岩土锚固安全评价与处治技术研究

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1、岩土锚固安全评价与处治技术研究报告简本1、引言“岩土锚固安全评价与处治技术研究”系2004年交通部西部交通建设科技项目。项目的立项主要基于以下背景：（1）作为隐蔽工程，如何评价边坡锚固工程的施工质量是否满足设计要求，实践中虽然通过验收试验及长期监控的手段来控制，但却存在国内外尚未解决的如何根据获得的资料来判断工程质量的问题。（2）在缺乏资料与数据的情况下，如何评价锚固工程的质量及安全、如何找出工程隐患和评价其危害程度以及如何处治这些工程隐患是岩土工作者必须面对和解决的课题。（3）边坡岩土锚固技术作为一种先进

2、但非永久的支护手段，它的使用寿命关系到人类千百万工程及子孙后代的安危。探求锚的安全性评价及检测方法、研究边坡岩土锚固中锚失效后对边坡稳定性的影响及其综合处治技术等课题的研究迫在眉睫。（4）滞后的理论研究导致施工中或完工后都出现了不同程度的锚固路堑边坡失稳事故。锚固路堑边坡破坏后既阻塞交通，给国家和人民造成巨大的经济损失，又破坏环境景观和生态平衡。在此背景下，交通部科技教育司和重庆交通科研设计院于2004年7月签订了科研合同，拟定由重庆交通科研设计院牵头的竞标联合体承担“岩土锚固安全评价与处治技术”项目的研究

3、。2、主要研究内容经过课题组三年多的努力，完成了边坡岩土锚固的安全状况及工程地质环境条件调查、锚固失效模式和临界技术指标研究、锚固安全性检测和评价方法研究、锚固失效对边坡稳定性的影响研究、锚固失效后边坡综合处治技术研究10等多项研究成果，形成了具有实用价值的岩土锚固安全评价与处治的成套技术。2.1边坡岩土锚固的安全状况及工程地质环境条件调查对调研的86个锚固边坡工程实例工点，按其安全性状况的差异分为以下四种情况：安全、基本安全、欠安全和不安全。调研发现，有43个工程工点为安全的工点，所占比例为50%；有28

4、个工程工点为基本安全的工点，所占比例为33%；有11个工程工点为欠安全的工点，所占比例为13%；有4个工程工点为不安全的工点，所占比例为5%。锚固结构不合理（云南楚大高速公路）图1基本安全边坡锚固典型工点坡体及锚孔渗水（贵州贵新一级公路）图2欠安全边坡锚固典型工点10边坡鼓胀变形、锚梁破坏致锚索外露（重庆渝黔高速公路）图3不安全边坡锚固典型工点通过调研发现公路边坡采用主动锚进行加固的主要岩土体对象有三大类：软岩类土质边坡、顺层岩体边坡、碎裂结构岩体边坡，其中尤以软岩类土质边坡最为典型。2.2锚固失效模式和临

5、界技术指标研究针对云南保龙高速公路第5标依托工程工点，综合采用室内模型试验、有限元数值分析、工程实例工点调研等手段研究了各类锚固失效模式及其影响因素。从调研及室内试验结果看，锚的主要失效模式有粘结破坏（锚筋注浆体界面和注浆体岩石界面的粘结破坏及其复合破坏）、锚筋断裂、预应力松弛、锚具失效、灌浆材料的剪切破坏、围岩体内部破坏等六种。锚索与注浆体发生粘结破坏注浆体与岩石发生粘结破坏复合失效钢绞线断裂图4岩锚的破坏模式本项目将锚长、灌浆饱满度、预应力及腐蚀作10为评价锚固安全的指标，简称“四指标”体系。研究建立了

6、“四指标”的临界技术标准：灌浆饱满度75%、预应力损失30%、腐蚀率4%、内锚固段锚长的最小（大）临界值可采用式（1）和式（2）计算。（1）（2）其中：λ为侧摩阻刚度系数；E为锚筋的弹性模量；A为锚筋的横截面面积。2.3锚固安全性检测和评价方法研究由本课题组研发的锚固质量检测系统软件包ANDTS2.0由数值模拟模块、小波分析模块和神经网络模块组成。该软件界面设置友好，如果需要修改当前锚杆所在的工程参数，只须点击右侧对话框条的“更新工程参数”功能键，在弹出的对话框中重新设置所需要的工程参数标题及参数值，设定参

7、数将随结果表打印输出。如图5所示。图5建立的锚杆锚固模型锚极限承载力、锚长、灌浆饱满度以及预应力检测结果按表1～表4进行评价。10表1锚极限承载力评价项目名称检测与评价结果锚极限承载力测试值≥设计值0.5倍设计值≤测试值<设计值测试值<0.5倍设计值单锚安全性安全欠安全不安全表2锚长评价项目名称检测与评价结果（设计值-临界值）/（设计值-实测值）锚长测试值小于临界值≤2>2锚长安全性安全欠安全不安全表3灌浆饱满度评价项目名称检测与评价结果灌浆饱满度≤75%75%~80%80%~90%>90%灌浆饱满度安全性

8、不合格合格良优表4预应力评价项目名称检测与评价结果预应力损失率≤10%10%~20%20%~30%>30%预应力损失率安全性优良合格不合格预应力超载率≤20%20%～50%50%～100%>100%预应力超载率安全性优良合格不合格10腐蚀指标可采用对地层腐蚀程度进行评价的方法。地层腐蚀程度分为以下三等：严重腐蚀，对应筋材腐蚀率≥4%；中等腐蚀，对应4%>筋材腐蚀率≥2%；无腐蚀，对应筋材腐蚀率<2%。根据地层腐蚀