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岩土研究院

岩土工程中如何高效选择适合的锚索类型?

365 2020-11-16 17:42:53




锚索是通过外端固定于坡面,另一端锚固在滑动面以内的稳定岩体中穿过边坡滑动面的预应力钢绞线,直接在滑面上产生抗滑阻力,增大抗滑摩擦阻力,使结构面处于压紧状态,以提高边坡岩体的整体性,从而从根本上改善岩体的力学性能,有效地控制岩体的位移,促使其稳定,达到整治顺层、滑坡及危岩、危石的目的。锚索作为岩土加固的主要手段,选用失当达不到工程加固的最佳效果。正确选择锚索的类型既要了解锚索的共性,更要了解锚索的特性……



全长粘结型预应力锚索


1、全长粘结型预应力锚索的结构


全长粘结型预应力锚索


2、全长粘结锚索的防护原理

自然状态下钢铁被氧化,表面生成氧化铁钢铁在PH≥11的碱性环境中,钢铁氧化后将在钢表面形成均匀而连续的Fe2O3薄膜,它的厚度大约是100纳米,结晶形式是r- Fe2O3,属于尖晶石结构,就是保护钢铁不锈蚀的钝化膜

3、全长粘结预应力锚索的受力特性

(1)长期使用中不能调节锚索的拉力

(2)能最大限度的调动岩体的自承能力,控制岩体变形能力大

(3)全长粘结锚索有受力的局部性

(4)用其加固的结构极限承载力高

(5)张拉时锚固段的浆体易拉裂


4、全长粘结预应力锚索的适用条件

(1)作为永久锚索时的要求

第一  营造锚索表面可形成钝化膜的环境

第二  长期使用中不得破坏钝化膜

(2)不宜采用的情况

 岩体变形较大需要随时调整锚索拉力大小时;

观测锚索; 

腐蚀性地层   



压力分散型锚索




1、压力分散型锚索结构

工程中已应用的压力分散型锚索有两种。

第一种,承压板式压力分散型锚索


承压板式压力分散型锚索

第二种,可拆除式压力分散型锚索


永久性压力分散型锚杆

1—锚具;2—垫座;3—钻孔,4—隔离环;5—无粘结钢绞线;6—承载体;7—水泥浆体;;8—注浆管;9—保护罩

L1、L2、L3、L4—1、.2、3、4单元锚杆的锚固段长度;Lf—4单元锚杆的自由段长度。


2、压力分散型锚索的优点

(1)锚固段注浆体承受压力,受力合理

(2)承压板分散布置在钻孔深度的不同部位,锚固段注浆体体受力较均匀

(3)锚固段利用率高

(4)锚索的单孔设计承载力可以很大


3、压力分散型锚索的缺点

(1)施工时操作繁琐

(2)调整锚索的预应力不方便

(3)长期工作中锚索各根钢绞线受力不均匀

(4)不能做锚索的性能试验和极限承载力试验


4. 压力分散型锚索不宜用于永久性高边坡的支护

岩土加固中永久性锚索有两种:

一种是观测锚索,它不能反映我们最关心的应力最大的构件的受力状态

一种是工程加固锚索,长期工作中同一根锚索各根钢绞线受力不等,最短的一根将首先拉断,或者处于不等应力下工作



拉力型非粘结锚索



1、拉力型非粘结锚索的结构


永久性拉力型非粘结锚索


锚固段双层波纹管


非粘结型锚索外锚具的防护


2、施工中要注意的问题

(1)锚固段钢绞线的清洗

(2)锚索组装不得用金属制品

(3)隔离防护层的保护与修补

(4)锚具的防护应采用充满防锈油脂的专门的防护帽


3、拉力型无粘结锚索的特点

(1)外锚头的寿命与工程相同,必须长期妥善保护 

(2)对围岩的变形适应能力强

(3)可根据需要随时调整锚索拉力的大小

(4)抗动载性能好。


4、适用环境

可用作观测锚索;

适用于大变形岩体加固;

适用于腐蚀性地层及杂散电流密集区的岩体加固。



拉力分散型预应力锚索




拉力分散型锚索锚固段结构



拉压复合型预应力锚索





拉压复合型预应力锚索结构



拉压分散复合型锚索 





永久型分散拉压复合型锚索结构

特点:

(1)锚固段的受力合理

(2)锚固段利用率高、

(3)拉和压两部分岩体变形要协调


三种锚索锚固段剪应力分布



可回收锚索





可回收锚索结构



均匀压力分散型锚索和均匀拉力分散型锚索



均匀压力分散型和均匀拉力分散型锚索的技术细节尚未公开



屈服锚索



1.屈服锚索的受力特性

屈服锚索有两个技术指标,一是屈服力,二是屈服量


屈服锚索受力特性曲线


2.在受动载作用的洞室加固中的作用

提高新建国防工程的抗力

提高既有国防工程的抗力等级;

各种矿藏的开采要用爆破,巷道和地下洞室会遇到高地压和采矿爆破的双重影响,屈服锚索也有广泛的应用前景。


3. 在地下洞室中的支护作用


围岩压力与围岩变形的关系


4.在高大边坡加固中的作用 

需要调整锚索预应力的工程,如果安装屈服锚索,即可省去调整锚索拉力的工序。 


5. 在高地震区抗震工程的加固作用

采矿中炸药的爆炸,国防工程中炮炸弹的爆炸,地震中的地层错动,对建筑物的破坏都是由于它们引起了建筑物附近岩土体的运动 ,区别仅在于震源。


6.  易产生岩爆的洞室加固



总结:

(1)对无腐蚀地层,应当优先选用全长粘结预应力锚索或均匀拉力分散型锚索;

(2)对腐蚀性地层,大变形地层及长期观测锚索,应选用拉力型无粘结锚索或均匀压力分散型锚索;

(3)对遭受动载作用或易产生岩爆的岩层加固,应选用屈服锚索(杆);

(4)对于张拉段长度不等的各种锚索不宜用作永久支护。