递控式锚杆结构对边坡的加固机制与受力特性概述

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1、递控式锚杆结构对边坡的加固机制与受力特性概述1绪论1.1研研究背景在各类边坡灾害治理过程中，国内外已有好多方法，作为刚性结构物，抗滑挡墙和抗滑桩等支挡工程圬工量大，施工困难，且施工过程整体机械化程度低，施工周期仍然较长。锚索工程中预应力锚索的张拉须等外锚结构物达其设计强度后才能进行，故整体施工周期常常由于外锚结构物的养护而严重拖后。鉴于此，亟待开展轻型化、快速化以及机械化程度高的边坡加固技术的研究，相关研究成果对实际工程尤其是暴雨、地震等灾后病害边坡的抢险加固具有理论意义和应用价值。.1.2国内外研究现状锚固类技术是指采用锚杆、锚

2、索、土钉、复合土钉加固边坡或进行其它岩土工程锚固的技术。岩土锚固的国内外现状如下：在国外，最早于20世纪20～30年代将锚固技术应用于矿山巷道支护和坝体的稳定加固，到了40年代才将其应用于边坡病害治理中。20世纪70年代，纽约世界贸易中心采用锚固技术作基坑支护，锚杆工作荷载达到3000kN；80年代，英国、日本等国研究开发了一种新型锚固技术单孔复合锚固，改善了锚杆的传力机制，大大提高了锚杆的承载力。英国采用单孔复合锚固技术，在软土中使锚杆的承载力达到1337kN[2]。瑞士、法国、捷克、澳大利亚、意大利、英国、巴西、日本等国也广泛

3、采用岩土锚杆维持边坡稳定。发展到现在，国外已开发出600多种类型的锚杆（索），每年的使用量可达2.5亿根[3]。岩土锚固技术于20世纪50年代后期引进我国，经过大约半个世纪的努力，取得了长足进步，已广泛应用于水利、水电、铁路、公路、煤炭、城建等多个行业。50年代后期，京西矿务局安滩煤矿、河北龙烟铁矿、湖南湘潭锰矿等单位使用楔缝式锚杆支护矿山巷道。进入60年代，我国开始在矿山巷道、铁路隧道及坝基加固工程中大量应用普通砂浆锚杆与喷射混凝土支护。1964年，安徽梅山水库的坝基加固首次采用了预应力锚索。70年代，北京国际信托大厦等基坑工程

4、采用土层锚杆维护。80年代将锚索应用于滑坡、高边坡治理工程中。1996年在全国煤矿中采用锚杆支护率已达29.1%。据不完全统计，1993～1999年期间，国内仅边坡工程与深基坑工程的锚索(杆)年使用量约为3000～3500km[2]。近几年来，我国岩土锚固工程的发展尤为迅速，已经成为边坡治理的主要工程措施之一。其中预应力锚索结构在边坡病害与危岩体整治工程中发挥了主体作用，例如：长江三峡链子崖危岩体、南昆铁路八渡车站古滑坡、云南小湾水电站高边坡、三峡永久船闸高边坡等国内著名的边坡病害整治和高边坡加固工程均使用了大量的预应力锚索和锚杆

5、。锚固类技术结构除土钉支护是由土钉与附着于坡面的混凝土面板组成外，其余基本均由锚索（杆）与外锚结构物组成，并且由外锚结构物提供反力。外锚结构物类型有垫墩、地梁、框架等,早期应用最多的是钢筋混凝土垫墩，后期逐渐发展应用钢筋混凝土地梁和框架。在上世纪90年代，日本采用预制十字型单节点格构现场拼装的外锚结构物与锚索（杆）共同来加固和治理边坡病害，并形成了PC（PretressingConcrete）格构锚固工法和QS（QuickStrong）框架工法。1994年应用现浇式预应力锚索框架治理深圳西岭山大开挖高边坡和西岭花园滑坡并取得成功。

6、现在锚索（杆）框架、锚索（杆）地梁和锚索（杆）墩在边坡病害治理中得到了广泛应用[2]。2锚杆的分类、作用机理以及设计方法2.1概述近年来，国内外学者和工程人员在边坡加固措施的研究方面做了大量积极和有益的工作，但是目前边坡工程中所用到的加固技术要少于隧道、地下硐室和抗倾覆工程的加固技术，尤其是缺少施工快捷、组合灵活的边坡病害快速治理新型结构。抗滑挡墙和抗滑桩等支挡工程圬工量大，施工困难。锚索工程中的预应力锚索张拉必须等外锚结构物达其设计强度后才能进行，故整体施工周期常常由于外锚结构物的养护而严重拖后。结合实际工程开展轻型化、快速化以

7、及机械化程度高的边坡加固技术的研究，对边坡工程尤其是暴雨、地震等灾后病害边坡的抢险加固具有理论意义和应用价值。锚杆作为边坡加固措施中的一种，有其自己的特点，制作简便，施工起来也比较方便，我国冶金部研究总院程良奎、范景伦等人在锚杆的作用机理及荷载传递方面做了大量的研究工作。目前，锚杆的灌浆锚固技术在国内已取得了非常多的经验，土层锚杆是从岩层锚杆上发展起来的，随着岩层锚杆技术的日益成熟，土层锚杆的设计和应用也在不断发展。土层锚杆由于土的抗剪强度低，需要对锚杆锚固段采取必要的措施，如端部扩大锚固、连续球体锚固、增大灌浆压力、二次灌浆等，

8、以提高锚杆的极限抗拔力[14]。..2.2锚杆的常见工程分类与荷载传递机理目前，锚杆技术已经广泛应用于边坡、地下硐室、隧道、基坑等岩土工程的各个领域，这也体现了锚杆加固的优越性。锚杆根据锚固的长度可分为端头锚固和全长锚固；按其锚固方式可分为机械锚固