最好看中文字幕国语电影,四虎永久在线精品无码视频,天美麻花星空免费观看乡村版,男女做aj视频免费的网站

地質(zhì)體錨桿加固技術(shù)研究現(xiàn)狀、發(fā)展和存在的問題

——蘇葉春

 

1       錨桿起源

1872年首批錨桿在英國北威爾士的一家板巖采石場(chǎng)中投入使用。經(jīng)歷了五十多年后，錨桿已成為一種支護(hù)手段而被人們所采納。1950年至1955年，錨桿支護(hù)使美國一大批采礦企業(yè)發(fā)生巨大變革。1951年，錨桿支護(hù)在美國的采礦企業(yè)中取代了坑道支撐。隨著時(shí)間的發(fā)展，錨桿支護(hù)手段也已在廠房、隧道、公路和鐵路的路塹以及水壩基礎(chǔ)等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。

在各種支護(hù)體系中，有一部分屬于永久性支護(hù)，且為保護(hù)錨桿不至銹蝕和維持預(yù)先施加的張拉力，通常對(duì)錨桿進(jìn)行灌漿；另一部分是采用錨桿作為快速臨時(shí)性支護(hù)，然后再用其他支護(hù)措施予以補(bǔ)強(qiáng)。

錨桿技術(shù)至今已經(jīng)有100多年的發(fā)展歷史，隨著時(shí)間的發(fā)展，錨桿支護(hù)已在廠房、隧道、公路和鐵路的路塹以及水壩基礎(chǔ)等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。

 

2 錨桿發(fā)展及現(xiàn)狀

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，國家加大了基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)力度，由于我國幅員遼闊，在工程的建設(shè)過程中會(huì)遇到各種工程地質(zhì)問題，特別是西部，工程地質(zhì)問題顯得格外突出和復(fù)雜。因此，為解決這些工程中的地質(zhì)問題，我們必須采取一些工程措施加以解決，錨桿支護(hù)就是我們常常采用的一項(xiàng)行之有效的工程措施。因此，了解和掌握錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、加固機(jī)理及當(dāng)前研究的動(dòng)態(tài)對(duì)我們這些從事工程地質(zhì)的人員顯得格外必要。

我國錨桿支護(hù)的應(yīng)用與發(fā)展，大致經(jīng)歷了以下3個(gè)階段：

1）單體錨桿群階段。這一階段主要是錨桿支護(hù)技術(shù)的剛剛引入我國的初級(jí)應(yīng)用階段，也就是上世紀(jì)50~60年代。這一階段的錨桿以鋼絲繩、水泥砂漿錨桿為代表，錨桿無托板，錨桿之間無相互聯(lián)系。錨桿實(shí)際只起懸吊作用，錨桿被動(dòng)承載，不與圍巖共同作用。此階段相應(yīng)的支護(hù)理論懸吊理論和原始楔形剪切理論等。

2）組合錨桿支護(hù)階段。在這一階段，錨桿支護(hù)技術(shù)有了很大的發(fā)展，出現(xiàn)了一大批新型錨桿，如水泥、鋼筋錨桿，樹脂卷鋼筋錨桿及其他類的金屬錨桿。

該類錨桿在尾部均有托板、螺帽，有時(shí)還增加了金屬網(wǎng)、砼噴層及鋼帶、鋼筋梯、鋼架等。逐漸形成組合式支護(hù)體系。該結(jié)構(gòu)體系又成平面組合發(fā)展到空間組合，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系。此階段相應(yīng)的支護(hù)理論為組合理論—組合拱、組合梁等。

3）預(yù)應(yīng)力錨桿體系階段。進(jìn)入90年代，隨著錨桿支護(hù)在松軟巖體和大跨度中的推廣應(yīng)用，人們注意到繃緊錨桿網(wǎng)、帶，采用有橫向預(yù)應(yīng)力管縫式錨桿和錨桿桁架，能顯著改善支護(hù)效果。實(shí)踐和理論都證明，保證錨桿體系有足夠的橫向和縱向預(yù)應(yīng)力，才能真正發(fā)揮錨桿支護(hù)的作用，充分發(fā)揮圍巖與支護(hù)體系的最大支護(hù)力。

 

3 預(yù)應(yīng)力錨桿加固的機(jī)理

作為一種支護(hù)手段的錨桿支護(hù)與傳統(tǒng)的木架支撐及其他形式的現(xiàn)澆砼等在支撐方法上有著根本性的區(qū)別。傳統(tǒng)式支撐往往是一種被動(dòng)式支撐，當(dāng)巖石開始變形時(shí)才開始支撐荷載。然而，預(yù)應(yīng)力錨桿這種支撐手段，因?yàn)槲覀儼惭b在鉆孔里、因而能成為與巖石結(jié)為一體，能承受所發(fā)生的力及變形，并阻止力與變形的發(fā)生，是一種主動(dòng)式支撐。

當(dāng)錨桿被張拉后就成為主動(dòng)式支撐了，即預(yù)應(yīng)力錨桿，因此成安裝后它就產(chǎn)出功效。巖石的變形就可以減少或防止，裂縫受到遏制。作用在巖石裂縫面上的正壓力一加大，自然摩擦力就可被利用來產(chǎn)生巨大的效果。無論哪一種錨桿，都存在著錨桿與巖石兩者之間的相互作用。這一特性對(duì)哪些懸臂面必須受到支撐，而且撐柱沉陷量也很大的對(duì)洞室?guī)砹颂赜械暮锰?。因?yàn)榫偷鼐S持懸臂面穩(wěn)定不動(dòng)只需要相對(duì)較小的力量，但撐柱的擠壓力卻常會(huì)超荷并導(dǎo)致支撐的破壞。

在工程實(shí)踐中，不同的工程地質(zhì)問題所采用的加固理論有所不同，例如：如果洞室埋深較淺、巖層強(qiáng)度高且地應(yīng)力比較低，就適合采用懸吊理論和組合梁（加固巖梁）理論；而當(dāng)洞室以受水平應(yīng)力影響為主，一般而言，就適合采用加固拱（擠壓支撐拱）理論。

眾所周知，巖體的抗拉強(qiáng)度很低，彈性變形能力很小，一當(dāng)發(fā)生較大的變形，巖石必將開裂，而鋼材的彈性變形能力很大。特別是圍巖抗拉強(qiáng)度低，同時(shí)還被層理等弱面所切割（弱面的抗拉強(qiáng)度幾乎為零），此時(shí)圍巖抗拉強(qiáng)度更低。如果在安裝錨桿構(gòu)件時(shí)給圍巖一定的預(yù)壓應(yīng)力，對(duì)于受拉截面，可以抵消一部分受拉應(yīng)力，從而大大提高抗拉能力；對(duì)于受剪截面，由于預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的摩擦力，大大提高加固體的抗剪能力。同時(shí)由于避免過早的出現(xiàn)張裂縫，從而可以減緩圍巖的弱化過程，保證洞室的長期穩(wěn)定。

 

4 預(yù)應(yīng)力錨桿加固產(chǎn)生的效果

1）保證圍巖與錨桿構(gòu)件共同作用，避免圍巖與錨桿“被各個(gè)擊破”，從而提高加固體的抗拉、抗彎、抗剪力；

2）防止圍巖過早出現(xiàn)裂縫和滑移，避免圍巖迅速弱化，從而保證洞室長期處于良好狀態(tài)，保證洞室長期穩(wěn)定；

3）提高圍巖加固體強(qiáng)度與剛度，減少洞室圍巖的位移量，從而提高洞室斷面利用率，避免人為地加大開挖斷面的預(yù)留量。

 

5 存在的問題及建議

我國巖土錨固規(guī)范中對(duì)錨桿（索）耐久性的要求很低，且操作性較差，結(jié)構(gòu)的安全性重點(diǎn)放在各種強(qiáng)度要求上，而對(duì)環(huán)境要素（如工程周圍水、土中有害化學(xué)介質(zhì)侵蝕等）下的耐久性要求則考慮較少。隨著我國基本建設(shè)的發(fā)展，作為土建結(jié)構(gòu)重要組成部分的巖土預(yù)應(yīng)力錨桿（索）工程的耐久性應(yīng)引起相關(guān)研究、設(shè)計(jì)、施工單位的高度重視。巖土錨桿（索）所在的特定介質(zhì)環(huán)境和高位應(yīng)力特點(diǎn)，使未經(jīng)防腐或防腐不當(dāng)?shù)腻^桿（索）發(fā)生腐蝕，甚至導(dǎo)致破壞。根據(jù)鋼筋腐蝕的不同機(jī)理，一部分為應(yīng)力腐蝕、氫脆、化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。

錨桿破壞的主要原因分析：

1）錨固段問題：由于錨固段內(nèi)灌漿不足所致，導(dǎo)致鋼絞線受含硫酸鹽和氯化物的地下水侵蝕，灌漿施工缺少壓水檢查和施工不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致錨固段灌漿不足。

2）自由段問題：①地層運(yùn)動(dòng)造成拉筋超應(yīng)力，使其產(chǎn)生裂紋；②在有氯化物的情況下，水泥漿包裹不足或無水泥漿；③由于耐久性差導(dǎo)致瀝青包裹層破壞；④保護(hù)材料選擇不當(dāng)，如化學(xué)材料中含有硝酸根離子和吸濕瑪碲脂；⑤所有拉筋在無保護(hù)情況下存放很長時(shí)間。

3）錨頭問題：主要是缺乏防腐措施或工作期間保護(hù)劑充填不完全或塌落。

通常巖石變形總可以分解為沿錨桿鉆孔軸向與徑向兩個(gè)分量。而我們往往只分析錨桿的軸向力。事實(shí)上發(fā)揮徑向抗力的作用，阻止圍巖徑向的剪切錯(cuò)動(dòng)變形，對(duì)防止圍堰松動(dòng)，保障洞室穩(wěn)定有更為重要的意義。無論膠結(jié)式或機(jī)械式的端點(diǎn)錨固錨桿都不具備阻止巖石初期的或較小的徑向剪切破壞的能力。在這一點(diǎn)上，快凝全長膠結(jié)錨桿是較好的。普通砂漿錨桿由于需要較長的固結(jié)過程，也不能有效的抵抗圍巖變形作用。

針對(duì)錨桿（索）破壞的原因分析，提出建議如下：

1）  結(jié)構(gòu)上選擇有較大橫向預(yù)應(yīng)力的錨桿體系；

2）  材質(zhì)上選擇具有高強(qiáng)度、高屈服極限的鋼材制作錨桿、桿體螺母；

3）  為提高預(yù)應(yīng)力值，必須研制大扭矩安裝機(jī)具，減少螺母與托板之間的摩擦力；

4）  積極開展對(duì)預(yù)應(yīng)力錨桿體系的研究，對(duì)其加固機(jī)理和實(shí)際效果進(jìn)行系統(tǒng)的研究與

測(cè)定。針對(duì)不同的圍巖和產(chǎn)生條件，研究選取最優(yōu)預(yù)應(yīng)力值和最佳預(yù)應(yīng)力錨桿體系。

 

6 當(dāng)前研究熱點(diǎn)

6.1  光纖傳感技術(shù)在預(yù)應(yīng)力錨桿應(yīng)力測(cè)試中應(yīng)用

砂漿預(yù)應(yīng)力錨桿對(duì)巖土介質(zhì)加固的有效性，已為廣泛的工程實(shí)踐所證實(shí)，但錨桿受有砂漿作用的粘結(jié)力，桿體受壓拉力作用后的軸向應(yīng)力分布狀況一直不清楚。鑒于錨桿受力后所處的力學(xué)狀態(tài)對(duì)錨桿加固機(jī)理的了解、加固作用的可靠性評(píng)價(jià)、錨桿設(shè)計(jì)參數(shù)的合理選擇，特別對(duì)錨桿長度的選擇，均具有重大的工程意義和經(jīng)濟(jì)意義，故工程力學(xué)界一直希望能對(duì)砂漿預(yù)應(yīng)力錨桿的力學(xué)狀態(tài)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。由于傳統(tǒng)的傳感測(cè)試技術(shù)難以提供有效手段，如傳統(tǒng)的電磁法傳感器難于在巖土的潮濕環(huán)境下保持長期穩(wěn)定，難以經(jīng)受施工過程的干擾與破壞，并且探頭的尺寸通常較大，難于在錨桿上固定并在錨桿受力后穩(wěn)定與錨桿協(xié)調(diào)工作，所以這方面的試驗(yàn)研究，直到目前為止除曾有過某些室外模擬試驗(yàn)外，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)一直未取得有效的進(jìn)展。上個(gè)世紀(jì)80年代伴隨著光纖通訊發(fā)展而產(chǎn)生的光纖傳感技術(shù)，已有可能對(duì)諸如巖土工程與土建工程等許多工程領(lǐng)域的工程安全與質(zhì)量監(jiān)控提供有效的實(shí)測(cè)手段。

 

6.2  新型錨桿的研究

就目前而言，國外錨桿技術(shù)以澳大利亞、美國發(fā)展最為迅速，兩國錨桿支護(hù)比重已接近100%，其錨桿技術(shù)水平居于世界前列。

目前主要有以下兩種新型錨桿（索）：

玻璃纖維錨桿（索）：除了具有相同甚至更高承載張力以外，玻璃纖維錨索重量輕，可提高安裝速度。

砂固結(jié)內(nèi)錨頭預(yù)應(yīng)力錨桿：這種新型的錨桿有著優(yōu)越的性能，不僅施工工藝簡(jiǎn)單，操作方便，而且在安裝后數(shù)分鐘內(nèi)既可以將預(yù)應(yīng)力施加上去。因此，它可以用在搶險(xiǎn)救災(zāi)工程或要求加快施工進(jìn)度的大型工程。

 

7 結(jié)束語

當(dāng)前，預(yù)應(yīng)力錨桿技術(shù)已廣泛運(yùn)用于各種工程地質(zhì)問題當(dāng)中，預(yù)應(yīng)力錨桿技術(shù)也進(jìn)入高速發(fā)展的階段。關(guān)于預(yù)應(yīng)力錨桿加固機(jī)理的研究愈發(fā)深入，同時(shí)，隨著材料科學(xué)的長足發(fā)展，關(guān)于預(yù)應(yīng)力錨桿的錨桿材料研究逐漸成為大家研究的熱點(diǎn)。

 

上一篇  下一篇