模量试验分级循环加载过程中，利用压力传感器测值对千斤顶油压表显示荷载值进行对比修正。获得每级荷载条件下千斤顶的实际荷载值。锚杆的极限强度为锚杆极限荷载与杆体横截面积的比值。同时，在弹性范围内，根据公式（１），计算锚杆的弹性模量。结果列入表２。—Ｅ：Ｐ／—Ａ（１）式中，Ｅ为弹性模量；Ｐ为弹性范围内的荷载值；Ａ为横截面积；ｓ为杆体自由段应变片测值。从表２中可以看出，随着ＧＦＲＰ锚杆直径的增大，锚杆的极限承载力显著增加，而极限抗拉强度和延伸率降低。锚杆直径变化对杆体弹性模量的影响较小。不同直径ＧＦＲＰ锚杆承栽特征的现场对比试验２０１０年１月表２ＧＦＲＰ锚杆极限强度和弹性模量’Ｔａｂｌｅ２ＴｈｅｕｌｔｉｍａｔｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄＹｏｕｎｇｓｍｏｄ￣ｕｓｏｆＧＦＲＰａｎｃｈｏｒｒｏｄｓ３．３ＧＦＲＰ锚杆应力一应变关系３２ＧＦＲＰ锚杆和＋１６ＧＦＲＰ锚杆杆体自由段的应变．荷载关系曲线如图１、图２所示。从图中可以看出：（１）ＧＦＲＰ锚杆应变一荷载关系曲线在破坏前主要表现为直线形式。＋３２试件在应变达到８０００～ｌＯ０００￣ｅ时曲线出现拐点趋势，拐点以后略有发展，随即发生破坏，最大应变为１２０００￣ｅ左右。＋１６试件没有表现出双折线特征，曲线呈直线直至破坏；（２）相同荷载作用下，锚杆伸长率随直径增加而减小，＋１６ＧＦＲＰ锚杆应变量高于＋３２ＧＦＲＰ锚杆；（３）ＧＦＲＰ锚杆杆体材料属于非均质复合材料，本次试验采用的锚杆属于同批生产产品。同种型号产品规格、材料配比以及成型工艺完全相同。但试验所得各锚杆的荷载一应变曲线离散性较大。蚕榨０４０ｏ０８０００１２０００１６０００２０ｏ０Ｏ微应变图１＋３２ＧＦＲＰ锚杆自由段荷载－应变关系曲线１２０１ｏ０曩８。０挺４Ｏ２０００图２＋１６ＧＦＲＰ锚杆自由段荷载－应变关系曲线３．４锚杆杆体应变分布全风化、强风化、弱分化三种围岩条件下＋１６、＋３２ＧＦＲＰ锚杆杆体应变分布如图３至图５所示。对比分析图３至图５，可以看出：ｌ８０００ｌ５Ｏ０ｏ１２０００餐９ｏｏｏ暴６０００３０ｏ０００５０ｌｏ０ｌ５０２ｏ０２５０深度／ｃｍ（ａ）６１６ＧＦＲＰ￣杆ｌ４Ｏｏ０ｌ２Ｏｏ０１Ｏ０ｏ０８０ｏ０鬈６ｏｏｏ４ｏ０Ｏ２ｏ０ＯＯｌｏｏｌ５Ｏ２ｏｏ２５０深度／ｃｍ（ｂ）由３２ＧＦＲＰ锚杆图３全风化围岩试验区ＧＦＲＰ锚杆杆体应变分布曲线１８０００１５００ｏｌ２Ｏ０ｏ镯９００Ｏ菸６０ｏＯ３０００Ｏ０５０１００１５０２ｏ０２５０深度／ｅｒａ（ａ）ｌ６ＧＦＲＰ锚杆】５０００ｌ２０００锹９０００霎６ｏ００３０００Ｏ０５０１０ｏ１５０２００２５０３００深度／ｅｒａ（ｂ）巾３２ＧＦＲＰ锚杆图４强风化围岩试验区ＧＦＲＰ锚杆杆体应变分布曲线（１）三种围岩条件下，＋１６、＋３２两种不同直径ＧＦＲＰ锚杆的应变衰减规律基本相同，孔口处，杆体应变及其随荷载的增幅均达到最大值，靠近孔口浅部，杆体应变衰减较快。随着深度的增加，杆体应变衰减幅度逐渐减小。锚杆深部杆体应变已衰减到较低水平；（２）同种围岩条件下，随着锚杆直径的增加，ＧＦＲＰ锚杆杆体的极限承载力显著增加，应变传递深度也随之增加；（３）＋１６小直径ＧＦＲＰ锚杆的应变传递深度与２０１０年第１期玻璃钢／复合材料型誉０５０ｌ００１５０２００２５０深／￣／．／ｃｍ（ａ）由ｌ６ＧＦＲＰ锚杆２００００ｌ６０００１２０００氆撂８０００４０ＯＯＯ０５０１００１５０２ｏｏ２５０深度／ｃｍ（ｂ）巾３２ＧＦＲＰ锚杆图５弱风化围岩试验区ＧＦＲＰ锚杆杆体应变分布曲线围岩介质的强度关系不大。极限荷载作用下，三种围岩锚杆杆体应变传递深度均不超过０．６５ｍ。４，３２大直径ＧＦＲＰ锚杆的应变传递深度与围岩强度密切相关。相同荷载作用下４，３２ＧＦＲＰ锚杆，全风化围岩条件下其应变传递深度远大于微风化围岩，如表３所示。表３２４０ｋＮ荷栽条件下ｄｐ３２ＧＦＲＰ锚杆杆体应变传递深度∞Ｔａｂｌｅ３Ｔｈｅｄｅｐｔｈｏｆ２ＧＦＲＰａｎｅｈｏｒｕｎｄｅｒｇｉｖｅｎｌｏａｄ３．５ＧＦＲＰ锚杆与砂浆界面平均粘结强度ＧＦＲＰ锚杆与砂浆界面平均粘结强度计算公式见式（２）：ｒ＝（２）式中，Ｔ为砂浆与ＧＦＲＰ筋的平均粘结强度，ＭＰａ；Ｐ为ＧＦＲＰ筋的极限承载力，ｋＮ；Ｌ为砂浆与ＧＦＲＰ筋的粘结长度，ｍ；Ｄ为ＧＦＲＰ筋的直径，ｍｍ。３．５．１２ＧＦＲＰ锚杆与砂浆界面粘结强度弱风化围岩条件下，由于围岩和砂浆界面粘结强度较高，砂浆和围岩界面未出现剪切滑移。因此，锚杆加载端的滑移主要是由于锚杆杆体和砂浆的粘结强度不足引起的。６３２ＧＦＲＰ锚杆直径Ｄ＝３２ｒａｍ，锚杆极限承载力Ｐ取２００ｋＮ。由表３可知，砂浆与ＧＦＲＰ筋有效粘结长度Ｌ＝１．３０ｍ。将上述参数带入公式（２）计算可得，３２ＧＦＲＰ锚杆与砂浆界面平均粘结强度下＝１．５３ＭＰａ。３．５．２１６ＧＦＲＰ锚杆与砂浆界面粘结强度三种围岩条件下，６１６ＧＦＲＰ锚杆杆体和砂浆界面均仅出现剪切滑移。砂浆与ＧＦＲＰ筋有效粘结长度Ｌ＝０．６５ｍ。６１６ＧＦＲＰ锚杆直径Ｄ＝１６ｍｍ。极限承载力Ｐ取６０ｋＮ。将上述参数带人公式（２）计算可得，６１６ＧＦＲＰ锚杆与砂浆界面平均粘结强度Ｔ＝１．８４ＭＰａ。两种不同直径锚杆的锚杆与砂浆界面粘结强度计算结果表明，ＧＦＲＰ锚杆杆体直径增加，其与砂浆界面粘结强度降低。４结论（１）本次试验中，ｌ６、３２两种直径ＧＦＲＰ锚杆的最终破坏方式是锚杆自由段脆性劈裂破坏；（２）试验加荷过程中，两种直径ＧＦＲＰ锚杆杆体和砂浆界面均出现因粘结强度不足而造成的剪切滑移。由于本次试验采用全长粘结灌浆方式，锚杆锚固段长度较长，因此，未出现锚杆整体拔出现象；（３）ＧＦＲＰ锚杆极限承载力随锚杆直径增大而增加。极限强度和伸长率随锚杆直径增加而降低；（４）ｌ６小直径ＧＦＲＰ锚杆的应力传递深度受围岩风化程度影响较小。３２大直径ＧＦＲＰ锚杆的应力传递深度受围岩风化程度影响较大，锚杆的应力传递深度随围岩风化程度增加而增大，极限荷载作用下，全风化围岩条件锚杆应力传递深度２．３０ｍ，而弱风化围岩条件只有１．２５ｍ；（５）ＧＦＲＰ锚杆杆体直径增加，其与砂浆界面粘结强度降低。参考文献［１］薛伟辰，康清梁．纤维塑料筋ＦＲＰ在混凝土结构中的应用［Ｊ］．工业建筑，１９９９，２９（２）：１９－２１．［２］程良奎．岩土锚固的现状与发展［Ｊ］．土木工程学报，２００１，３４（３）：７－ｌ３．［３］张乐文，汪稔．岩土锚固理论研究之现状［Ｊ］岩土力学，２００２，２３（５）：６２７－６３１．［４］Ｍ．Ｍ．ＡＩ－Ｚａｈｒａｎｉ．ＢｏｎｄｂｅｈａｖｉｏｒｏｆＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｍｅｄＰｌａｓｔｉｃＲｅｉｎ－ｆ０ｒｃｅｍｅｎｔｓｗｉｔｈＣｏｎｃｒｅｔｅ［Ｊ］．ＰｈＤＴｈｅｓｉｓ．ＴｈｅＰｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａＳｔａｔｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，１９９５．［５］Ｂｅｎｒｎｏｋｒａｎｎｅ，Ｂ．Ｔｉｇｈｉｏｕａｒｔ，Ｏ－Ｃｈａａｌｌａ１．ＢｏｎｄＳｔｒｅｎｇｄａａｎｄＬｏａｄＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＣｏｍｐｏｓｉｔｅＲｅｉｎｆｏｍｉｎｇＢａｒｓｉｎＣｏｎｃｒｅｔｅ［Ｊ］．ＡＧＩＭａｔｅｒｉａｌｓＪｏｕｒｎａｌ，１９９６：２４６－２５３．［６］薛伟辰．不同实验方法对ＧＦＲＰ筋粘结强度的影响［Ｊ］．玻璃—钢／复合材料，２００３，（５）：１０１３．［７］高丹盈，朱海堂，谢晶晶．纤维增强塑料筋锚杆及其应用［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００４，２３（１３）：２２０５－２２１０．［８］黄志怀，李国维．玻璃纤维增强塑料锚杆设计研究［Ｊ］．玻璃钢／复合材料，２００８，（４）：３６－４０．［９］李国维，黄志怀，张丹，王思敬．玻璃纤维增强聚合物锚杆承载特征现场试验［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００６，（１１）．２２４Ｏ－２２４６．（下转第３５页）２０１０年第１期玻璃钢／复合材料３５的应用［ｃ］．中国不饱和聚酯树脂行业协会第十届年会论文集，２００６．［５］赵渠森．先进复合材料手册［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００３．１８６．［６］严艳，余运花等．玻纤增强乙烯基酯树脂复合材料在硫酸水溶液中的腐蚀速率研究［Ｊ］．玻璃钢／复合材料，２００８，（５）：２３－２６．［７］鲁学林，王钧．碳纤维／乙烯基酯树脂复合材料的温阻特性分析—［Ｊ］，玻璃钢／复合材料增刊，２００８：８１１．［８］刘金良，吴晓青．ＲＴＭ工艺中树脂流动管道的优化设计［Ｊ］．玻璃钢／复合材料增刊，２００８：４１４３．ＳＴＵＤＹＯＮＧＥＬＴＩＭＥＣＯＮＴＲＯＬＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹｏＦＶＩＮＹＬＥＳＴＥＲＲＥＳＩＮ—ＴＡＮＧＺｅ．ｈｕｉ，ＬＶＸｕｅ，ＧＵＡＮＬａｎｌａｎ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ；２．ＢｅｉｊｉｎｇＣｏｍｐｏｓｉｔｅＭａｔｅｒｉａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｒｉｎｇ１０２１０１，Ｃｈｉｎａ）—Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｂａｓｅｄｏｎｖｉｎｙｌｅｓｔｅｒｒｅｓｉｎｃｕｒｉｎｇｒｅａｃｔｉｏｎｆｏｒｆｒｅｅｒａｄｉｃａｌｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｉｔｔｏｏｋｐｒｏｐｅｒｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｉｎｈｉｂｉｔｏｒｏｒｏｔｈｅｒａｄｄｉｔｉｖｅｓｗｉｔｈｔｈｅｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎａｃｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｅｘｔｅｎｄ－ｅｄｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｇｅｌｔｉｍｅｏｆｖｉｎｙｌｅｓｔｅｒｒｅｓｉｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｉｎａｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｗｉｄｅｒａｎｇｅ．Ｔｈｅｏｐｅｒａｂｌｅｔｉｍｅｏｆｖｉ－ｎｙｌｅｓｔｅｒｒｅｓｉｎｗａｓｇｒｅａｔｌｙｅｘｔｅｎｄｅｄ，ｗｈｉｃｈｆａｃｉｌｉｔａｔｅｄｉｔｓｗｉｄｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｉｎｙｌｅｓｔｅｒｒｅｓｉｎｓ；ｇｅｌｔｉｍｅ；ｈｙｄｒｏｑｕｉｎｏｎｅ；２，４一ｐｅｎｔａｎｅｄｉｏｎｅ；ｃｏｕｐｌｉｎｇａｇｅｎｔ（上接第２７页）Ⅱ’ＦＬＤＣｏＮＴＲＡＳＴＴＥＳＩ＇ＳＴＵＤＹＵＮＡＮＣＨＯＲＩＮＧＭＥＣＨＡｌＳＭＵＦＧＦＲＰＡＮＣＨｏＲＲｏＤⅡＴＨＤＩＥＲＥＮＴＤＩＡＭ［ＥＴＥＲＳ——ＨＵＡＮＧＺｈｉｈｕａｉ，一，ＬＩＧｕｏｗｅｉ一，ＬＩＹｕｑｉ（１．ＰｅａｒｌＲｉｖｅｒＨｙｄｒａｕｌｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６１１，Ｃｈｉｎａ；２．ＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＨｏｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｉｎｇ２１００９８，Ｃｈｉｎａ；３．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎｆｏｒＧｅｏｍｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＥｍｂａｎｋｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｏｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｏｃｋｂｏｌｔｉｎｇｉｓａｓｕｐｐｏｒｔｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｓｌｏｐｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｔｕｎｎｅｌａｎｄｌａｒｇｅｃａｖｅｓｕｐｐｏｒｔ，ａｓｗｅｌｌａｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ａｓｔｈｅｍａｉｎｐａｒｔｏｆｓｕｐｐｏｒｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈｅｂｏｌｔｍｕｓｔｈａｖｅｅｎｏｕｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄ—ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｔｉｓｅａｓｉｌｙｅｒｏｄｅｄｂｙｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｆｏｒｓｔｅｅｌ，ｓｏｔｈｅｄｕｒａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｔｅｅｌｂｏｌｔｂｅｉｎｇｕｓｅｄｃｏｒｎｍｏｎｌｙｓｈｏｕｌｄｂｅｐａｉｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｔｏ．Ｔｈｅａｓｓｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｌａｓｔｉｃｓ（ＧＦＲＰ）ｂｏｌｔｉｓａｎｅｗｋｉｎｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ—ｍａｔｅｒｉａｌｗｈｉｃｈｉｓｃｏｍｐｏｕｎｄｅｄｗｉｔｈｒｅｓｉｎａｎｄｇｌａｓｓｆｉｂｅｒ，ｈａｖｉｎｇｂｅｔｔｅｒｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．ＴｈｅｄｕｒａｂｉｌｉｔｙｐｒｏｂｌｅｍｏｆｓｌｏｐｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｃａｎｂｅｓｏｌｖｅｄｉｆＧＦＲＰｂｏｈｔａｋｅｔｈｅｐｌａｃｅｏｆｓｔｅｅｌｂａｒｓ．Ｔｈｅｔｅｎ・ｓｉｌｅｔｅｓｔｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｎｄａｎｃｈｏｒｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＧＦＲＰａｎｃｈｏｒｒｏｄｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉａｍｅｔｅｒｓｏｆ—６１６ａｎｄ＋３２，ｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅｌｉｔｈｏｌｏｇｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｓａｎｄｔｈｒｅｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｅａｔｈｅｒｅｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆａｄｊｏｉｎｉｎｇｒｏｃｋ：ｃｏｍｐｌｅｔｅ，ｍｏｄｅｓｔａｎｄｓｌｉｇｈｔｌｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｉｎｄｉｃａｔｅｓａｓｆｏｌｌｏｗｓ：ＴｈｅＧＦＲＰａｎｃｈｏｒｒｏｄｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉａｍｅｔｅｒｓｆｉｎａｌｌｙｆａｉｌｉｎｔｈｅｗａｙｏｆｂｒｉｔｔｌｅｓｐｌｉｔｆａｉｌｕｒｅ．ＴｈｅｕｌｔｉｍａｔｅｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆＧＦＲＰａｎｃｈｏｒｒｏｄｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｉｔｓｄｉａｍｅｔｅｒ．Ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｄｅｐｔｈｏｆ６１６ｉｓａｆｆｅｃｔｅｄｌｅｓｓｂｙｗｅａｔｈｅｒｅｄｄｅｇｒｅｅｏｆａａｊｏｉｎｉｎｇｒｏｃｋ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｏｎｅｏｆ３２ｉｓａｆ－ｆｅｃｔｅｄｇｒｅａｔｌｙｂｙｗｅａｔｈｅｒｅｄｄｅｇｒｅｅ．ＴｈｅｓｔｒｅｓｓｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｄｅｐｔｈｏｆＧＦＲＰａｎｃｈｏｒｒｏｄｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｗｅａｔｈｅｒｉｎｇｄｅｇｒｅｅｏｆａｄｊｏｉｎｉｎｇｒｏｃｋ．ＴｈｅｂｏｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅＧＦＲＰａｎｃｈｏｒｒｏｄａｎｄｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｍｏｒｔａｒｄｅｃｒｅａｓｅｓａｓｔｈｅｄｉａｍｅｔｅｒｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｌｏｐｅ；ＧＦＲＰａｎｃｈｏｒｒｏｄ；ｔｅｎｓｉｌｅｔｅｓｔ；ｂｏｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈ嘲ｌ黪