关于预应力锚索加固效应研究的几点看法

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1、关于预应力锚索加固效应研究的几点看法张呛旭（河海大学水利水电工程学院南京210098）摘要分析了预锚加固体系现行设计方法所依据的棊木理论，认为改进设计方法的关键在丁•加强对加固机理和效应的认识.通过分析预锚体系的特点，对单根预应力锚索研究的巫点问题以及如何提高预锚加固的效果提出了口己的观点•此外，还探讨了有限单元法在预锚计算中的应用，以及群锚体系的整体效应和计算特点•IH1934年阿尔及利亚在加高舍尔法坝时使用预应力锚索以来，预应力锚索加固技术已因其独特的优越性而在国内外许多工程（特别是水电工程和岩土工程）小得到广泛应用，对预锚技术的研究也「I益深

2、入[1].本文在参阅大量研究成果的基础上，对预锚加固效应研究的重要性和必要性、预锚体系的特点和研究方法、预锚研究中应当重视的一些问题等提出了自己的看法，以期对进一步研究预锚加固技术有一定的帮助・1应加强预锚加固效应的研究近年來，我国科技工作者在预锚技术理论研究方面取得了较大的进展，但总的來说，这方面的研究还落后丁•工程实践，特别是设计计算方法还不成熟，人多数设计只能主要凭经验和工程类比法来确定预锚参数，这是由于我们还无法从理论上完善地、定量地说明预应力锚索的力学效应和加固机理.木文将从以下几方面对预锚研究提出一些看法：（a）现行设计方法所依据的基本

3、理论以及改进设计方法的关键；（b）预锚加固体系的特点以及有限单元法在预锚研究屮的应用；（c）预锚研究中应特别重视内、外锚头区的应力变化；（d）提高单孔吨位的新途径分级张拉法；（e）群锚加固体系的整体效应和简化方法.2探索加固机理，才能改进设计方法预锚加固岩体边坡设计常用的一种方法，就是基于可能出现的岩体失稳形式，采用刚体极限平衡法对加固前的岩体进行分析，再根据下面的公式计算保持边坡稳定所需池加的预锚力・Q1+Q2tan=KT式中:T加固前岩体的下滑力；滑动面的内摩擦角；Q1,Q2山预应力锚索提供的切向抗滑力和法向正压力；K安全系数.然后由经验和一些

4、近似计算公式来确定其余的布锚参数，包扌舌锚索的布设范围、间距、方向、长度、锚固方式、锚固段长度等・在加固洞室围岩的计算中，公认的理论和统一的设计方法还没有建立起来，而只是针对不同的围岩条件，分别沿用了非预应力锚杆加固中的悬吊理论、组合拱理论、组合梁理论等.在许多计算中，复杂的岩体被简化为刚体，预应丿J锚索的作用被看成仅仅是提供一个平衡力.在整体I韦I岩和软弱带I岩的计算小，虽然考虑到了预应力所引起的岩体应力场的变化，但对于这种变化在岩体内的具体分布情况及其对预锚加固效果的影响，还缺乏规律性的认识.设计计算方法的不足之处，正是缘于对预锚加固的力学效应

5、和加固机理的认识不够深入，这已引起人们的重视•例如，文献［2冲分析了预锚加固的机理和效果，从不同的角度加深了对预锚作用的认识•3应明确预锚体系的特点3.1预锚体系是不可分割的整体预锚加固体系由预应力施加体和被加固岩体所组成，而预应力施加体乂由预应力锚索和内、外锚头组成•内锚头有机械式和胶结式两种，目前国内大型预锚加固T程中使用最多的是用水泥砂浆作为胶结材料的胶结式内锚头.木文将胶结式内锚头及胶结段的锚索统称为内锚固段.人为施加到锚索上的预应力止是依靠外锚头的支撑作用、胶结段锚索与胶结体Z间的粘结力、胶结体自身的承载力，以及胶结体与周围岩体Z间的粘结

6、力，最终传递到被加固的岩体上.因此，预锚体系是一个不可分割的、共同工作的整体•本文主张在研究中璽视“整体性”的概念，其含义包括：（a）每根锚索少周禺岩体形成一个整体，从而使预锚力能有效地传递到岩体；（b）各锚索通过周围岩体联系在一起，产生群锚加固的整体效应；（c）通过对加固前后岩体整体稳定性的比较，研究预锚加固的机理和效果.3.2预锚加固体系破坏形式的多样性a.锚索断裂破坏•这种破坏主要是通过控制张拉应力（国内目前常常取为0・625。b〜0.65。b）、保证锚索质量和采取防腐措施来防止.b.锚索与胶结体间的结合面破坏.是否会发生此类破坏，主要取决于

7、结合面强度•以往工程界都是利用抗拔试验取得平均的结合面强度数据，而木文则倾向于结合剪应力的分布规律和相对滑移量进行研究•c.胶结体内部破坏.胶结体内部可能发生拉裂及剪切的复杂应力破坏，可用非线性有限元方法计算其应力场，并模拟实际破坏过程.d•胶结体与岩体Z间的结合面破坏•是否发牛此类破坏，取决于胶结体的强度以及内锚头是否进行扩孔处理等多种因素.一般情况下较少发生这种破坏.e.被加固岩体发生破坏•一般认为只要有足够的锚固力，就不会发生锚固破坏.笔者认为这种观点不够全面.在分析被加固岩体破坏形式时应考虑以下儿点：被加固岩体的整体稳定性和安全度；预锚加固

8、后薄弱而向更深层转移，产生新的整体失稳的可能性；预锚力所引起的预锚附加应力场是否会造成岩体局部破坏，以及这种局部破坏是否会