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岩土锚索工程中的模糊概念讲解

360 2020-12-15 16:29:30

工程实践中,有些技术人员的锚索工程存在一定的模糊认识,在此,笔者对某些问题进行说明,希望对大家有帮助。

岩土锚索通过锚头端施加的预应力与锚固段锚孔周边地层的抗剪力平衡,使得位于自由段的岩土体得以加固的工程结构。

1、“点状”布置的锚索如何实现边坡的“全面”加固

工程中无论是在破碎岩体或土层中应用的框架、较破碎岩体中应用的地梁,还是较完整岩体中应用的锚墩或十字梁等结构,当锚索施加预应力后就会在周边一定半径范围内形成的压应力区,当以群锚形态存在时,往往造成压应力区重叠,尤其是锚头依据不同地层性质应用框架、地梁或十字梁与锚墩等反力结构时,会有效在坡面上形成虚拟的“连续面墙”,从而使以“点状”布置于坡面的锚索工程能有效对整个坡体实现“全面”加固。

2、如何确保土体中锚索效力

由于土体中应用预应力锚索工程时,如果土体密实度欠佳,预应力施加时在土体中会形成剪缩效应而导致土体出现应力塑性区,故容易产生徐变或锚固力不能有效保证的情况。或土体密实度能有效保障剪胀效应,但仍不能满足锚索的锚固力要求。

基于此,工程中一般多采用扩大钻孔以调动更大范围内的土体抗力,或采用二次劈裂注浆,甚至是三次劈裂注浆形成的复合地基来实现对土体力学性质的改善,从而在锚索使用期内有效控制徐变和保证锚索锚固力。甚至在软土地层中可以通过复灌技术、搅拌桩技术等,也可有效实现锚索工程的广泛应用。这在珠三角、长三角等我国软土基坑中取得了良好的应用。

3、锚索不抗剪却为什么能提高坡体的稳定性

锚索是通过预应力实现对坡体的稳定性提高,即通过预应力顺滑面反向分力的“抗滑力”,以及预应力垂直滑面的分力产生的摩擦力平衡坡体的下滑力而实现对坡体的有效加固。其不同于全粘结、与周边坡地层一体化的锚杆、钢锚管是利用抗剪实现对下滑力的平衡,而是利用自身可以自由伸缩的自由段实现与周边坡岩土体的变形协调,从而避免锚索出现抗剪,而直接调用预应力实现对下滑力的平衡。

也就是说,柔性的锚索自由段存在,是锚索可以不通过筋体的抗剪而通过预应力平衡下滑力的奥妙所在。

4、预应力锚索与全粘结锚杆结构有何区别

1)预应力锚索:结构分为自由段和锚固段两段。自由段编束时平顺、套管隔离筋体与注浆体,确保锚索预应力的实现和避免锚索受剪。

预应力施加后在反力结构的作用下使被加固坡体在坡面以下较少的深度即可处于良好的三向应力状态,有效提高了控制坡体变形的能力。

2)全粘结锚杆:结构分均为锚固段,通过注浆体与筋体的紧密粘接实现与周边地层的一体化,从而在坡体存在变形趋势时可快速调动刚度相对较大的筋体实现抗剪平衡。

只有坡体出现变形趋势,全粘结锚杆结构才会被动受力,且对地层形成的压缩区较小,也就对坡体的应力协调或调整影响较小。

5、锚索布置为什么存在最小间距

锚索预应力施加后,会使密实的土体中在锚固段出现剪胀效应,即以锚索的破坏往往形成的以被动破裂面形成锥形受力体。因此,为避免多个锚索共用受力土体造成抗剪应力重叠而产生群锚效应问题,应依据锚索的预应力大小、地层性质特点等,合理布置锚索间距。

6、锚索的预应力取钢绞线的多少较为合适

规范对永久和临时的锚索工程给出了明确的规定.

临时工程的材料控制应力为0.65抗拉强度标准值,锚固体安全系数为1.5~2.0;永久工程的材料控制应力为0.5抗拉强度标准值,锚固体安全系数为1.7~2.2。也就是说,以常用的1860MPa级Φ15.24钢绞线为例,一般单根钢绞线的预应力取10~13吨较为合理。也就是说,单根钢绞线的预应力取5T左右导致材料性能浪费严重是不经济的,取15T以上由于应力腐蚀和应力松弛快速增长将造成不安全情况。

7、锚索预应力损失过大怎么办

1) 对于徐变较大而坡面承载力较小的土层,规范规定预应力锁定值为不小于设计值的1.2倍,对于徐变较小而坡面承载力较高的岩层,规范规定预应力锁定值为不小于设计值的1.1倍。

2)锚索初次张拉后,可在7天后进行二次补偿张拉,从而有效减小地层徐变、材料松弛等造成的预应力损失问题。