公路工程中岩土锚固技术（程良奎）.ppt

公路工程中的岩土锚固技术 中冶集团建筑研究总院 原副总工程师 （冶金部建筑研究总院） 引言 岩土锚固的力学作用 边坡锚固 隧道锚喷支护 桥梁结构物与受拉基础的锚固 岩土锚固的试验与监测 结语 1、引言 自1934年阿尔及利亚cheursfas坝加固工程，采用10000kN预应力锚杆（索）传递拉力至下卧的砂岩以来，岩土锚固已发展成为一门重要的和具有巨大发展潜力的工程学科和技艺。已经广泛应用于包括我国在内的世界各国的地下工程、边坡工程、深基坑工程、混凝土重力坝加固加高与新建工程、结构抗倾工程以及受拉型基础工程，已经成为提高岩土工程稳定性和解决复杂岩土工程问题的一种最经济、最有效的方法，成效极为显著。 岩土锚固技术 —— 埋设于岩土中受拉杆件，用以加固不稳定的岩土体 或将结构物的拉应力传递给深部稳定地层 形成拉杆与岩土相互作用、共同工作的体系 充分发挥岩土体自身强度和自稳能力 显著减小结构物体积和自重 提高工程的防灾抗震性能 对加速水利、交通、矿山、市政、建筑等工程建设有重要作用 1.1 概念 岩土锚固是在地层（岩土体）深处设置一系列受拉杆件（筋体），用灌浆材料将杆件（筋体）与地层紧密固结在一起，通常对其施加预应力，同时这些杆件（筋体）也将地层与结构物连锁起来，用来加固岩土体的不稳定部分或将结构物的拉应力传递给稳定的岩土体，以保持岩土体与结构物的稳定。 锚杆（索）工作时，“锚杆-地层”是相互作用的。岩土锚杆（索）与被锚固的结构是相互影响的。充分认识和能动利用岩土锚固的工作特性，最大限度地调用岩土体自身强度和自稳能力，是经济有效的保障岩土锚固工程安全的前提。 ● 可方便地设定调整锚杆的作用部位、方向、密度和施作时机，以最小的支护抗力，获得最佳的稳定效果；● 良好的延性，显著提高锚固结构物抵抗地震和动力作用的能力；● 将结构物与地层紧紧地联锁在一起，形成共同工作体系。 2 岩土锚固的力学作用 抵抗竖向位移 抵抗倾倒 控制地下洞室围岩变形和防止塌落 阻止地层的剪切破坏 抵抗结构物基底的水平位移 提高工程的抗震稳定性 2.1 抵抗竖向位移 式中： P — 锚固力总和 m — 抵抗竖向位移的安 全系数（1.05～1.2) U —结构底面的上浮力 Q0 — 锚固前结构自重 h — 地下水设防高度 F — 结构底面积 v — 结构物体积 r — 结构物容重 2.2 抵抗倾覆： 式中： P — 抵抗倾倒所需锚固力（垂直作用于结构底面） m － 抵抗倾倒的安全系数（1.5～2.0) M（＋）、 M（—）— 锚固前作用与结构上的正弯矩或负弯矩之和 tp — 锚固力的力矩半径 ΔN—作用在一条剪切面上的重量G的垂直分力； F=tgφ—剪切面的磨擦系数； Δl—剪切面宽度； ΔT—作用在一条剪切面上的重量G的切向分力； Pn—锚杆锚固力的垂直分力； Pt—锚杆锚固力的切向分力。 2.4 控制地下洞室围岩变形和防止塌落 预应力锚杆与系统锚杆加固大型洞室。 3 边坡锚固 3.1 边坡的稳定性分析与预应力锚杆承载力的设计 （1）边坡稳定性计算 工程地质类比方法 极限平衡方法：如瑞典园弧法、 简化Bishop法、Janbu法、Morgenstem -price法等 数值计算方法： 连续介质：有限方法、边界元法、显式有限差分法（FLac方法） 不连续介质：块体理论、DEM、DDA、界面元方法等 常用的边坡稳定性分析的简化方法 （2）圆弧滑动 （3）平面滑动 开挖台阶 台阶垂直高度：岩质边坡 8～10m 土质边坡 6 ～8m 第一级台阶高一般为4 ～6m，常采用挡墙。 坡率：微风化岩石 1:0.1 ～1:0.3 中风化岩石 1:0.5 ～1:0.75 强风化岩石 1:0.75 ～1:1.0 坡积土 1:1.0 ～1:1.5 3.3 防排水设计 裁水沟； 纵横排水沟；（急流槽） 仰斜孔排水；（排泄滑带水） 排水洞 地下水对边坡稳定性的影响 典型断面图 降低地下水位对边坡安全系数