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岩土锚固是岩土工程领域的重要分支。岩土锚固技术应用锚杆或锚索对岩土体进行加固,能充分调用和提高岩土体的自身强度和自稳能力,改善岩土体的应力状态,是一种对原岩扰动小、施工速度快、安全可靠、经济有效的加固技术,己广泛应用于边坡、基坑、隧洞、地下工程、矿井、航道、水库及抗浮、抗倾结构等工程建设中。
岩土工程中所使用的锚杆是一种安设在地层深处的受拉杆件,它的一端与工程构筑物相连,另一端锚固在岩土层中,必要时对其施加预应力,以承受土压力、水压力或风载荷所产生的拉力,抑制不稳定地层的变形。
锚固体系的失效常见有以下6种形式:沿着杆体与灌浆体的结合处破坏;沿着灌浆体与岩层结合处破坏;地层岩土体破坏;杆体(钢绞线、钢丝、钢筋)的断裂:包裹杆体的灌浆体的压碎;群锚破坏。火量试验证明岩土锚固中锚固段的最薄弱环节不是灌浆体与岩体间的粘结,而是灌浆体与杆体界面的粘聚力。该力决定于杆体表面与灌浆体间的物理粘结能力;杆体凹凸表面与灌浆体间的机械咬合力;灌浆体破碎后与锚杆体发生相对滑移时,破碎的灌浆体和围岩剪胀产生的摩擦力。
影响岩土工程锚固效果的冈素研究从以下几方面展开:锚杆的施力方式、锚杆结构、内锚固方式、锚固材料、岩体性质、锚固参数。施加预应力能立刻提供抗力,锚固力大。拉力型和压力型锚杆都存在应力集中现象,采用荷载分散型则大大改观。胶结式内锚固能提供持久可靠的锚固力,如果必要可以形成扩头;机械式则应用于围岩稳定差或紧急工程。锚固段长度的选择首先要满足安全性,其次力求经济。锚固倾角的选择要考虑岩体结构面和产状特征,充分发挥岩体自身的承载力,也要考虑施工的可操作性。锚固间距的设置要防止过小而导致“群锚效应”,也要防止过大而产生应力集中。
锚杆的腐蚀是影响锚杆使用年限的主要因素。锚杆的腐蚀过程有两个过程:灌浆体保护层的破坏和杆体本身的破坏。前者由于灌浆体与外界发生了反应,使得材料性质发生了改变,如密实度降低、碳化、开裂等。这破坏了杆体的刚性保护层和碱性环境。杆材在侵蚀介质中发生电化学腐蚀等破坏,杆体耐久性逐渐下降。根据国内外众多岩土锚固工程的统计表明:在杆体质量有保证的前提条件下,进行合理的防腐处理后形成了一层保护;对杆体进行灌浆保护则是第二层防护,防腐处理后的耐久性大大提高。
结合人工开挖形成的8级、绝对高度为80m的超限高边坡工程。对边坡的治理进行了深入的探讨,该边坡从上至下,分级开挖锚同,采取的主要加固措施是锚索、锚杆挂网喷混凝土、格构梁,同时辅助排水措施。采用摩尔-库伦模型、运用FLAC模拟软件对边坡加固后的锚固效果做了评估。模拟假设:边坡开挖一次性完成,不考虑施工对山体的扰动,不考虑降雨对山体稳定性的影响。通过输入相关岩体材料的参数和锚杆(索)的相关物理和力学参数,从位移和应力两方面研究,对比山体加固前后的稳定性,加固效果显著。