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岩土锚固技术论文范文1
中图分类号：TU74 文献标识码：A
一、引言
岩土锚固技术是将受拉杆件的一部分固定在岩土体中，必要时可对杆件施加预应力，另一部分与工程结构物连接，用来承受结构物产生的拉力或者对于岩土体进行加固，以保持结构物和岩土体的稳定同时改善岩土体的受力状态。
灌浆锚杆是目前在工程中应用最为广泛的锚杆之一，1958 年是由德国 Bauer特种地下工程公司发明并首先将这项技术应用到了加固挡墙的工程中[1]，起到了非常好的效果。
高铝水泥是近年来出现的一种新型灌浆材料[2]，在-10℃的低温下，这种灌浆材料也可以充分的固结，因此为锚杆在永冻土层基础的施工提供了条件，此外各种添加剂也逐渐在灌浆锚杆中应用增强了锚杆的适用性。
在灌浆技术出现后的两个多世纪中，灌浆技术以及灌浆材料有了长足的进展，从最开始的单一化发展到现在灌浆材料种类繁多适用范围广，施工技术多种多样，基本可以满足各种地基工程，使得现在城市里地铁基坑的开挖、软土上修建超高层成为可能[3]。经过多年的发展锚固技术也得到很大提高，多种先进锚固技术的发明使得锚杆的应用范围更加广泛，性能也更加优越。
(一) 单孔复合锚固技术。传统的全粘结式锚固技术虽然施工简单，但存在一定的缺点，当锚杆受到上拔荷载时会在顶端产生严重的应力集中，只有距载部位较近的锚杆有很大的侧摩阻力，随着距离荷载位置的增加侧摩阻力会急剧下降，而且锚杆的应力也会随之急剧的下降，当荷载传至固定端长度最远之前，上部的锚杆体与灌浆体或灌浆体与土体之间产生了相对位移，从而导致了粘结破坏，因此无法充分发挥整个锚杆体的强度。为了改善锚杆的受力性能，冶金部建筑研究总院等单位成功研制单孔复合锚固技术，在一个锚孔中设置多个锚杆单元，这些单元之间是相互独立的，每个锚杆有独立杆体、锚固体和自由长度，而作用荷载时也是通过对于每个锚杆进行分别张拉，并且通过补偿张拉(补偿各个锚杆单元由于自身的差别导致在相同荷载下产生位移差)以达到每个锚杆受到几乎相同的荷载[4, 5]。
单孔锚固复合技术根据受力类型不同主要可以分为拉力分散型和压力分散型两类。与传统的拉力型锚固技术相比有其显著的优越性：
1.克服了锚杆随着长度的增加荷载无法得到有效传递的缺点，使得每个锚杆都能比较均匀的承受荷载，大幅度提高了锚杆的抗拔力，同时也减小了锚杆在荷载作用下的位移。
2.可以使得锚杆在各种土层中都能充分的发挥自身的强度并且充分利用土体的强度。
3. 密实性很好，不易发生开裂，对于锚杆形成了多层的保护，大幅堵增强了锚杆的耐久性。
(二) 旋喷灌浆扩底技术。通过高压喷射原理在锚固段范围内对土体进行切割扩孔并且用水泥浆置换填充，形成一个圆柱状的扩大头，充分的发挥扩大头的端承作用，极大的提高了锚杆的抗拔力[6]。
(三) 预应力锚固技术。这项技术最早产生于英国，充分利用了钢材的抗拉强度高，增强了岩土体的强度及自身稳定性，有效的利用了土体的潜力，同时可以节约工程成本保证了工程的安全性，从而成为提高岩土稳定性的最为经济和有效的一种途径[7]。
二、研究现状
锚杆在现在的岩土工程加固方面应用十分广泛，但不同的工程情况对于锚杆的要求也有区别，因此随着锚杆技术的发展，根据实际工程中的需要逐渐产生了适用于不同环境的新型锚杆。
（一） 快硬水泥锚杆
快硬水泥锚杆类似与普通的灌浆水泥锚杆类似，它也是粘结式锚杆的一种，施工之前先将水泥加水搅拌三分钟左右，然后将水泥灌注到锚杆的底部很快凝结[8]。对于这项技术的使用美国、法国等国家已经非常成熟并且进入批量发展的阶段。我国近几年来对于这种新型锚杆的研究也有了很大的进展，煤炭科研院建井所已经研制成功并进行了少量的试生产。
（二） 二次高压灌浆锚杆
这种方法是在第一次注浆体形成 5MPa 左右的强度时，采用特殊设备进行压力达 3～3.5MPa 的二次注浆，使得原来的注浆体产生贯通的裂缝，二次注浆液深入土层中，这样不但提高了注浆体的抗剪能力，同时也增大了注浆体与土体的接触面积，有效的提高了锚杆的抗拔力[9]。
（三） 让压锚杆(屈服锚杆)
在传统的粘结式锚杆中，当作用在锚杆上的荷载达到了锚杆的极限承载力时，锚固体和土体之间的接触面就会产生相对滑移导致侧摩阻力急剧减小或者锚杆体本身屈服甚至断裂，锚杆的锚固力的达到峰值以后会急剧下降甚至完全消失，导致锚杆失效；而让压锚杆能够克服这一点，在锚杆达到极限荷载时，能够保证抗拔力不变的情况下不发生断裂破坏，甚至在发生较大位移的情况下可以保持锚固力[8]。这种锚杆主要通过两种方法对传统锚杆进行改进，一种方法是对锚杆体的结构进行改变：①比较简单的方法是在锚杆体的垫板和螺母间加入弹簧垫片，这种方法施工简单，但其所能承受的抗拔力也较小并且让压效果较差。②将一些钢珠放入一个内部为锥形的套筒中，当锚杆在荷载作用下发生位移时会将钢珠不断的拉入套筒从而增加了锚杆和套筒的摩擦力，平衡不断增加的荷载，这种方法的让压性能较好，锚固力可以达到 200kN～250 kN。但这两种方法的缺点在于钻孔直径较大、成本高。另外一种方法是改变锚头的结构。①摩擦滑移锚杆，这种锚杆是在锚头处设置楔形体装置，锚杆随着荷载增加产生的滑移使得楔形体越拉越紧直到阻止锚杆的移动。②可伸长的滑动锚杆，特殊钢制成起剪切作用的凸块，锚杆体套有一根钢管，并将灌浆材料注入钻孔和套管以及锚杆体与套管之间，使得所有构件凝固在一起。当锚杆受到较大荷载时，剪切凸块通过旋转剪碎树脂砂使锚杆伸长，可以产生比较大的滑动距离并保持恒定的阻力。
（四） 螺旋锚杆
螺旋锚杆最早在桩基触探实验中作为反力装置而使用，这种锚杆通过作用旋转力矩而钻入土体中。它的优点在于成本低、施工速度快，并且施工时未对土体施加震动，所以土体受到扰动性较小强度不会减弱，而且施工结束后能立刻承受荷载。而且对于一些临时性的工程，可以进行重复利用[8]。
（五）可回收锚杆
可回收锚杆主要应用在一些临时性建筑中，锚杆使用完毕以后可以进行回收重复使用[10]。这种锚杆与传统锚杆的形式和施工方式并无太大差别，只是采用了特殊的锚杆、灌浆体以及承载体，但这种方法还处于研究阶段。这种锚杆主要可以分为以下三类：
1.机械可回收锚杆。在锚杆施工时，将在锚杆体上设置一个连接装置，当锚杆使用完毕时，在锚杆上作用反向荷载使得锚杆和连接装置脱离从而被拉出回收。
2.力学式可回收锚杆。在锚杆体和灌浆体之间采用特殊材料设置隔层，回收时直接拉出便可。
3.化学式可回收锚杆。在锚固段设置爆破装置，使用完毕后引爆爆炸装置将其回收。
（六）自钻式注浆锚杆
自钻式注浆锚杆将带有钻头的杆体直接作为锚杆，当锚杆钻到所需深度时直接灌注水泥浆进行锚固[8]。在一些比较松散的土体或者岩层中应用较广，因为这类地层成孔较为困难，钻孔过程中易发生坍塌。
（七）塑料锚杆
塑料锚杆主要有塑料锚杆和玻璃钢锚杆两种。玻璃钢锚杆采用玻璃纤维对作为增强材料，运用拉挤成型的方法制成，它的优点是成本低、可弯性和抗腐蚀性较好，可以在一定程度上取代金属锚杆，比较适用于煤矿巷道的施工中[11]。塑料锚杆并非完全由塑料制成，而是塑料和金属杆体的复合体。这种锚杆的优点是成本低、重量轻、节约钢材、抗腐蚀性好，并且抗拔力可以达到200～300kN。
（八） 分散压缩型锚杆
分散压缩型锚杆的主要特征是：通过采用多个承载体以及对锚固体施加压缩应力，把传递到地层周围的粘结摩阻力峰值控制到了最低的限度[11]。
三、结语与展望
随着沿海地区经济的发展，在软土甚至淤泥质土中应用抗拔锚杆也是现在工程发展的一个重要方向。本文参考国内外文献，对岩土锚固技术进行了系统总结, 并对今后的研究提出展望。总结如下:
近几年来少数工程在软土中采用了旋喷灌浆型锚杆，使得锚杆的锚固力大幅
度提高，但采用这种方法的工程很少，并且在确定抗拔力方面完全都是根据实验而得到，需采用有限元分析作深入具体的研究。
实际工程中的土层由于地质条件的不同会产生分层，且每层土之间会有较大差别，因此需要进一步的研究不同土质对于各种锚杆的影响。
目前的研究成果大多针对单根锚杆，而实际工程中很少采用单根锚杆，往往是作为锚杆群来使用，锚杆之间又会产生互相影响，所以锚杆群的应用有待深入分析研究。
参考文献：
[1] 韩军等. 锚杆灌浆体与岩(土)体间的粘结强度[J]. 部岩石力学与工程学报, 2005, 19: 84-88.
[2] K.w.Biggar 等. 永冻层基桩施工用高铝水泥基灌浆材料的室内研究和现场应用性能. 《北美最新反循环矿产和水井钻探及基础工程施工钻进工艺与设备》, 地质矿产部勘探技术研究所编, 1994.
[3] 吴昌勇. 水电站引水隧洞固结灌浆试验研究[D]. 武汉: 武汉理工大学, 2007.
[4] A D Barley. The Single Bore Multiple Anchor System[C]. London: Ground Anchorages and Anchored Structures, 1997.
[5] 程良奎. 单孔复合锚固法的机理与实践[C]. 岩土锚固技术的新进展论文集, 北京: 人民交通出版社, 2000.
[6] 韩军, 丁秀丽, 朱杰兵. 岩土锚固技术的新进展[J]. 长江科学院院报, 2001, 5: 第65-67.
[7] 苗国航. 我国预应力岩土锚固技术的现状与发展[J]. 地质与勘探, 2003, 3: 91-94.
[8] 张乐文, 刘传波. 新型锚杆及岩土锚固新技术[J]. 公路交通科技, 2004, 7: 26-29.
[9] 唐保付等. 二次高压灌浆提高土锚承法力机理研究[C]. 岩土锚固新技术论文集, 北京: 人民交通出版社, 1998.
岩土锚固技术论文范文2
【关键词】抗浮锚杆；水浮力；抗拔力；布置方式;注意事项
【工程概况】
笔者在深圳做的某工程为大底盘带多塔的结构。塔楼下的地下室由于塔楼自身的重量能够满足抗浮的要求，现着重讨论上部没塔楼的地下室的抗浮问题。本项目地下室的概貌及抗浮水位如图所示。现取中柱(8mX8.15m)进行讨论。
水浮力： 6x10＝60KN/m2
负二层底板、地下一层及地下室顶板自重： 25x0.5+6+6.3=24.8KN/m2(由广厦软件中计算结果求得)
地下室顶板覆土自重：16x0.8＝12.8KN/m2
地下室底板建筑做法自重：22x0.1＝2.2N/m2
抗浮总重：24.8+12.8+2.2=39.8KN/m2
参考广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ 15-31-2003第5.2.1条规定，地下室抗浮稳定性验算应满足式6.1.6的要求：
W/F≥1.05 （6.1.6）
所需抗浮力：1.05x60-39.8=23.2KN/m2
柱下独立基础(地下室侧壁位置的柱下基础除外)位置设锚杆抗浮:
当抗浮面积为： 8X8.15=65.2m2 此时基础下设锚杆抗浮所需抗拔力： 23.2X65.2=1512.64KN
取单根锚杆的抗拉承载力特征值为310KN，需锚杆根数：n=1512.6/310=4.9，取n=5
根据《岩土锚杆(索)技术规程》第7.4.1条：
单根锚杆需要钢筋面积：1.6X1.3X310X1000/400=1612mm2
(式中1.6为锚杆杆体安全系数，1.3为荷载分项系数)，故选用3}28(As=1847mm2)
根据《广东省建筑地基基础设计规范》第11.2.2条，故采用3}32钢筋(As=2413mm2)
取锚杆孔径为D=150mm
根据《岩土锚杆(索)技术规程》第7.5.1条计算锚杆锚固长度：
根据《广东省建筑地基基础设计规范》第11.2.1条式11.2.1-3，
锚杆的有效锚固长度为：
式中f i为砂浆与第i层岩石间的粘结强度特征值，l为第i层岩体中的锚固长度，d为锚杆孔直径，Rt为单根锚杆的抗拔承载力特征值。
根据《建筑边坡工程技术规范》式7.2.3，锚杆锚固体与地层的锚固长度为：
根据《建筑边坡工程技术规范》式7.2.4，锚杆钢筋与锚固砂浆间所需的锚固长度为：
式中γo为边坡工程重要性系数，γQ为荷载分项系数，N为锚杆轴向拉力标准值，ξ3为钢筋与砂浆粘结工作条件系数，d为锚杆钢筋直径，f为钢筋与锚固砂浆间的粘结强度设计值，n为钢筋根数。
故取锚杆的有效锚固长度为：2.5m
抗浮锚杆承载力特征值估算：Fa=∑qsiuili=400x3.14x0.15x2.5=471KN>1.3x310=403KN (qsi为岩土体与锚固体粘结强度特征值)
锚杆的布置方式一般有集中点状布置、集中线状布置、面状均匀布置等方法。它们都有各自的有缺点：
1． 集中点状布置，此方法推荐用于坚硬岩。一般布置在柱下，此次的案例就是采用的这种方法。优点：可以充分利用上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力；由于锚杆布置集中，对于地下室底板下的外防水施工也比较方便；对于个别锚杆承载力不足的情况，由于有较多的锚杆分担，有很强的抵抗力。缺点：要求锚固于坚硬岩体中，不适用于软岩与土体，破坏往往是锚固岩体的破坏；由于局部锚杆较密，锚杆施工不方便；地下室底板梁板配筋较大。
2． 面状均匀布置，此方法可用于所有情况。在地下室底板下均匀布置；优点：适用于所有土体和岩体；地下室底板梁板配筋较小。缺点：不能充分利用上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力（个人认为考虑的话偏于不安全）；对于个别锚杆承载力不足的情况，由于能分担的锚杆较少，此情况抵抗力差；由于锚杆布置相对分散，对于地下室底板下的外防水施工比较麻烦。
3． 集中线状布置，此方法推荐用于坚硬岩与较硬岩。一般布置于地下室底板梁下；优点：由于锚杆布置相对集中，对于地下室底板下的外防水施工也比较方便；对于个别锚杆承载力不足的情况，由于有较多的锚杆分担，有较强的抵抗力。缺点：不能充分利用上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力（个人认为考虑的话偏于不安全，对于跨高比小于6的底板梁，可以适当考虑上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力），要求锚固于较硬岩体中，不适用于软岩与土体；地下室底板板配筋较大。
注意事项：
1）集中点状布置，抗浮锚杆与岩石锚杆基础结合为优，需注意柱底弯矩对锚杆拉力的影响，特别是柱底弯矩较大的时候；
2）参考《建筑边坡工程技术规范 GB 50330-2002》，应选用永久性锚杆部分内容；
3）岩石情况（坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、极软岩）应准确区分，可参考《建筑边坡工程技术规范 GB 50330-2002》表7.2.3-1注4；
4）锚杆抗拔承载力特征值应通过现场试验确定，可参考《建筑边坡工程技术规范 GB 50330-2002》附录C；
5）抗浮设计水位的确定应合理可靠，一般应由地质勘测单位提供，比较可靠和有说服力，应设置水位观测井，对于超出抗浮设计水位的情况应有应对措施；
6）锚杆抗拔承载力特征值现场试验时由于一般为单根锚杆加载，未考虑锚杆间距影响（附图一填充部分），特别是锚杆间距较为密集时的情况；当单根锚杆影响范围内的土体自重（附图二填充部分）大于锚杆拉力时，可以不考虑锚杆间距影响；
7）由于锚杆钢筋会穿过底板外防水，锚杆钢筋应有防水措施；
8）锚杆锚固体与（岩）土层的锚固长度应取有效锚固长度，由于基坑开挖会对底板下土体有一定扰动，特别是采用爆破开挖的基坑，一般要加300-500MM；
总结：
岩土锚固技术论文范文3
【关键词】水电站；锚索施工；研究
一般来讲，锚索施工的主要工序包括以下几个方面：测量放线造孔锚索制作与安装锚索一次注浆锚墩一期混凝土浇筑锚索张拉锚索二次注浆锚墩二期混凝土浇筑。我们在对锚索施工质量进行考核时，主要依据有：锚索施工的行业标准以及国家规范；设计的图纸和设计变更通知，以及相关的设计技术要求等；签订的合同文本要求、锚索施工组织设计及监理文函批复意见。
一、锚索形式选择
我们根据锚索内锚固段形式的不同，一般可以将锚索分为：拉力分散形、普通拉力形、拉压复合形和压力分散形。在对形式选取时，要充分结合工程特点，选择最优形式，下面论文就锚索各个形式的特点做简单分析：（1）拉力分散形锚索其特点
是内锚固段钢绞线分散布置开来，将锚索张拉力分散的传递到内锚固段的不同深度处，这就有效的解决了拉力过于集中的问题，对桥梁本身起到了有效的保护作用。（2）普通拉力形锚索优点有结构较为简单、造价成本低廉、施工十分便捷，但是其内锚固段的上部拉力过于集中，常见的问题是导致混凝土断裂，进而影响固的效果。（3）拉压复合形和压力分散形锚索内锚固段混凝土承受压应力，可以有效的提高锚固效果，特别是其自由长度的增加，可以更好的适应边坡岩体变形。同时我们不能忽视的是，内锚固段形式很复杂，在安装和张拉等都较为繁琐，大大增加了施工的难度，造价方面也远高于普通的拉力形锚索。一般来讲，对于地质条件较为简单的施工环境下，我们应该选择施工便捷、形式简单、造价低廉的普通拉力形锚索，既可以满足工程需要，这样有助于我们提高施工效率、加快工程进度、控制工程投资。而在那些地质条件很复杂、内锚固岩石质量较差的边坡，可以选择压力分散形、拉力分散形和拉压复合形锚索，以确保锚索张拉质量，保证工程达到设计锚固的要求。
二、水电站锚索施工中出现的问题及应对措施
（1）造孔。在造孔过程中，首先用油漆在施工部位标明锚索开孔位置，孔位偏差不得大于十厘米；钻机平台必须做到牢靠稳固，对方位角也要严格校验。其次，在钻孔施工过程中，充分发挥钻机的导向作用，尽量减少孔斜误差，并及时采用合理纠偏措施，做好相关记录。最后，应按分序加密的原则进行钻孔，成孔后及时进行锚固段固结灌浆，确保成孔质量。（2）锚索制作。我们在向孔内安装锚索时，经常会遇见锚索架线板在通过锚索孔内的裂缝时卡入裂缝。为了解决这一问题，我们通过在每一架线板上焊接四个五十毫米的圆弧状的防护挡片，并且在锚索头用铁丝固定50×300毫米的钢管作为临时的导向帽。而在吊装锚索的时侯，我们可以专门制作一套吊装锚索装置，即用两个150×150×10立方毫米的钢板，分为上下夹住锚具，并且用螺丝固定好两个钢板。这样就可以有效解决问题，同时吊装也可以做到方便快捷、安全可靠。（3）锚索注浆。锚索注浆的主要目的是为了形成锚固段和对锚索形成防腐保护。注浆则是锚索施工的关键工序之一。锚索注浆的效果好坏对锚索的锚固性能具有十分重要的影响。钻孔中有大的裂缝和通气孔时，为防止水泥浆进入裂缝和通气管道，制作了七根直径七十五毫米，长2～3米止浆管，对于特殊情况，可以增加缠绕两道海带。（4）承压混凝土锚墩制作。锚墩钢垫板要求牢固地焊接在钢筋骨架上，且其预留孔的中心位置应与锚孔轴线一致，几何尺寸满足设计要求，表面平整。模板要根据锚墩几何尺寸专门定做，混凝土浇筑时要充分振捣，钢垫板底部混凝土必须充填密实。（5）锚索张拉。其一，当注浆强度达到30MPa以后开始张拉锚索。张拉设备要配套使用，并通过有关认证机构的标定，绘制出压力表读数-张拉力关系曲线，并且要以正式文件提交给监理工程师。如果有拆卸、检修或者是经受了强烈撞击的压力表，都应该重新进行标定。其二，锚索张拉采用单根预紧后再分级整体张拉的施工方法。为确保钢绞线理顺并受力均匀，张拉前应按设计荷载的10％进行单根钢绞线预紧。其三，严禁非作业人员进入锚索张拉作业区，同时张拉时千斤顶出力方向的45°内也必须严禁站人。（6）外锚头防护。锚索施工完成后，要求钢绞线在锚具外的外露长度不大于两厘米，多余部分要予以切除，外露部分钢绞线用混凝土进行封锚保护。
锚索施工对施工平台、锚索灌浆、以及造孔的精度等方面都有很高的要求。经过我国水电施工人员不谢努力，在水电站锚索施工上已经取得了显著成绩。近年来，我国出台了一系列促进水电工程建设政策，加快了我国水电建设步伐，锚索施工技术也必将在水利工程建设中发挥重要的作用。
参 考 文 献
[1]姚卓英．2000KN压力分散型锚索在高边坡加固工程中的应用[J]．铁道标准设计．2009（1）
岩土锚固技术论文范文4
关键词：地铁工程，深基坑支护，支护体系，优化选择
中图分类号：TV551.4 文献标识码：A
随着我国经济建设的发展，地铁建设工程项目数量和规模迅速扩大，这些项目中的基坑工程都在不同程度上遇到了对基坑自身稳定和周围环境影响的控制问题。这样，如何在设计和施工中控制土移以保护建筑物、地下管线和构筑物便成为地铁工程中亟需研究和解决的课题。基坑工程的最基本的作用是为了给地下工程敞开开挖创造条件。而基坑支护体系的基本作用是确保基坑稳定性和周围环境稳定性达到安全要求。所以，地铁深基坑支护体系在地铁深基坑建筑工程项目中发挥重要作用。
在各个城市地铁工程中，所有的基坑工程项目基本上都属于深基坑工程。当前国内的深基坑支护体系主要有，地下连续墙支护、排桩支护、预应力锚索支护、内支撑、钢板桩支护、水泥土重力式挡墙，深层水泥搅拌桩支护等。本文主要是对以上提到的前三种支护方式进行分析比较，在具体实践过程中，需要根据基坑深度、土质条件、地下水情况等，选择合理经济的解决方案。
1 地下连续墙支护
1.1 地下连续墙支护特点
在工程应用中地下连续墙已被公认为是深基坑工程中最佳的挡土结构之一，地下连续墙平面布置形式见图1，它具有如下
显著的优点：
a. 施工具有低噪音、低震动等优点，工程施工对环境的影响小；
B. 连续墙刚度大、整体性好，基坑开挖过程中安全性高，支护结构变形较小；
c. 墙身具有良好的抗渗能力，坑内降水时对坑外的影响较小；
d. 可作为地下室结构的外墙，可配合逆作法施工，以缩短工程的工期、降低工程造价。
但地下连续墙也存在弃土和废泥浆处理、粉砂地层易引起槽壁坍塌及渗漏等问题，因而需采取相关的措施来保证连续墙施工的质量。作为基坑围护结构，主要基于强度、变形和稳定性三个大的方面对地下连续墙进行设计和计算。
（a）（b）（c）
（d）
图1地下连续墙平面布置形式
2排桩支护
2.1 排桩支护类型
排桩围护体是利用常规的各种桩体，例如钻孔灌注桩、挖孔桩、预制桩及混合式桩等并
排连续起来形成的地下挡土结构。按照单个桩体成桩工艺的不同，排桩围护体桩型大致有以下几种：钻孔灌注桩、预制混凝土桩、挖孔桩、压浆桩、SMW 工法（型钢水泥土搅拌桩）等。这些单个桩体可在平面布置上采取不同的排列形式形成挡土结构，来支挡不同地质和施工条件下基坑开挖时的侧向水土压力。
2.2 单排桩内力和变形计算
柱列式挡墙虽由单个桩体并成，但其竖向受力形式与壁式地下连续墙是类似的，其与壁式地下连续墙的区别是，由于分离式布置的排桩之间不能传递剪力和水平向的弯矩，所以在横向的整体性远不如地下连续墙。在设计中，一般可通过水平向的腰梁来加强桩墙的整体性。计算步骤
a.计算等刚度壁式地下墙折算厚度h
设钻孔桩桩径为 D，桩净距为t，则单根桩应等价为长D+t 的壁式地下墙，令等价后的地下墙厚为h，按二者刚度相等的原则可得：
，
若采用一字相切排列，t
b.按厚度为h 的壁式地下墙，计算出每延米墙之弯矩剪力 及位移。
c.换算得相应单桩的弯矩 、剪力 及位移 ，然后分别进行截面与配筋计算。
，， 。
2.3 双排桩
双排桩的计算较为复杂，首先是作用在双排桩结构上的土压力难以确定，特别是桩间土的作用对前后排桩的影响难以确定，桩间土的存在对前后排桩所受的主动及被动土压力均产生影响，由于有后排桩的存在，双排支护结构与无后排桩的单排悬臂支护桩相比，墙背土体的剪切角将发生改变。剪切破坏面不同，将导致土体的主动土压力的变化。如何考虑上述因素的作用，以对前后排桩所受土压力进行修正。其次是双排支护结构的简化计算模型如何确立，包括嵌固深度的确定、固定端的假定、桩顶位移的计算等。
3 预应力锚索支护
3.1 预应力锚索工作机制
预应力锚杆（索）是将受拉杆件的一端（锚固段）固定在稳定地层中，另一端与工程构筑物相联结，用以承受由于土压力、水压力等施加于构筑物的作用力，从而利用地层的锚固力以维持构筑物稳定。其设计工作流程见图2，与其它支护形式相比，,具有以下特点：
a. 提供开阔的施工作业空间，非常的利于土方开挖施工。锚杆（索）施工机械设备施工作业占用空间小，适合各种场地和地形；
b. 对岩土的扰动小，地层开挖后可立即提供支护作用力，控制土体变形发展趋势；
c. 锚杆（索）作用部位、倾角、密度和施工时间可根据工程实际情况具体调整；
d. 预应力锚杆（索）的抗拔力已由试验和实际工程实例验证，能够保证设计有足够安全系
数。
图2 预应力锚索设计工作流程
4 几种支护体系分析比较
表1将四种支护体系从场地地层工程岩土特性，水文地质条件周围环境的影响程度，各种技术经济条件等因素进行了分析比较。
表1 深基坑支护方式分析比较
5结语
地铁深基坑支护工程己经成为我国建筑业研究的重点问题，同时地铁深基坑支护体系已经成为人们研究的关键难点。从深基坑支护的角度看，只有对其选项进行合理设计才能保证施工顺利开展，其选项受到经济因素和技术因素影响，为了能够满足施工的具体要求，达到减少对周围影响的目的，需要从工期短、施工方便、经济效益等方面进行综合考虑。最后进行比较最终确定，支护结构挡墙选项过程中与地下水位降低、支撑选型、挖土方案等配套进行研究。
参考文献：
[1] 刘国彬，王卫东．基坑工程手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，2009
[2] 徐干成，郑颖人．岩土锚固技术手册[M]．北京：中国水利水电出版社，2013
[3] 杨磊．地铁深基坑支护方案的优化探讨[D]．[硕士学位论文].武汉:武汉理工大学，2011
[4] 何思明．预应力锚索破坏特性及极限抗拔力研究[J]．岩石力学与工程学报，23(17)：296
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岩土锚固技术论文范文5
关键词：边坡；地质工程；技术
中图分类号：P62文献标识码： A
一、边坡地质工程研究的主要内容
在社会不断发展的过程中，人类对自然生态环境的开发至始至终都没有停歇过，而且开发与改造的速度在不断加快，规模也逐步扩大。与此同时，人类所面临的地质问题日益凸显。边坡作为人们生存、活动的基本环境之一，其在工程中的作用非常巨大，由此使得业内的专家学者对边坡地质问题的研究力度不断加大，尤其是边坡的稳定性问题。就边坡地质工程而言，其主要对象是各类边坡地质体，而所谓的边坡地质工程问题则是指自然或是人类工程经济活动过程中引发的或是直接产生出来的，危及到人们生命、财产安全的全部边坡地质类问题。通过对现有的理论、研究成果以及工程实践等进行系统性分析后发现，目前兴起的各类工程，如公路工程、铁路工程、矿山工程、地下交通工程等都存在不同程度的边坡地质工程问题，由此造成了大量工程事故和资源浪费，这显然是一种极为不正常的现象。为此，逐步加强并重视边坡地质工程的研究，是解决边坡地质工程关键问题的最佳途径。
通常情况下，边坡工程的设计与常规的人工结构设计有所差别，这主要由边坡地质工程的特殊性所决定的。在边坡工程中，地质体是关键因素，它不但是一种地质材料，而且还是地质环境，同时具有自稳定性的特点。正因如此，边坡工程的设计实质上就是一种边坡稳定性设计。对边坡地质体的改造具体包括以下内容：边坡防护、支护、锚固、灌浆加固以及坡形改造等等，这些都是边坡工程设计中最为基础的环节，
二、边坡地质工程的相关问题分析
大体上可将边坡地质工程的问题归纳为两大类，一类是岩质边坡的工程地质问题，另一类是土质边坡的工程地质问题。下面就此展开详细分析。
（一）岩质边坡
影响岩质边坡稳定性的因素主要有以下几个方面：
1.岩石本身的性质。大量的工程实践表明，岩石的性质是影响边坡工程稳定性最为重要的因素之一，其中包括岩石的成因、矿物成分、结构类型以及强度等级等等。通常情况下，由比较坚硬且密实度较高的岩石构成的边坡稳定性较好，而抗风化能力差、岩石结构中的矿物稳定性差、强度较低的岩石构成的边坡稳定性略显不足。
2.岩体结构。岩体本身的结构类型、结构面性状以及与坡面得关系是岩质边皮稳定性的控制因素。
3.水。当水体从岩石的缝隙位置处渗入其中时，岩石的质量会随之增大，在水的不断作用下，岩石体的内部结构会发生变化，其抗剪强度也会随之降低，同时，还会导致孔隙水的压力升高。如果存在地下水渗流的情况，则会对岩石体产生出一定程度的动水压力，当地下水的水位逐步升高后，会形成浮托力，这对岩石边坡的稳定性极为不利。
4.人因。在边坡工程中，人为因素也是影响边坡稳定性较为重要的因素之一，具体包括设计不合理、开挖过大、加载重量超标、爆破等等。
（二）土质边坡
通常情况下，绝大部分土质边坡的滑移面均为圆弧形，边坡的破坏类型大体上可分为以下两种：一种是深层失稳破坏，这种情况一般都是在坡面2m以下的深处演化，随着程度的不断加剧，会产生出剪切滑移破坏，由于此类破坏形式会滑下大量的土方，所以其危害程度相对较大；另一种是浅层破坏。此类情况常发生在坡面表层或是其下不足2m的位置处，与深层失稳相比，其虽然滑下的土方量相对较小，但却会对坡面的植被造成破坏，所以，在实际工程中，也必须对此予以重视。影响土质边坡失稳的因素相对较多，具体包括地形地貌、水文地质、气候条件等等。在重力作用的影响下，土质边坡的稳定性会随着高度的变化而发生变化，即高度越大、边坡越陡，稳定性性就越差。同时，土体当中渗入一定的水之后，会使其抗剪强度降低，由此会直接导致边坡失稳，并且还会产生滑动。
三、边坡地质工程问题的解决措施
为了从根本上减少或杜绝边坡地质工程问题的发生，并进一步提高边坡的整体稳定性，在实际工程中可以采取如下技术措施：
（一）混凝土喷射加固法
处理边坡表面问题时可以用喷射混凝土的方法，该法能及时封闭岩土体，避免岩土体潮解、剥落和风化，还可以提高岩土体的强度，起到加固的作用。喷射混凝土时还可以跟锚杆混合使用，两者在配合使用时的范围主要包括：容易风化、强度较低、性能较差的岩石边坡；节理发育、风化严重、易受自然力影响、局部小型坍塌、大面积碎落的比较坚硬的岩层边坡；通过爆破施工后，有大量的破坏范围、大量超薄的岩质边坡。该技术不适用于那些对外部景观要求较高的边坡，目前已经可以使用绿色混凝土，这种混凝土能够吸收一些养分和水分，保证先前喷入的草种成活，形成绿色的植被。
（二）自然坡率法
控制边坡的坡度和高度就是所谓的自然坡率法，该法不必对边坡的整体加固，自身就能达到稳定。该法施工简便、比较经济。坡率有一定的允许值，下面的坡率允许值要根据稳定性计算来确定：土质比较软的边坡；边坡顶部边缘处荷载较大的边坡；有软弱结构的岩质边坡。以下边坡则不适用坡率法：稳定性较差的边坡；有地下水的边坡；对附近建筑物会造成不良影响的边坡。
（三）锚杆加固法
用锚杆来加固边坡是指把不稳定的岩土体或者结构固定在岩土层上，让它们相互连接，从而传递剪力和拉力。这种方法适合各种岩土边坡和岩石。加固的效果主要取决于锚杆的结构、施工质量和工艺。锚固结构包括承压板、锚具、支挡结构、台座和拉筋等。
（四）抗滑桩法
抗滑桩主要是指在滑床一定深度处锚固的穿越滑体的构筑物，把上部分的滑坡推力传递到滑床，可以明显提高滑体抗滑力，提高滑坡稳定性。抗滑桩有很多种类，根据刚度不同可分为刚性桩和弹性桩; 按照材料不同分为钢材、木材、钢筋混凝土等。抗滑桩技术优点很多，施工速度快、工艺简单、布置灵活、功效高、承载力大等，适用于完整性较好的滑体，不适用滑坡。
（五）注浆加固法
通过注浆来加固边坡的方法指在压力作用下把浆液通过管道注入岩体的裂缝中，从而把破碎的岩体固结，把岩石固结为一个整体。该法提高了岩石的强度，堵塞了地下水通道减少地下水的破坏性。注浆前需要了解好边坡主滑面的形状和深度，保证注浆管达到有利的位置。该法工艺简单、设备较少，可以形成封水帷幕。
（六）挡土墙法
挡土墙是人工建设的阻止那些松散岩土的构筑物，既可用于小型滑坡还可用于大型的滑坡治理。其作用原理是依赖自身的结构强度和重量来抵抗边坡下滑力。为了确保效果，要注意选好挡土墙的位置，通常要设在边坡的坡脚或者前缘位置。其结构形式一般有悬臂式、重力式、桩锚式、喷锚式以及加筋土式。
结论：
综上所述，边坡地质工程问题是很常见的，对它的治理也是非常复杂的系统性工作。边坡地质灾害的成因各不相同，采取的技术也有所差别。鉴于此，应当结合实际工程，并针对具体问题，采取最为合理、可行的技术措施，这样才能确保边坡工程的整体稳定性。
参考文献
[1]籍传茂.关于前辈地质学家对水文地质工程地质贡献的史料[A].中国地质学会第25届学术年会论文汇编[C].2013(10).
[2]赵志明.工程治理后岩质边坡稳定性评价标准及方法研究――以元磨高速公路为例[D].西南交通大学.2013.
[3]陈昌彦.电磁波层析成像技术在复杂地质边坡工程勘察中的应用研究[J].地球物理学进展.2012(4).
岩土锚固技术论文范文6
【关键词】锚杆（索）；ANSYS有限元；锚固系统；影响因素
LIANGANG cold rolling plant main slope stability analysis and evaluation of the effect of anchoring systems
Jiang Zhi-xin，Lv Ping-bo
（Nuclear Industry Geological Bureau of Hunan Province， 303 Brigade Changsha Hunan 410000）
【Abstract】LIANGANG rolled through the main plant Slope geology research， using ANSYS finite element software for slope stability conditions were simulated and analyzed， according to the results of the analysis and the specific circumstances of the slope， designing prestressed anchor Mississauga net grid beam reinforcement program. Then its slope reinforcement， and reinforcement effect and anchor the force carried out a simulation analysis and the results prove that the reinforcement effect is good.
【Key words】Bolt （Cable）；ANSYS finite element；Anchoring system；Factors
1. 引言
涟钢冷轧主厂房为湖南省重点建设项目，该主厂房工程建筑面积约90000m2 ，由12 个布置合理的纵横跨间组成，均采用全钢刚架结构，最大跨度 36m，基本柱距 12m，最大柱距 36 m，厂房高度 20m～42m；柱子采用阶形柱，上柱为焊接“H”型钢，下柱为钢管砼格构柱；吊车梁为实腹式焊接“H”型钢梁， 高度1200mm～3000mm，最高轨面标高17.5m。厂房沿线地形起伏较大，坡角陡，一般50°左右，出露以泥灰岩为主，岩体风化程度普便较大。所以，边坡的稳定性对厂房的安全至关重要。因此，研究此类边坡的稳定性，对于设计和施工有非常重要的现实意义[1]。
2. 风化岩体边坡的特点
（1） 风化残积层。
该层厚度不大，大多数地段基岩，出露覆盖层主要为沉积物，岩性上部主要是 （含砾）低液限粘（粉）土，褐黄色、土黄色、灰黄色等，可塑～硬塑状，砾质成份主要为硅化岩角砾，粒径0.5～2cm，次棱角～次圆状，含量约占25～35%左右，层厚0～5.85m，分布于山坡坡脚地段。
（2）泥灰岩。
青灰色、灰色，泥中厚层薄层状，岩质较软，易风化。
全风化层：岩性已全风化成碎石土组成，层厚0～2.5m。
强风化层：节理裂隙较发育，岩芯破碎，呈碎块状，层厚0～2.5m。
中风化层：节理裂隙发育，岩石相对较硬，钻孔岩芯较完整，多呈短柱状。
经原位测试、室内试验、并参考有关规范规程结合当地工程经验，推荐各工程地质分区的主要岩土力学指标值如表1所示[1]。
3. 风化岩体对边坡稳定性的影响
3.1 由于风化岩体结构的破坏，从很多方面降低了边坡的稳定性，具体可从以下几个方面来分析[2～3]。
（1） 透水性能增加，抗剪强度降低，从而降低了边坡的稳定性。
在泥灰岩中，由于各矿物颗粒的膨胀率各异。当风化作用导致其不均匀的膨胀和收缩；或者由于水的溶蚀、水解岩中某些可溶物质，都将削中和破坏岩石中矿物颗粒之间的联结，导致岩石力学性能降低，特别是岩石的透水性能增大，抗剪强度降低。
（2）形成和加剧的岩体裂隙，导致软弱结构面的产生，从而影响边坡的稳定性。
由于风化作用，使岩体沿着已有的联结比较软弱的地方，如未裂开的层理、片理、劈理方向上，矿物结晶颗粒之间的结合面上，以及在矿物结晶颗粒解理方向上，形成新的裂隙。或对原有裂隙进一步加深、增宽、延伸和扩大。这种形成或加剧岩体裂隙的作用，主要是由于水的楔入作用和冻胀作用。
3.2 在边坡开挖后，通过对现场工程地质情况的调查，发现在强风化带、中风化带中岩体裂隙较为发育，裂隙面倾角较陡，裂面多呈闭合状，且裂隙中多有泥质胶结的充填。幸运的是没有一组节理倾向与边坡的临空面倾向一致[4]。
4. 边坡开挖有限元计算
（1）本文利用ANSYS有限元软件对开挖后的边坡的坡面进行稳定性验算，通过验算结果了解开挖后边坡的稳定性情况。图1为边坡开挖前和开挖后的整体模型和网格划分。
（2）模型采用D-P屈服准则。建立模型时，先生成加固锚索所在位置的关键点和节点，然后再根据节点建立锚索单元，采用beam3二维梁单元来模拟锚索，这样可以得到锚索所受到的轴力和剪力，整个支护结构共有12根锚索。然后再建立台阶处的关键点，生成台阶处的网格梁单元，根据加固设计的情况整个模型共建立了5个台阶，因为网格梁可以看作是柔性支护结构，所以也可以采用beam3二维梁单元来进行模拟。接下来，再建立边坡的坡面曲线和坡体的面，在此过程中生成开挖时需要杀死的单元的面，这样就可以方便的通过生死单元来模拟边坡的逐级开挖的过程了[5]。
（3）计算模型经过分台阶开挖荷载逐步释放的计算后，可以看到在未进行任何有效的支护的情况下边坡开挖后的位移和受力情况，图2为边坡在分台阶开挖完成之后的竖向位移图。从图中可以看出，在开挖之后边坡有明显的向下滑动趋势，边坡的竖向位移最大值达到7.13cm。从图中还可以清楚地看出，如果步对开挖的边坡进行相应地支护措施，则由于边坡的滑移还会引起了左侧向上隆起，隆起量可以达到将近20cm。
（5）从图4边坡的总的位移矢量图中我们也能很清楚的看出，边坡在没有有效的支护的情况下，即便是分多台阶进行开挖也会对整个边坡造成很大的扰动，使边坡产生明显的滑移。另外还可以从位移的云图中看出边坡单元的运动趋势呈圆弧状破坏。
5. 边坡加固设计与稳定性分析
（1）坡面每10m高设一台阶，台阶宽2m，上设截水沟。在边坡稳定性系数不足1.2的断面之间以3.5～5m间距，沿坡面布置规格400×400mm的地梁， 每根地梁安装3根预应力锚索。第一级坡面的地梁之间浆砌片石窗式护坡，窗内浆砌片石造景。从第二级至第三级坡面的地梁之间浆砌片石窗式护坡，岩层内安装泄水管，窗内坡面栽植灌木和植草。第四级至第五级坡面强风化层较厚，为了防止地表水渗入岩层，造成岩层软化，采取先在岩层内注浆封闭透水层，再在坡面栽植灌木和植草。其布置如表2所示[6]。
（3）如图5边坡加固后的竖向位移云图所示，在对边坡进行的相应的加固措施之后，边坡的竖向位移有显著的减小，边坡的竖向滑移最大值减小到了2.92cm，左侧向上隆起位移最大值也减小到了8.57cm。对边坡的水平位移而言，加固后与加固前相比，也可以清楚的看出，加固后的边坡水平向位移也有很明显的减小。边坡水平位移的最大值由加固前的21.7cm减小到了6.90cm，而且边坡左侧的水平位移最大值也由边坡加固前的10.5cm减小到了加固后的4.35cm。由这两个数据的对比我们可以清楚的看出，边坡的滑动在加固后得到了明显的控制（边坡加固后的水平向位移云图见图6）。
（4）图7为加固后的边坡的总的位移矢量图，从图中我们也能很清楚的看出，边坡在进行了有效的支护的情况下，整个边坡的变形得到了很好的控制。综合边坡的竖向位移和水平位移以及总的位移，可以说这次加固就本边坡而言还是比较成功的。
（5）对于锚索（杆）的具体受力情况，我们同样在进行每步的开挖运算之后，给出锚索在工作状态时的轴力和剪力的分布图，如图8a和图8b所示。对于网格梁的具体受力情况，我们同样在进行每步的开挖运算之后，给出网格梁在工作状态时的轴力和剪力的分布图，在本文的分析中是选用ANSYS的二维梁单元beam3来对网格梁进行模拟分析的，网格梁的受力情况如图8c所示。
6. 结论
本章通过对边坡的地质情况调查，参考相关的资料，对其边坡的情况进行了描述，同时选取了相关的一些参数。然后通过ANSYS有限元程序对其边坡的稳定性情况进行了模拟分析，分析边坡在开挖后的位移情况，说明边坡处于不稳定状态。根据边坡稳定性的分析结果，确定了预应力锚索加地格梁的加固方案，并通过有限元方法验证了此加固方案是合理和有效的。随后又对影响边坡锚固效应和锚固支护效果的因素进行了分析研究，并对支护系统的受力进行了分析。提出理论一些对工程有指导意义的方法和措施，但是岩土锚固问题对于不同的工程还需要因地制宜进行合理有效的分析和评价。
（6）从上图的边坡支护系统的受力情况可以清楚地看出，锚杆对边坡的滑动起到了很好的抑制作用，锚索（杆）的应力最大值为0.55MPa，位于第9根锚杆的后端位置。从锚索（杆）的受力特点看，锚索（杆）的受力集中在锚杆的中部，呈现中部大，两端小的情况。另外，在下部的几根锚索（杆）的里端，出现了受拉的情况，受拉的拉应力值不大。对整个边坡的稳定性没有影响。从图中还可以看出，锚索的轴力和剪力沿锚索全长呈非线性分布，但由于它随着岩体变形而变化，所以要给出它的轴力和剪力的简单计算公式或实测值是很困难的[9]。文献[10]中也给出了锚杆在工作时和拉拔试验时受力的分布情况，与本次模拟的结果比较一致，也说明了本边坡的分析是比较符合实际的。
参考文献
[1] 汤雷. 锚固力作用机理及锚固技术研究. [中国矿业大学博士论文]，2010.
[2] 张发明，邵蔚侠. 岩质高边坡预应力锚固问题研究. 河海大学学报，2009年 第27卷 第6期 73～76.
[3] 陈卫忠，朱维申. 节理岩体加固效果及其在边坡工程中的应用. 勘察科学技术，2011. 1： 3～6.
[4] 郝文化. ANSYS土木工程应用实例[M]. 北京： 中国水利水电出版社， 2009.
[5] 交通部第二公路勘察设计院. 路基. 北京：人民交通出版社，2006.5： 40～60.
[6] 张宏博，李英勇，宋修广. 边坡锚固工程中锚索预应力的变化研究. 山东工学学报（工学版），2002.12： 575～578.
[7] 冯文学. 预应力锚索在路基边坡加固施工中的应用. 山西建筑， 2003.5： 233～234.
