压力分散型锚索与拉力型锚索的比较——再论新型锚索结构系列及工程应用

自从对锚索类型按内锚固段受力状态科学地分为：拉力型、压力型、荷载分散型：荷载分散型又分为：拉力分散、压力分散、拉压分散型以来，引起岩土锚固工程界技术人员的极大关注，并广泛采用荷载分散型锚索对高速公路边坡、路基以及深基坑支护等复杂地基的加固工程中取得了可喜的成果。当然，对于承载力高的岩体边坡、坝基、洞室加固及抗浮工程，对各种构造物的锚固工程中荷载分散型锚索也不能不说是最佳的选择。本介绍近年来大量采用荷载分散型锚索结构取代以往常用的拉力型锚索的工程实例，特别是通过对压力分散型锚与拉力型锚索受力状态的分析以及各种功能的优势，肯定其结构的合理性、良好的防护措施，可靠的锚固效果以及方便的工艺，经济的造价，说明新型锚索结构取代拉力型锚索的必然性，这无疑将是岩土锚固界的一场技术革命。     

压力分散型锚索锚固段力学性能试验研究

对压力分散型锚索锚固段力学性能进行现场试验,并对试验锚索进行回收.对锚固段应力分布状态进行观测,根据试验结果拟合出压力分散型锚索锚固段应变分布方程和轴力分布方程.现场试验和理论分析证明,其独特的结构型式决定其具有可靠的防腐蚀性能,其承载能力和锚固性能均优于传统的拉力型锚索.另外,压力分散型锚索还具有可回收性,很好地解决城市中锚索超越"红线"施工的问题,在城市深基坑加固工程中必将得到广泛应用.     

预应力锚索加固边坡的数值模拟分析

结合工程实例,采用有限元软件ANSYS,对全粘结拉力型、自由段非粘结拉力型和压力型预应力锚索加固边坡进行数值计算,并基于强度折减法原理,计算了边坡加固前后的稳定安全系数,对预应力锚索加固边坡的稳定性进行评价。结果表明,预应力锚索加固边坡后,边坡的最大变形、最大竖向位移、最大塑性等效应变和最大等效应力均较小,边坡塑性区很小,并且有限元计算得到的稳定安全系数满足要求,达到了加固边坡的效果;压力型预应力锚索最大等效应力小于拉力型预应力锚索,且全粘结拉力型预应力锚索在滑带处产生应力集中,因此压力型预应力锚索具有一定的优越性。     

破碎岩质边坡预应力锚固机制数值模拟研究

以金华-丽水-温州高速公路破碎岩质边坡预应力锚固工程为例，对破碎岩质边坡的预应力锚固机制开展系统的数值模拟分析。首先，依据现场实测预应力锚索张拉吨位与岩体变形的关系曲线，通过数值反分析，确定边坡岩体的力学参数，建立岩体力学计算分析模型。结合现场监测数据和室内试验研究成果，重点分析锚索预应力的扩散方式，探讨岩体质量、锚索张拉吨位以及外锚固结构对加固坡体应力和变形分布的影响规律，揭示预应力锚索体系的应力传递规律和坡体变形响应规律，从力学机制上揭示预应力锚索加固该类破碎岩质边坡的机制。     

压力分散型锚索锚固机理数值分析研究

在压力分散型锚索地质力学模型试验的基础上,对压力分散型锚索的每个单元承载体采用了分级循环加载的方法进行数值分析,研究压力分散型锚索各单元内力变化规律,并根据压力分散型锚索锚固段的受力及变形状态,得到了有关压力分散型锚索锚固机理的认识。分析结果表明:坚硬岩体中的锚固段上单元间内力影响较小,无应力叠加现象,而软弱岩体中的锚固段上单元间内力影响较大,会出现较为严重的应力叠加现象;基于弹性理论及摩尔-库仑准则的有限元理论可以较好地解释锚索注浆体在分级循环加载后的应力、粘结应力分布规律以及合理承载体间距(单元长度)。研究结果对正确分析压力分散型锚索加固作用机理和锚固工程设计具有较好的参考价值。     

小湾水电站预应力锚索锚固段应力分布规律的现场试验研究

小湾水电站边坡开挖高陡,地质条件复杂,大部分边坡需用预应力锚索锚固来维持稳定。为保证锚固质量,优化锚固段长度,对设计轴力为1 800kN的普通拉力型、拉力分散型、自由式拉压复合型的预应力锚索锚固段应力分布进行现场试验研究,得到锚索锚固段应力分布规律,给出了适合小湾地质条件各类型锚索相对合理的锚固段长度,并根据试验结果分析了这3种类型锚索各自的特点。     

适用于软岩边坡加固的压力分散型预应力锚索锚固机理研究

利用有限差分程序FLAC对压力分散型预应力锚索的锚固机理进行了研究。和拉力集中型锚索相比,压力分散型锚索有以下优点:锚固段浆体轴力峰值仅为拉力集中型的1/n(n为承载体的数量)且为受压状态;剪力峰值较小且能较均匀地分布于整个锚固长度上;可以提供较大的锚固力。这些特点说明压力分散型锚索更适用于软岩边坡的加固,增加承载体的数量是提高压力分散型锚索锚固力、改善其受力状态的有效途径。     

压力分散型锚索在高边坡加固中的施工控制

压力分散型锚是近年来发展的一项新技术,克服了拉力型预应力锚索承载力与锚固段长度非线性增长、粘结应力峰值突出、防腐性能较差等性能缺陷,形成了具有独特传力机制和良好工作性能的单孔复合锚固体系,其采用独特的结构构造和施工工艺,将锚索锚固段受到的集中拉力分散为几个较小的压力区,分部段作用于较短的锚固体上,使锚固体与周围岩土的粘结应力峰值大幅降低并较均匀地分散到整个锚固段长度上,从根本上充分发挥了岩土的抗剪强度,显著地提高了锚索的承载能力,因为压力分散型预应力锚索的灌浆体由受拉改为受压状态,灌浆体不易开裂,有利于锚索体防水、防腐.本文就此项技术在工程施工中的关键工序控制作一些探讨.     

压力分散型锚索在高边坡加固中的施工控制

压力分散型锚是近年来发展的一项新技术,克服了拉力型预应力锚索承载力与锚固段长度非线性增长、粘结应力峰值突出、防腐性能较差等性能缺陷,形成了具有独特传力机制和良好工作性能的单孔复合锚固体系,其采用独特的结构构造和施工工艺,将锚索锚固段受到的集中拉力分散为几个较小的压力区,分部段作用于较短的锚固体上,使锚固体与周围岩土的粘结应力峰值大幅降低并较均匀地分散到整个锚固段长度上,从根本上充分发挥了岩土的抗剪强度,显著地提高了锚索的承载能力,因为压力分散型预应力锚索的灌浆体由受拉改为受压状态,灌浆体不易开裂,有利于锚索体防水、防腐。本文就此项技术在工程施工中的关键工序控制作一些探讨。     

压力分散型预应力锚索张拉施工工艺研究

压力分散型预应力锚索由于单元间长度不同，在相同张拉力条件下各单元的应力状态存在差异，另外受挤压区岩体变形（锚头位移）和张拉设备等因素的影响，相对于拉力型锚索各锚索单元也易产生应力差异，当差异较大时，易造成个别单元应力超限或破坏，影响锚固效率和加固体安全。因此，施工中结合边坡岩体特性和张拉设备条件探讨科学的张拉工艺是压力分散型预应力锚索施工中的重要环节。文章以山东省某高速公路压力分散型锚索张拉施工为实例，通过对压力分散型锚索几种张拉方法的单元受力状态分析和同—三高速公路山东青岛段K14＋600-950边坡工程检验成果，提出了压力分散型锚索先差异荷张拉后超荷载张拉的两序张拉工艺方法。为类似工程提供一定借鉴经验。     

压力分散型锚索设计中应考虑的几个问题

在分析压力分散型锚索锚固机制的基础上,提出该类锚索设计中应考虑的3个问题,即单元锚固段长度的计算问题、承压板处浆体的变形问题和工后坡体变形引起钢绞线的不均匀荷载问题,认为该类锚索较拉力型锚索的锚固力有所提高,是因为浆体受压时径向的膨胀变形受到岩土体约束,岩土体越坚硬约束作用越强,锚固力提高值越多,反之则小。由此提出物理概念清楚、计算简单的单元锚固段长度计算公式。按照承压板处浆体的变形特征,提出变形量的计算公式,由此可进行浆体的变形验算。为消除工后坡体变形引起钢绞线的荷载不均匀问题,建议采用基于工后允许位移的张拉法,给出详细张拉顺序和计算公式。     

压力分散型锚索单元锚体间的应力影响

压力分散型锚索中作用在各单元锚体上的应力会相互影响,应力影响表现之一是在荷载传递方向会出现应力叠加现象。应力叠加程度因孔壁岩体对注浆体的侧向变形约束力的强弱而不同,坚硬岩体中这种约束力较强,应力叠加现象不显著,软弱岩体中这种约束力较弱,应力叠加现象较为显著。其二,这种影响还表现在承载体处诱发了拉应力,即张拉荷载通过承载体的承压板给单元锚体施加压力的同时,也给相邻锚体施加了拉力。该拉应力若达到了该处材料的抗拉强度,会在该处出现张拉裂纹,对锚索防腐不利。为克服应力影响对工程的危害,建议在坚硬岩体中优化单元锚体长度,以免出现张拉裂纹;在软弱岩体中应根据应力叠加效应最严重的单元锚体上的应力来验算浆体强度,以避免浆体的受压破坏,并控制剪应力在浆–岩界面的容许抗剪强度范围内。     

拉力型土工布加筋复合锚杆锚固界面应力传递试验分析

土工布复合锚杆是一种可应用于松散地层锚固工程的新型锚锭结构。以某滑坡治理工程为平台,开展了拉力型土工布加筋复合锚杆锚固体与破碎岩土体界面间应力传递规律的实测研究。现场试验结果表明,土工布的加筋鼓胀作用调整了锚固体与破碎岩土体接触界面的应力分布,土工布加筋复合锚杆锚固段近端存在稍长的应力协调缓冲段,随着荷载增大,黏结应力峰值向锚固段深部转移的现象不明显;实测破碎岩土体中拉力型土工布加筋复合锚杆主要抗力区域分布在3.0~13.0 m之间,即有效锚固体长度以不超过15 m为宜,过长的锚固长度对提高锚杆抗拔力意义不大;在松散破碎岩土体中应用土工布加筋复合锚杆技术能起到提高锚固力与节约成本的双重作用。     

压力分散型锚索现场试验与分析

从压力分散型锚索的结构特点和受力机理入手,通过对锚索进行循环加、卸载试验,观察锚索荷载与位移之间的变化关系,根据荷载位移数据曲线分析锚索在不同荷载级别条件下的受力和位移特性,从而检验锚索的设计荷载是否满足锚固边坡的需要。     

基于FLAC~(3D)数值模拟的让压锚索边坡加固机理研究

高地应力或软岩地区开挖边坡的卸荷变形量及范围均较大,普通锚杆(索)已不能满足此类变形的需要,探索新型支护措施已成为必然趋势。提出一种能够体现让压锚索工作原理的本构模型,结合FLAC~(3D)软件和FORTRAN编程语言成功实现了让压锚索边坡加固的数值模拟方法。以锦屏一级左岸边坡加固设计为例,对边坡开挖卸荷过程中不同锚索的边坡加固效果和影响规律进行模拟分析。结果表明,较普通锚索加固效果,让压锚索在边坡大变形方面具有明显优势,且其数值模拟方法的实现也为让压锚索支护方案的设计及优化提供了科学依据。     

边坡加固机理探讨

笔根据参与的十几个岩土边坡加固设计,审查和施工体验对边坡加固中预应力锚索传力深度,自由段概念,削坡开挖边坡安全系数,群锚形成“岩壳”,补赏张拉等问题进行了讨论。中介绍了边坡治理中开挖控制变形工法。工法的主要素为：安全监测,超前支护,分层分段开挖,及时进行坡面支护,加强边坡底部支护和施工工艺管理。中着重讨论了预应力锚索钻孔中水泥砂浆芯柱受力分析,把问题归结为压杆稳定提出了预应力锚梁结构。该结构大大提高了预应力锚索的承载力。     

Optimal design of anchor cables for slope reinforcement based on stress and displacement fields

How to determine reasonable position and length of anchor cable is a frequently encountered but not well addressed problem in slope reinforcement projects. In this paper, the variable-modulus elastoplastic strength reduction method(SRM) is used to obtain the stress field, displacement field, and factor of safety of slope. Slope reinforcement using anchor cables is modeled by surface loading, i.e. different distributions of surface loading represent various reinforcement schemes. Optimal reinforcement scheme of anchor cables can be determined based on slope stress and displacement fields. By comparing the factor of safety and stress field before and after slope reinforcement, it is found that better reinforcement results can be achieved if strong reinforcement is applied upon the regions with high stress and large displacement. This method can well optimize the arrangement of anchor cables. In addition,several cases are employed to verify the proposed method.     

岩土工程边坡加固项目施工技术分析

本文在分析地形地貌、地质构造以及边坡岩体结构对边坡稳定性影响基础上,以某具体边坡加固项目为研究背景,从预应力锚索施工设计、修整边坡坡面、锚孔成孔、锚孔清孔、锚索制作与安装、锚固注浆、预应力张拉以及封锚等环节系统性的分析了边坡加固技术中预应力锚杆的施工技术,对同类型工程项目的施工具有一定的参考价值。     

无粘结锚索的应用和对其永久性的担忧

上世纪80年代初,锚索加固工程要求安装观测锚索,大变形岩体的加固要用无粘结锚索,工程需要催生了国内的无粘结锚索。当时还没有无粘结钢绞线,只能用光面钢绞线自制,因此,无粘结锚索很不规范。90年代初国内水电建设引进了无粘结锚索的规范结构和施工工艺,并迅速得到推广。然而,在工程应用中过于简化,把双层隔离层改为单层,把充满并可随时补充防锈油脂的防护帽用混凝土或水泥砂浆替代,永久性难以保证,给工程的安全埋下隐患。无粘结锚索的钢绞线不与围岩粘结,锚索对岩体的加固完全依赖其拉力,锚索的拉力又仅仅依靠夹片对钢绞线的夹持力,在上百年的高应力作用下,夹片及其夹持的那段钢绞线产生了徐变和锈蚀,必将减小锚索对岩体的支护力。在用无粘结锚索加固的公路边坡中,因雨水冲动格构下的风化石和泥土,锚索失去了拉力,边坡缺少支护力而失事的工程已不止一例