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（枣庄市建筑设计研究院，山东，枣庄，277102）
【摘要】随着岩体工程特别是地下岩体工程规模、数量的不断增大增多,人类对岩体工程的认识从岩体支撑概念发展到岩体加固概念。岩体加固方法多种多样,不同类型的加固方法,有不同的作用。
【关键词】岩体加固技术发展岩体加固理论岩体加固技术研究方向
1 目前岩体加固技术发展综述。
由于经受过复杂的地质构造运动，岩体内普遍存在着未受工程扰动的天然应力场,又称作初始应力场,它是引起采矿、水利水电、铁道、军事和其它各种地下或露天岩土开挖工程变形和破坏根本作用力。在一般情况下，岩体处于自我平衡状态，当受到工程扰动如开挖、爆破等影响时,岩体的初始应力平衡状态将被破坏，并产生局部应力集中，引起岩体的变形和位移,通常会造成岩体工程如洞室、边坡等的失稳破坏，其后果可能给工程造成巨大的经济损失。因此，开展岩体加固技术研究具有十分重要的工程意义。
所谓的岩体加固概念，就是不等岩体破坏就主动地对岩体采取措施，进行加固，不让它发生危及工程安全的失稳破坏。岩体加固方法多种多样,如喷混凝土、普通锚杆、系统锚杆、预应力锚索、锚硐、锚桩等,不同类型的加固方法,有不同的作用。喷锚支护技术和预应力锚索技术便是采用岩体加固概念发展起来的岩体加固新技术。喷混凝土和挂网喷混凝土能保护岩体表面,尤其能有效保护较弱岩土的开挖表面,防止岩体表面的剥蚀及细小块体的塌落;普通锚杆和系统锚杆能有效加固表层岩体。
1.1 喷锚支护技术
锚杆由于其节约投资、施工方便、安全可靠等优点，正越来越多地应用于边坡和深基坑的加固工程中。针对锚杆加固的岩体边坡在坡坏面上具有粘聚力的情况，基于塑性极限平衡理论，在提出新的能量安全系数并分析其合理取值的基础上，把锚杆对边坡的加固约束转化为对岩体内力消散功率的补充，进而探讨了锚杆加固岩体边坡能量安全系数设计的新方法。该方法概念明确，计算简单，便于工程设计应用。
对锚杆加固单平面滑动岩体边坡工程，可以把锚杆对岩体边坡的加固约束转化为对土体内力消散功率的补充，来等效岩体c值的增加引起的内力消散功率的增量部分，只要将能量安全系数取适当的值，则可说锚杆加固的岩体边坡是稳定的。在实际观测中，顺层滑动的滑体一般都不是整个楔体。这说明当滑面上楔体滑动时，靠近滑体的后部会产生张应力，使滑体后缘产生许多张裂缝。
岩体经系统锚杆加固后，其力学性质得到改善，弹性模量增加，泊松比减小。锚固后，对试块竖直方向的变形影响不大，但是约束了岩体水平方向的变形，从而提高了岩体的抗剪强度.随着锚杆布设密度增大，锚固岩体的等效弹性模量基本呈线性增加，但是,锚固效果与岩体本身的强度有关，强度较低的岩体锚固效果要比强度较高的岩体锚固效果明显。
1.2 预应力锚索技术：
在岩土高边坡方面,特别是对陡高边坡的整治和加固处理,采用锚索十分有利。预应力锚索成为岩体加固的一种有效的加固方法,得到了较为广泛的应用。
预应力锚索的研究与应用已取得了较大进展。预应力锚索种类逐渐增多,但是各种预应力锚索对岩体的作用机理尚缺乏深入研究。预应力锚索的作用机理,目前实际是根据锚索的不同施工工艺和锚索组成等来研究锚索与岩体的力学相互作用规律，例如,根据锚索的粘结状态,可分为自由式和粘结式两种。自由式无粘结预应力锚索和粘结式有粘结预应力锚索的作用机理不同。无粘结预应力锚索主要是通过预应力锚索的两端对岩体施加预加应力。而有粘结预应力锚索则是通过锚索与岩体的粘结力来传递预应力的。
又如预应力锚索的作用机理的一个重要因素———预应力损失问题,它直接影响预应力锚索的效果,这是大家普遍关心的问题,而影响预应力损失的因素很多,主要是岩体的蠕变和锚索的蠕变。锚索的蠕变又与锚索材料的性能、锚具性能、内锚固段长度和形式、固结材料性能、荷载等级、施工操作方法等有关,而岩体的蠕变则是一个十分复杂的问題,岩体的蠕变包括岩石和结构面的蠕变,并与岩体的受荷状态十分密切。这种受荷状态是指岩体处于受拉或受压应力状态,不同的受荷状态下的岩体,其岩石和结构面的蠕变不同。
2 针对性岩体加固理论
a常规岩体加固
目前，国内外普遍使用的岩体加固钻孔方位和角度，主要有以下2种：
2.1 防渗帷幕钻孑L。主要用“对分法”，按孑L口等距离布置钻孔，钻孔方向垂直。(2)坝基固结灌浆钻孔。主要为垂直方向，隧洞固结灌浆钻孑L主要与基岩开挖面垂直。
b针对性岩体加固
针对性岩体加固主要原则就是要在被加固岩体内，确定能穿过最多缺陷面(带)的加固钻孔方位和倾角。针对性岩体加固的目的就是使钻孔穿过更多的缺陷面，在节约投资的同时，取得更好的加固效果
3 对岩体加固技术研究方向的展望
岩体加固技术研究今后会朝以下几个方面努力。
a岩体加固计算的合理力学模型研究
大量的工程实践已经证明预应力锚索对控制洞室围岩的变形破坏具有很强的作用，而数值计算结果一般却反映不出锚索应有的作用。究其原因,不是数值计算结果不正确，而是现阶段数值计算中所采用的岩体加固计算模型不能真实反映出锚索与围岩的相互作用关系。因此，开展岩体加固计算的合理力学模型研究具有十分重要的工程意义和理论价值。
b岩体深层注浆技术研究
c新型锚固与注浆材料的研究
目前的锚杆、锚索材料多是用钢材制作的,既笨重，又存在长期腐蚀性问题;现有的注浆材料多是用纯水泥浆或水泥砂浆，收缩性大,流动性也较差。因而要提高岩体加固质量就需要研究性能更好、重量更轻、强度更高的锚索、锚杆材料和流动性更好、粘结强度更高的注浆材料。
d岩体受力变形监测技术研究
岩体介质的复杂性决定了要掌握岩体工程的实际受力变形状态,最好的办法就是直接量测，直接测出岩体内和洞壁上的受力变形状态。这种办法不仅直接、可靠，而且它不需要了解岩体的结构构造，因为在测试结果中已自然地包含了岩体结构构造的影响。现在的问题是我们如何利用高科技手段使现场测试技术实现自动化、智能化、可视化，甚至坐在办公室内就可随时监测岩体工程重点部位的受力变形状态。因此，利用高科技手段实现监测技术的现代化、智能化来解决岩体工程的受力变形状态问题，从加固领域最有前途、最值得重视的研究方向。而为岩体加固设计提供及时可靠的数据，应是岩体加固领域最有前途、最值得重视的研究方向。
参考文献
[1]吴德海，曾祥勇，邓安福，唐树名单锚锚杆加固碎裂结构岩体模型试验研究地下空间第23卷第2期2003年6月
[2]顾金才陈安敏岩体加固技术研究之展望隧道建设第24卷第1期2004年2月
[3]邓华锋李建林王乐华系统锚杆对边坡岩体加固效果的数值模型试验研究Journal of Engineering Geology工程地质学报1004-9665/2006/14(05)20644205
[4]李建林丁振明卸荷岩体加固若干问题的探讨武汉水利电力大学宜昌学报第22卷第3期2000年9月
[5]邓华锋李建林王兴霞温世亿杨学堂系统锚杆对边坡岩体加固效果的等效变形参数研究三峡大学学报自然科学版第27卷第1期2005年2月
【摘要】随着岩体工程特别是地下岩体工程规模、数量的不断增大增多,人类对岩体工程的认识从岩体支撑概念发展到岩体加固概念。岩体加固方法多种多样,不同类型的加固方法,有不同的作用。
【关键词】岩体加固技术发展岩体加固理论岩体加固技术研究方向
1 目前岩体加固技术发展综述。
由于经受过复杂的地质构造运动，岩体内普遍存在着未受工程扰动的天然应力场,又称作初始应力场,它是引起采矿、水利水电、铁道、军事和其它各种地下或露天岩土开挖工程变形和破坏根本作用力。在一般情况下，岩体处于自我平衡状态，当受到工程扰动如开挖、爆破等影响时,岩体的初始应力平衡状态将被破坏，并产生局部应力集中，引起岩体的变形和位移,通常会造成岩体工程如洞室、边坡等的失稳破坏，其后果可能给工程造成巨大的经济损失。因此，开展岩体加固技术研究具有十分重要的工程意义。
所谓的岩体加固概念，就是不等岩体破坏就主动地对岩体采取措施，进行加固，不让它发生危及工程安全的失稳破坏。岩体加固方法多种多样,如喷混凝土、普通锚杆、系统锚杆、预应力锚索、锚硐、锚桩等,不同类型的加固方法,有不同的作用。喷锚支护技术和预应力锚索技术便是采用岩体加固概念发展起来的岩体加固新技术。喷混凝土和挂网喷混凝土能保护岩体表面,尤其能有效保护较弱岩土的开挖表面,防止岩体表面的剥蚀及细小块体的塌落;普通锚杆和系统锚杆能有效加固表层岩体。
1.1 喷锚支护技术
锚杆由于其节约投资、施工方便、安全可靠等优点，正越来越多地应用于边坡和深基坑的加固工程中。针对锚杆加固的岩体边坡在坡坏面上具有粘聚力的情况，基于塑性极限平衡理论，在提出新的能量安全系数并分析其合理取值的基础上，把锚杆对边坡的加固约束转化为对岩体内力消散功率的补充，进而探讨了锚杆加固岩体边坡能量安全系数设计的新方法。该方法概念明确，计算简单，便于工程设计应用。
对锚杆加固单平面滑动岩体边坡工程，可以把锚杆对岩体边坡的加固约束转化为对土体内力消散功率的补充，来等效岩体c值的增加引起的内力消散功率的增量部分，只要将能量安全系数取适当的值，则可说锚杆加固的岩体边坡是稳定的。在实际观测中，顺层滑动的滑体一般都不是整个楔体。这说明当滑面上楔体滑动时，靠近滑体的后部会产生张应力，使滑体后缘产生许多张裂缝。
岩体经系统锚杆加固后，其力学性质得到改善，弹性模量增加，泊松比减小。锚固后，对试块竖直方向的变形影响不大，但是约束了岩体水平方向的变形，从而提高了岩体的抗剪强度.随着锚杆布设密度增大，锚固岩体的等效弹性模量基本呈线性增加，但是,锚固效果与岩体本身的强度有关，强度较低的岩体锚固效果要比强度较高的岩体锚固效果明显。
1.2 预应力锚索技术：
在岩土高边坡方面,特别是对陡高边坡的整治和加固处理,采用锚索十分有利。预应力锚索成为岩体加固的一种有效的加固方法,得到了较为广泛的应用。
预应力锚索的研究与应用已取得了较大进展。预应力锚索种类逐渐增多,但是各种预应力锚索对岩体的作用机理尚缺乏深入研究。预应力锚索的作用机理,目前实际是根据锚索的不同施工工艺和锚索组成等来研究锚索与岩体的力学相互作用规律，例如,根据锚索的粘结状态,可分为自由式和粘结式两种。自由式无粘结预应力锚索和粘结式有粘结预应力锚索的作用机理不同。无粘结预应力锚索主要是通过预应力锚索的两端对岩体施加预加应力。而有粘结预应力锚索则是通过锚索与岩体的粘结力来传递预应力的。
又如预应力锚索的作用机理的一个重要因素———预应力损失问题,它直接影响预应力锚索的效果,这是大家普遍关心的问题,而影响预应力损失的因素很多,主要是岩体的蠕变和锚索的蠕变。锚索的蠕变又与锚索材料的性能、锚具性能、内锚固段长度和形式、固结材料性能、荷载等级、施工操作方法等有关,而岩体的蠕变则是一个十分复杂的问題,岩体的蠕变包括岩石和结构面的蠕变,并与岩体的受荷状态十分密切。这种受荷状态是指岩体处于受拉或受压应力状态,不同的受荷状态下的岩体,其岩石和结构面的蠕变不同。
2 针对性岩体加固理论
a常规岩体加固
目前，国内外普遍使用的岩体加固钻孔方位和角度，主要有以下2种：
2.1 防渗帷幕钻孑L。主要用“对分法”，按孑L口等距离布置钻孔，钻孔方向垂直。(2)坝基固结灌浆钻孔。主要为垂直方向，隧洞固结灌浆钻孑L主要与基岩开挖面垂直。
b针对性岩体加固
针对性岩体加固主要原则就是要在被加固岩体内，确定能穿过最多缺陷面(带)的加固钻孔方位和倾角。针对性岩体加固的目的就是使钻孔穿过更多的缺陷面，在节约投资的同时，取得更好的加固效果
3 对岩体加固技术研究方向的展望
岩体加固技术研究今后会朝以下几个方面努力。
a岩体加固计算的合理力学模型研究
大量的工程实践已经证明预应力锚索对控制洞室围岩的变形破坏具有很强的作用，而数值计算结果一般却反映不出锚索应有的作用。究其原因,不是数值计算结果不正确，而是现阶段数值计算中所采用的岩体加固计算模型不能真实反映出锚索与围岩的相互作用关系。因此，开展岩体加固计算的合理力学模型研究具有十分重要的工程意义和理论价值。
b岩体深层注浆技术研究
c新型锚固与注浆材料的研究
目前的锚杆、锚索材料多是用钢材制作的,既笨重，又存在长期腐蚀性问题;现有的注浆材料多是用纯水泥浆或水泥砂浆，收缩性大,流动性也较差。因而要提高岩体加固质量就需要研究性能更好、重量更轻、强度更高的锚索、锚杆材料和流动性更好、粘结强度更高的注浆材料。
d岩体受力变形监测技术研究
岩体介质的复杂性决定了要掌握岩体工程的实际受力变形状态,最好的办法就是直接量测，直接测出岩体内和洞壁上的受力变形状态。这种办法不仅直接、可靠，而且它不需要了解岩体的结构构造，因为在测试结果中已自然地包含了岩体结构构造的影响。现在的问题是我们如何利用高科技手段使现场测试技术实现自动化、智能化、可视化，甚至坐在办公室内就可随时监测岩体工程重点部位的受力变形状态。因此，利用高科技手段实现监测技术的现代化、智能化来解决岩体工程的受力变形状态问题，从加固领域最有前途、最值得重视的研究方向。而为岩体加固设计提供及时可靠的数据，应是岩体加固领域最有前途、最值得重视的研究方向。
参考文献
[1]吴德海，曾祥勇，邓安福，唐树名单锚锚杆加固碎裂结构岩体模型试验研究地下空间第23卷第2期2003年6月
[2]顾金才陈安敏岩体加固技术研究之展望隧道建设第24卷第1期2004年2月
[3]邓华锋李建林王乐华系统锚杆对边坡岩体加固效果的数值模型试验研究Journal of Engineering Geology工程地质学报1004-9665/2006/14(05)20644205
[4]李建林丁振明卸荷岩体加固若干问题的探讨武汉水利电力大学宜昌学报第22卷第3期2000年9月
[5]邓华锋李建林王兴霞温世亿杨学堂系统锚杆对边坡岩体加固效果的等效变形参数研究三峡大学学报自然科学版第27卷第1期2005年2月