地质灾害防治培训班教材-锚固结构设计.ppt

3.4锚固结构设计;;3.4.1.2岩土锚固的特点;◆国际上的开展

理论研究：

——悬吊理论的提出〔1952，LouisPanek〕

——合成梁作用理论〔Jacobio〕

——拱形压缩带作用理论(1955，Rabcewicz;Lang等人开展)。

;;;;;;3.4.1.5锚杆的分类;3.按锚固机理分为：

粘结式锚杆：水泥砂浆锚杆和树脂锚杆

摩擦式(机械式)锚杆：管缝式锚杆和水胀式管状锚杆、胀壳式锚杆和楔缝式锚杆;;;4.按锚杆杆体材料分为：金属锚杆

木锚杆

竹锚杆

钢筋混凝土锚杆

5.按锚固体形态分为：圆柱型锚杆

端部扩大型锚杆

连续球体型锚杆;3.4.2锚固作用原理;2.单体锚杆组成;2.单体锚杆组成;——锚头

位于锚杆的外露端，通过它最终实现对锚杆施加预应力，并将锚固力传给结构物或围岩。锚头由台座、承压板和紧固件等组成，必须保证：自身有足够的强度，并能将集中力分散。

——杆体

连结锚头和锚固体，作用是将来自锚头的拉力传递给锚固体。通常利用其弹性变形的特性，在锚固过程中对锚杆施加预应力。杆体通常由钢筋和钢管等制成。受拉张作用。

——锚固体

位于锚杆的根部，它将拉力从杆体传给地层。

;3.单体锚索组成

;3.单体锚索组成

;3.单体锚索组成

;3.单体锚索组成

;4.锚杆的根本力学参数

1〕抗拔力

锚杆在拉拔试验中承受的极限拉力，即锚固力。

2〕握固〔裹〕力

锚杆杆体与粘结材料间的最大抗剪力。

3〕粘结力

锚杆粘结材料与孔壁岩土之间的最大抗剪力。

4〕拉断力

锚杆极限抗拉强度。;◆岩土锚固的根本原理就是依靠锚杆周围稳定地层的抗剪强度来传递结构物(被加固物)的拉力，以稳定被加固体或保持地层开挖面自身的稳定。

◆由于岩土体的复杂性，目前锚固作用的原理研究还不够深入。

◆悬吊作用原理;◆组合梁作用原理

提高地层承载能力

;◆岩土锚固的???要功能

1〕提供作用于结构物上，用来承受外荷的抗力，其方向朝着与岩土相接触的点。

2〕使被锚固地层产生压应力区或对通过的岩石起加筋作用〔非预应力锚杆〕

3〕加固并增加地层强度，也相应的改善了地层的其它力学性能。

4〕当锚杆通过被锚固结构时，能使结构本身产生预应力。

5〕通过锚杆，使结构与岩石连锁在一起，形成一种共同工作的复合结构，使岩石能更有效的承受拉力和剪力。;1.灌浆锚固的根本概念

用水泥砂浆〔或水泥浆、化学浆液、树脂等〕将一组钢拉杆〔粗钢筋或钢丝束等〕锚固在伸向地层内部的钻孔中。

实际锚固工程中，水泥砂浆灌浆锚杆占绝大多数！

2.砂浆锚固的传力过程

取锚固段为隔离体，当锚固段受力时，拉力〔T〕首先通过钢拉杆周边砂浆的握裹力〔u〕传递到砂浆中，然后，再通过锚固段钻孔周边的地层粘结力〔摩阻力〕〔τ〕传递到锚固的地层中。

由此可见，钢拉杆如受到拉力的作用，除了钢筋本身要有足够的截面积〔A〕承受拉力外，锚杆的抗拔作用还必须同时满足以下三个条件：;◆锚固段的砂浆对于钢拉杆的握裹力需能承受极限应力；

◆锚固段的地层对于砂浆的粘结力〔摩阻力〕需能承受极限应力；

◆锚固土体在最不利的条件下仍能保持整体稳定性。

其中前两条是影响灌浆锚杆抗拔力的主要因素。

3.锚固段的砂浆对于钢筋的握裹力

在一般较完整的岩层中灌注的水泥砂浆抗压强度应不低于30MPa。如果严格按照规定的灌浆工艺施工，岩层孔壁的粘结力一般大于砂浆的握裹力。因此，岩层锚杆的抗拔力Tu和最小锚固长度一般取决于砂浆的握裹力。为此：

Tu≤πdLeu;式中：Tu－锚杆的极限抗拔力〔KN〕