全长粘结预应力锚索长期运行效果研究
预应力锚索锚固效果的试验分析研究
收稿日期:2009-07-17作者简介王德发(),男,陕西蒲城人,工学硕士,毕业于西安科技大学,现就职于内蒙古煤矿设计研究院有限责任公司,主要从事煤矿设计及矿山压力方面的研究。
预应力锚索锚固效果的试验分析研究王德发1,杨永刚2,颉明军3,张海燕4(1.内蒙古煤矿设计研究院有限责任公司,内蒙古 呼和浩特 010010;2.安徽省煤炭科学研究院采矿支护中心,安徽 合肥230001;3.内蒙古建筑职业技术学院,内蒙古 呼和浩特 010070;4.解放军电子工程学院基础部,安徽 合肥 230037)摘 要:通过理论分析锚固段应力分布弹性解和数值模拟计算,表明预紧力、孔径、锚固剂弹性模量和岩石弹性模量等影响因子对锚固段受力影响程度和方面各不相同,例如预紧力和锚固剂弹性模量的影响程度大于其他因子;锚索孔径对其剪应力分布产生影响而对轴力无影响等。
锚索轴力和剪应力分布均呈指数关系从锚固端向内逐渐递减,峰值点位于锚固起始端,而锚固段周边剪应力的分布是不均匀的,峰值位于锚固端约0.25m 深度内。
关键词:预应力;孔径;弹性模量 中图分类号:TD353 文献标志码:C 文章编号:1008-0155(2009)06-0056-03 由于树脂锚索具有长度大、柔性灵活、承载能力高、安装简便和早期承载等优点,已经成为煤矿巷道顶板支护的最新方式。
在较差的围岩条件下,尤其在交叉点、断层带和受采动影响难以支护的巷道中,为提高支护强度和效果,目前基本上均采用锚索作加强支护。
但根据大量的现场观测发现,巷道中尤其在支护困难地段均存在大量的锚索的破断、失效等情况,引起锚索支护失效的原因很多,如地质条件、应力条件、钻孔尺寸、锚固剂参数、预紧力、水、锚索表面油污等。
近年来,许多学者采用现场测试、物理模型试验、理论分析及数值模拟等不同方法对预应力锚索的锚固效应进行了研究。
汪海滨等通过试验及数值模拟,分析了锚固长度、自由长度、注浆性质等对抗拔力和破坏形态的影响[1]李铀等通过仿真试验及数值计算,强调连成片的压应力子承载区,重点应放在压密原岩的裂隙,实现悬吊临空易滑动垮落的岩体[2];薛亚东等根据试验室研究,得到孔径、水等对锚索锚固力有影响[3]。
预应力锚索有效预应力检测方法的研究
F4＝F5，因此，需要检测出预应力锚索的预应力是否在 合理范围之内，只需求出以上 5 个力中间的任意一个即 可。由于预应力锚索预应力的主要受力体为钢绞线，在 一定的受力范围内，可以将其看成弹塑性材料，采用反 拉法，通过监控锚索体的伸长量 S 和反拉的力 F，进一 步拟合成 F-S 曲线，在这过程中采用一定的分析方法推 算出预应力锚索的有效预应力。
有一定的效果，尤其是对长度短于 6m 的锚杆，采用电 磁波法和震动 (地震波) -超声波探测法，能取得较好的 效果。但对于锚固体系的腐蚀程度和预应力检测，由于
此，本文研究的反拉检测方法主要针对的自由式锚索。
2 检测原理
结构的复杂性，尚没有较好的完善解决办法。因此，研
从理论上说，在理想的情况下，外锚段锚具与夹片
检测过程主要有两大系统，反拉实现系统和数据采 集记录分析系统。
反拉系统实际就是张拉系统，包括了空心千斤顶、 高压油泵、油管、锚夹具、锚垫板和限位板等。如果是 采用的逐根钢绞线检测法的话，可以采用单孔手提式千 斤顶，手压油泵，还需要锚索接长器。
数据采集记录分析系统主要是应力采集记录和位 移采集记录，还需要辅助的磁性吸附底座，计算机分 析软件。其中应力采集可以采用应力传感器，目前用 的较多的经济且够精度要求的是数显示锚索测力计， 可以配合锚索应力记录仪实用，而数显式位移计能精确 到 1/100mm。 3.3 检测工艺
瞬间将调整受力，由式 3 可以看出，由于平衡之后反拉
力再增大的一瞬间，受力钢绞线长度 L 从外露段长度
L外突变成 L外+L自，而钢绞线的弹性模量 E，截面积 A 和
根数 n 都不变，千斤顶油缸来不及回油，反拉力 F 不
变，则势必 ΔL 将突然增加。因此在图 1 中出现 BC 一
预应力锚索粘结性能的探讨
预应力锚索粘结性能的探讨锚索施工近年来在建筑工程中，特别是岩土加固工程应用越来越广泛。
随着锚索的运用，由于锚索的失事、断裂带来的加固工程安全事故也随之越来越多。
而通过对失事锚索的调查发现锚索是否有全张拉粘结性能有很大的关系，全长粘结预应力锚索比无粘结预应力锚索安全性能高得多。
通过对我国许多重点工程的锚索支护安全性能调查，在100多例案例中，有90%多失事及腐蚀的锚索是无粘结锚索引起的。
而全长有粘结锚索一般剥开后还是颜色鲜亮，即使40年以上仍然没有收到破坏。
即使全长有粘结锚索遭到破坏，剥开受到破坏的钢绞线发现很多是由于钢绞线外的水泥浆体保护层与岩体发生摩擦遇到破坏引起的。
下面我们通过一个案例对此进行详细的解析。
该案例位于云南漫湾水电站的坝顶，对一根全长预应力粘结锚索采用小型机械进行开挖来查看锚索的情况。
该锚索由8根长25米，孔径Ф115mm的钢绞线组成。
钢绞线自由段18.5米，锚固段6.5米，自由段注425号水泥浆，锚固段425号水泥砂浆，自由段水灰比0.4，锚固段水灰比为1。
钢绞线标号GB224-85，强度级别1470mm/mm2。
该水电站一期工程装机容量125万kW于1986年开工建设，1995年建成投入使用。
本案例就是采用的一期工程施工的一根全长预应力粘结锚索进行查看。
从2009年11月25日开始开挖，直到2010年1月10日为止，锚索距离施工日期大约有20多年。
开挖期间云南发生了大旱，未下雨，开挖区域坚硬岩体，pH纸检测区域内pH=11，地层腐蚀弱。
试验通过以下三个方面进行结论：一、通过钢绞线剥出量与缩进量关系分析验证水泥粘结作用是将钢绞线变形均匀锁定到锚索自由段，进而推断全长粘结锚索有受力的局部性。
通过钢绞线剥出量与缩进量关系分析：2009年12月12日到2010年1月4日，在4~6m段每隔0.5m设一个钢绞线缩进量监测点，共5个监测点。
开始锚索剥出长度7m，边开挖边剥钢绞线，开挖结束时剥出长度18.5m，一直剥到到内锚固段，用游标卡尺测量缩进量随着时间延长，从0一直到30.90mm缩进，稳定增长。
预应力锚索结构耐久性研究综述
收稿日期:２０１７Ｇ１０Ｇ２１基金项目:国家自然科学金项目(５１１７８４５４)作者简介:李富民(１９７２－),男,教授,博士,博士生导师,主要从事混凝土结构耐久性研究．第３３卷第２期徐州工程学院学报(自然科学版)２０１８年６月V o l ．３３N o ．２J o u r n a lo f X u z h o uI n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y (N a t u r a lS c i e n c e s E d i t i o n )J u n ２０１８预应力锚索结构耐久性研究综述李富民(中国矿业大学江苏省土木工程环境灾变与结构可靠性重点实验室,江苏徐州㊀２２１１１６)㊀㊀摘要:针对腐蚀影响锚索体系结构可靠性的这一问题,从锚头体系腐蚀行为㊁索体腐蚀行为及受拉性能退化㊁腐蚀锚索结构锚固性能演化等方面对其进行较为系统的介绍;认为与一般地面结构不同,锚索结构的腐蚀环境为地下岩土介质,其氧气供应往往不足,但水的供应又很充分;指出锚索结构受到腐蚀后,其膨胀变形将受到围岩的显著约束,其锚固受力状态及破坏形态存在特殊性．国内外针对锚索结构的耐久性问题虽展开了一定的探讨,但总体工作仍然相对较少,而该文为锚索结构耐久性方面更深入的研究提供了参考．关键词:预应力锚索;耐久性;氯盐环境;硫酸盐环境中图分类号:T U ４７６㊀文献标志码:A㊀文章编号:１６７４Ｇ３５８X (２０１８)０２Ｇ００１８Ｇ０７作为地下工程结构中的一个重要分支,岩土预应力锚固结构产生于２０世纪初,最早用于矿山开采．在我国,２１世纪以来该结构得以快速发展,被广泛用于边坡及滑坡支挡㊁深基坑支护㊁大型地下洞室支护㊁水工大坝加固等工程．例如,当代最大的岩土锚固工程 三峡船闸高边坡工程,使用４２００余根１０００~３０００k N的预应力锚索及近１０００００根４００k N 的高强结构锚杆,进行支护[１]．预应力锚固结构因其处于岩土介质中,一方面面临大量以水为载体的腐蚀性介质,如C l －㊁S O ２－４㊁C O ２㊁溶解O ２等,另一方面该结构具有构造复杂㊁受拉开裂㊁施工控制难度大㊁隐蔽性高等特点,使得锚体腐蚀问题直接影响其工作可靠性．国际预应力协会(F I P )的地锚工作小组统计的３５起锚索(杆)断裂的著名事故[２]均因腐蚀而造成的,有关锚固结构腐蚀失效的个案也多有报道[３]．现有的调查结果表明,预应力锚固结构中的锚索结构极易受腐蚀影响[４],其内锚段锚索与水泥浆体(可透水)直接接触,自由段锚索在索孔上有部分直接裸露,锚头部位也需要混凝土或水泥浆体进行保护,而这些因素都导致腐蚀的不可避免,即使采取相关防治措施,也不能阻止所处环境产生腐蚀的发生与发展,只是起到延缓腐蚀的作用．与一般地面结构不同,锚固结构的腐蚀环境为地下岩土介质,其氧气供应往往不足,但水的供应又很充分;另一方面,锚固结构因腐蚀作用产生的膨胀变形,会受到围岩的显著约束,那么其锚固的受力状态及破坏形态就必然存在特殊性．虽然预应力锚固结构的腐蚀问题早已显现,但相关的研究工作较少,前期所做的工作主要集中在定性的腐蚀机理与防护措施上[５Ｇ７],以及少量研究工作涉及到了耐久性寿命预测问题[８]．近年来,笔者对锚索体系的耐久性问题展开了较为系统的研究,从锚头㊁索体㊁保护浆体的腐蚀特征㊁腐蚀进程㊁力学性能退化等多方面综合考察锚索体系的耐久性退化行为[９Ｇ１２],这里,将对上述既有工作进行梳理和综述,以期为进一步开展此方面的研究提供参考．１㊀锚头体系腐蚀行为１．１㊀锚头体系腐蚀问题调查S c h u p a c k [１３]报道１个关于车库的腐蚀问题,指出高含盐量的地面土在结构建成后１８０~２４０d 的时间里腐蚀了结构的锚垫板和预应力钢筋．在这个结构中,预应力钢丝外面涂了１层润滑脂且用纸包裹住,同时锚具被直接放置在对结构不利的含盐地面上．显然,有腐蚀性的盐分和简陋的防护措施引发了这次腐蚀．D i c k s o n 等[１４]拆除１根预制预应力后张混凝土大梁,并对它的状况进行评估和分析．这根大梁在其服役的３４a 间暴露在道路除冰盐条件下,同时在服役期间承受着使用荷载．在评估过程中,首先把它切开,然后８１进行仔细检查,发现在后张预应力钢丝的局部区域㊁金属管道内部㊁锚具的组件上有一些表面腐蚀．除此之外,这根大梁整体状态良好．需要注意的是,尽管锚具被嵌入在混凝土隔板中,但是大梁的所有组件中的锚具㊁垫板的腐蚀和退化却是最为严重的．在北美的１个利用氯盐进行除冰的多层停车场中,发生１起非常严重的锚具腐蚀事故[１５]．这起事故涉及到的是用钢框架支撑的现浇后张混凝土板部分．在这个事故里,除了钢绞线超出锚具大约２０m m 的部分上有腐蚀之外,结构建成后５a 内都没有在预应力钢绞线上发现其他任何重大的腐蚀．这些无黏结钢绞线用了１种可以抑制腐蚀的类油脂材料进行保护,同时外面还用１层塑料护皮进行密封．然而,在许多楔式锚具的表面却仍然发现了腐蚀,同时其中１个锚环产生了纵向破裂．如图１所示．最典型的锚头体系的腐蚀问题发生在预应力地锚结构中．F I P 的一份调查报告[２]显示,在１９３４ １９８６年记录在案的著名事故中,有３５个是因为腐蚀造成的锚索或锚杆失效,其中１９个事故的腐蚀就发生在锚具上或者就在锚具旁边(和锚具的距离不超过１m )．程良奎等[１６]对我国西南某大型边坡锚固工程的部分锚索进行拆开检查的结果表明,使用１０a 后的锚具与钢绞线均有较为明显的锈蚀现象．如图２所示．其原因则是外露筋体及锚具在施工时未能及时予以封闭,且锚头处保护层太薄(砂浆层１０m m )．图１㊀腐蚀锚环破裂图２㊀某大型边坡锚索工程锚头腐蚀图３㊀锚头体系整体腐蚀形态特征１．２㊀锚头体系腐蚀形态特征任何结构组件的腐蚀特征对其力学性能退化都具有重要影响．为了考察锚头体系的腐蚀特征,文献[９]通过长期腐蚀模拟试验,研究了氯盐侵蚀条件下单孔锚垫板体系的腐蚀特征,指出总体上锚头体系各组件直接暴露在封锚混凝土中的部分均发生了明显的腐蚀,其中垫板和插片的暴露部分腐蚀相对严重,且体现为全面㊁均匀的腐蚀特征,而锚环和夹片的暴露部分则腐蚀相对轻微,仅体现了局部腐蚀特征．如图３所示．分解各组件后发现,各组件相互接触的部位,比如锚环端面与垫板或插片之间㊁垫板与插片之间㊁夹片外壁与锚环内壁之间,都几乎没有发生腐蚀．除锈后,发现锚环和夹片比垫板和插片表现出更为突出的坑蚀特征．１．３㊀锚头体系腐蚀发展特征腐蚀发展特征决定了结构的力学性能退化特征,文献[９]在长期腐蚀模拟及腐蚀速率监测与检测试验基础上,对比研究了氯盐侵蚀条件下单孔锚垫板体系各组件的平均腐蚀速率,并考察腐蚀时间㊁锚具保护层厚度㊁预应力钢筋的有效应力值等因素对腐蚀速率的影响,得到的主要结果如下:１)各组件的平均腐蚀深度随时间的变化呈增大趋势,但增大速率却逐渐减慢．如图４所示．这说明瞬时腐蚀速率随时间的延长在逐渐减慢．２)各组件的平均腐蚀深度随保护层厚度的增大呈减小趋势,但减小速率却逐渐减慢．如图５所示．３)各组件的平均腐蚀深度随预应力筋有效应力水平的增大呈微弱的增长趋势．如图６所示．９１ 李富民:预应力锚索结构耐久性研究综述图４㊀锚头各组件平均腐蚀深度时变特征图５㊀保护层厚度对锚头各组件㊀平均腐蚀深度的影响图６㊀预应力筋有效应力水平对锚头各组件平均腐蚀深度的影响㊀㊀４)由于锚头体系各组件的材质条件㊁防腐措施以及暴露条件各不相同,因而各自的腐蚀速率存在差别．对比结果表明,锚环比夹片的腐蚀速率略高一些,而垫板则比锚环和夹片的腐蚀速率均高出很多．５)由于锚头体系各组件的受力状态不同,所以腐蚀对各自的不利影响程度也不同．夹片和垫板主要承受各自厚度方向的挤压力,因而腐蚀损伤对其力学抗力的不利影响十分有限．然而,锚环是１个经过加工的中空圆筒,圆筒的中空部分是圆锥形的,锚环承受了夹片施加给它的向外膨胀的力,使得锚环处于１个永久的环向张力中．因此,锚环发生腐蚀后,尤其发生典型坑蚀后,环向拉应力在蚀坑附近引起的应力集中将可能使锚环受拉而破裂,从而导致锚固体系失效．显然,腐蚀对锚环的不利影响非常严重．２㊀索体腐蚀行为及受拉性能退化模型２．１㊀索体腐蚀问题调查索体腐蚀问题非常突出,瑞典北部的一座水电站,在１９５５年采用了１１８根预应力锚杆进行了加固,其后运行了不到３０a 的时间,就有１根预应力锚杆的杆体发生断裂,从锚孔高速射出而失效[１７]．法国的米克斯大坝,有几根高吨位(１３０００k N )的压应力锚索仅仅使用了几个月就发生断裂．阿尔及利亚有一座大坝加固锚索,单束工作荷载１０００k N ,有４束锚索工作３１a 后在锚头下破坏．美国的１个由单排预应力锚索加固的挡土墙,在２a 左右的时间内,先后有数根锚索断裂,并像标枪一样越过工地飞走了[１８]．１９６４年,在中国梅山水库拱坝坝肩加固中,采用了预应力锚索与抗滑桩相结合的技术,但在锚索服役３．５~６a 内,先后有３根自由式锚索的钢丝破断[１９]．唐均[２０]通过对云南省临沧市某水电厂边坡加固工程中１根服役２０a 的全长黏结型锚索的现场开挖,发现包裹浆体中存在明显的空洞㊁分层㊁软层㊁偏层等质量问题,指出这些部位的索体相应地也存在明显的锈蚀问题．其原因是施工时注浆从锚头套管尾部开始,而整个套管长度范围内没有浆体保护,导致此处索体的腐蚀非常严重,蚀坑深度最大达１．３２m m．０２ 徐州工程学院学报(自然科学版)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年第２期２．２㊀索体腐蚀形态特征关于锚固结构的腐蚀形态,张思峰等[２１]对某实际锚索结构进行现场检测,发现明显的不均匀腐蚀现象;赵健等[２２]发现锚杆结构有明显坑蚀特征,指出平均腐蚀参数未体现坑蚀的危险性．文献[１０]发现氯盐侵蚀条件下的锚索结构索体腐蚀有明显坑蚀特征．２．３㊀索体腐蚀发展特征与模型锚索索体所处的岩土环境介质往往处于富水欠氧状态,而这导致索体的腐蚀发展具有独特特征．因此,关于锚固结构的腐蚀机理研究成为解决问题的关键．这方面的研究定性分析了诸如化学腐蚀㊁电化学腐蚀㊁应力腐蚀等腐蚀方式存在的可能性及其基本原理与影响因素[２３Ｇ２４]．p H 值㊁时间㊁应力水平㊁材质等因素对锚固结构腐蚀发展进程的影响规律已有定性结论[２５Ｇ２６]．图７㊀氯盐环境下锚索内锚段腐蚀发展特征通过长期腐蚀模拟及腐蚀速率监测与检测试验,文献[１０]研究了氯盐侵蚀条件下索体钢绞线的腐蚀发展特征,建立了锚索内锚段瞬时腐蚀速率时变模型及腐蚀失重率时变模型,其主要结果如下:１)在氯盐侵蚀环境下,锚索内锚段的腐蚀总体属于欠氧腐蚀,而这种腐蚀的进程终将由于氧气的消耗殆尽得以停止．２)腐蚀进程的时变规律(图７)是:腐蚀初期时的锚索钢丝表面逐步活化,存在１段瞬时腐蚀速率由小逐渐增大的过程;过了此阶段以后,当氯盐质量浓度很大(阳极反应能力很强)或孔隙水饱和度很小(阴极反应能力很强)时,受强极对弱极反应再驱动的影响,瞬时腐蚀速率由小逐渐增大的过程还会继续(约３０d );此后,随阴极氧化剂的不断消耗,瞬时腐蚀速率逐渐降低,直至停止;其他腐蚀条件下瞬时腐蚀速率逐渐降低,直至停止．３)氯盐质量浓度对腐蚀进程的影响明显,其值越大,全程平均腐蚀速率和最终腐蚀失重率越大;孔隙水饱和度对腐蚀进程的影响比较复杂,其值在６０％左右时,全程平均腐蚀速率和最终腐蚀失重率相对最大,而再小或再大都将导致它们降低．４)通过对试验结果的回归分析,建立了锚索内锚段腐蚀失重率时变模型,即R ＝V m a x t n ２n ＋t n ,(１)V m a x ＝a C b e x p (c ＋d S ＋e S ２),(２)n ＝f C g S h ,(３)式中:R 为腐蚀失重率,C 为氯盐质量浓度,S 为孔隙水饱和度,t 为腐蚀时间(单位月)．其余各系数取值见表１．表１㊀索体腐蚀失重率时变模型系数取值abcdefg h２．５２２０．２７２－１．２８１５．６５７－４．５２１１８．９４６０．３６０－０．４１６５)在腐蚀失重率时变模型的基础上,通过对时间变量的求导,得到了锚索内锚段瞬时腐蚀速率时变模型,即v ＝２n n V m a x t n －１(２n ＋t n )２．(４)２．４㊀索体受拉性能退化模型索体作为１种长期高应力工作结构,受腐蚀危害后会导致受拉性能退化．索体的应力腐蚀(S C C )问题非１２ 李富民:预应力锚索结构耐久性研究综述常敏感,因为它只要受到轻微腐蚀,就会引起极为严重的脆性破断．当锚杆处于p H 值＜３．１的酸性溶液中时,发生氢致开裂型S C C ,不然只发生常规腐蚀破坏．郑静等[２７]针对腐蚀对锚体力学性能的影响,得到锚体断裂荷载随时间变化的回归模型．一般而言,结构的初始可靠度都会高于工程规范所确定的目标可靠度,而索体腐蚀本质上会引起锚索结构可靠度的逐渐退化,直至目标可靠度,此时即为耐久性极限状态．对此,C h a k r a v o r t y 与J i a n g 等[２８Ｇ２９]研究岩锚结构体系的整体时变可靠性,指出其影响因素与措施．简化的可靠度退化问题可以通过索体受拉承载力概率取值的退化而间接得到．为此,文献[１０]在建立锚索内锚段腐蚀失重率时变模型的基础上,综合腐蚀钢绞线抗拉强度标准值随腐蚀失重率的退化模型[３０],最终得到了锚索索体抗拉承载力退化预计模型,即f p t k ,c ＝０．６８６f p t k ,０ R １００æèçöø÷－０．０５０３,(R ȡ０．０５５),f pt k ,c ＝f p t k ,０,(R ＜０．０５５),ìîíïïïï(５)式中R 为式(１)中的腐蚀失重率．３㊀腐蚀锚索结构的锚固性能演化特征３．１㊀索体腐蚀引起的锚固性能演化特征索体腐蚀不仅会造成其受拉性能退化,一定腐蚀程度下还会减弱其与保护层之间的黏结性能,进而降低内锚段锚固性能,引起结构整体失效．何思明等[３１]以钢绞线模拟锚索索体,在腐蚀率０~２０％条件下,通过拉伸试验分析,得到名义弹性模量退化经验模型,并采用剪滞理论研究出索体腐蚀导致黏结应力峰值增大并向锚固段前端推移的结果,但对黏结强度及黏结滑移本构关系的变化规律未以说明．图８㊀氯盐腐蚀锚索结构黏结㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀滑移本构关系模型算例与一般地面结构不同,锚固结构受氯盐腐蚀后的锈胀变形将受到围岩的显著约束,那么其锚固受力状态及破坏形态都将有其自身特殊性,因此,科学模拟围岩约束条件成为分析该性能演化的关键．文献[１１]设计的钢绞线短黏结试件外包钢管,圆柱形,置于水泥浆中,而钢绞线的腐蚀通过直流通电方式实现．静力拔出试验结果如下:１)锚索索体受到氯盐腐蚀时,腐蚀改变了索体与浆体间的黏结抗力,既降低胶着抗力,又因锈胀而增强摩擦抗力;当腐蚀程度较大时,索体不仅会受到损伤,还会降低咬合抗力．无疑,这种改变会明显影响综合锚固性能及其黏结滑移曲线形式．２)当R ＜１０％时,黏结滑移曲线由极速上升段㊁锯齿形上升段㊁快速下降段组成;当R ＞１０％时,黏结滑移曲线由快速上升段㊁快速下降段㊁平躺S 形阶段组成．３)随R 的增大,设计滑移距离单调增大,设计刚度单调减小,设计强度㊁极限强度先增而后回落,极限滑移㊁延性指数先减小而后小幅回升;与无腐蚀锚索相比,当R ＜１５％时,腐蚀锚索锚固强度可提高大约２．５倍,但正常工作刚度降低大约１２％,延性指数降低大约０．３２％．显然,锚索的综合工作性能受腐蚀的不利影响．４)建立的基于E C S 函数的氯盐腐蚀锚索结构黏结滑移本构关系经验模型,以单一函数形式较好地适应锚索结构黏结滑移曲线随腐蚀程度变化而复杂变化的需求．如图８所示．３．２㊀保护浆体腐蚀引起的锚固性能演化特征水泥基保护浆体的硫酸盐腐蚀引起的的锚固性能退化问题更为典型．陈庆玉[３２]以１５０m mˑ１５０m m 截面的试件(中心握裹５０m m 直径的水泥砂浆内有１根１２m m 直径的变形钢筋模拟锚杆,锚固体长度１００m m ),研究了硫酸盐腐蚀下砂浆与锚杆以及砂浆与混凝土界面黏结性能的退化规律,２２ 徐州工程学院学报(自然科学版)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年第２期指出砂浆与锚杆之间的黏结强度随腐蚀时间的增长呈线性下降,且水灰比越大,降低速度越快;砂浆与围岩之间的黏结强度随腐蚀时间的发展先上升,后降低,降低幅度小于砂浆与锚杆之间黏结强度的降低;两类黏结滑移刚度均有所降低．文献[１２]针对锚索结构,研讨了硫酸盐腐蚀引起锚索内锚段锚固性能的退化规律,得到的结果如下:图９㊀硫酸盐腐蚀锚索㊀㊀㊀㊀㊀结构黏结滑移曲线１)锚索结构浆体受到硫酸盐腐蚀时,围岩的约束作用会阻止腐蚀膨胀引起的物理损伤;化学损伤是腐蚀损伤的主要方式,造成浆体材料强度退化,进而导致锚固性能退化．２)硫酸盐腐蚀锚索结构拔出受力的全程黏结滑移曲线由初期极速上升段㊁中后期锯齿形上升段㊁末期快速下降段组成．如图９所示．３)随着围岩变形模量(约束水平)的增大,锚索拔出时的摩擦力就会提高,而设计滑移距离㊁设计强度㊁极限滑移距离㊁极限强度等参数也均随之增大;随着浆体腐蚀程度的增大,锚索拔出受力时的咬合力不仅会降低,设计强度㊁极限滑移㊁极限强度等参数也随之降低,但设计滑移距离则因浆体模量的退化而增大．这些演变趋势均接近线性关系．４㊀结语由于自身材料和构造的特殊性,以及所处环境的复杂性,预应力锚索结构的耐久性问题十分突出,且与一般地面结构相比具有明显的独特之处．截至目前,国内外针对锚索结构的耐久性问题已展开了一定的研究,但总体工作仍然相对较少．近些年,笔者对锚索体系的耐久性问题也展开了有关研究,从锚头㊁索体㊁保护浆体的腐蚀特征㊁腐蚀进程㊁力学性能退化等多方面综合考察锚索体系的耐久性退化行为．本文通过综合梳理上述工作,从锚头体系腐蚀行为㊁索体腐蚀行为及受拉性能退化㊁腐蚀锚索结构的锚固性能演化等方面对锚索结构的耐久性研究作了介绍,以期为此方面更深入的研究工作提供参考．参考文献:[１]杨启贵,高大水,吴海斌．对我国岩土预应力锚索防腐措施和标准的探讨[J ]．岩土工程学报,２００７,２９(１０):１５５８Ｇ１５６２．[２]F I P ．C o r r o s i o na n dc o r r o s i o n p r o t e c t i o no f p r e s t r e s s e d g r o u n da n c h o r a ge s [R ]．L o n 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李富民:预应力锚索结构耐久性研究综述徐州工程学院学报(自然科学版)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年第２期[J]．P C I J o u r n a l,１９８２(２):３８Ｇ５５．[１６]程良奎,韩军,张培文．岩土锚固工程的长期性能与安全评价[J]．岩石力学与工程学报,２００８,２７(５):８６５Ｇ８７２．[１７]J U R E L LG．I n v e s t i g a t i o n i n t o t h e f a i l u r e o f a p r e s t r e s s e d r o c k a n c h o r[J]．W a t e rP o w e r a n dD a mC o n s t r u c t i o n,１９８５(２):４５Ｇ４７．[１８]I S A OS,MA K O T O Y,T A K A O K A,e t a l．C o r r o s i o n p r o t e c t i v e p r o p e r t y o f v a r i o u s c o v e r i n g m a t e r i a l s o f s t e e l s i n s o i l:p a r t ２,e v a l u a t i o na f t e r e m b e d d i n g i n s o i l f o r１５y e a r s[J]．N o b u h i r oC o r r o s i o nE n g i n e e r i n g,１９９７,４６(４):２５１Ｇ２５５．[１９]闫莫明,徐祯祥,苏自约．岩士锚固技术手册[M]．北京:人民交通出版社,２００４．[２０]唐均．预应力锚索长期耐久性研究[D]．昆明:昆明理工大学,２０１０．[２１]张思峰,宋修广,周健,等．预应力锚固结构耐久性及其二次加固技术研究[J]．公路交通科技,２００８,２５(２):３０Ｇ３９．[２２]赵健,冀文政,肖玲,等．锚杆耐久性现场试验研究[J]．岩石力学与工程学报,２００６,２５(７):１３７７Ｇ１３８５．[２３]G AM B O A E,A T R E N SA．E n v i r o n m e n t a l i n f l u e n c e o n t h e 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h e d e g r a d a t i o no f i t s t e n s i l e p e r f o r m a n c e,a n d t h e e v o l u t i o no f t h e a n c h o r a g e p e r f o r mＧa n c e o f t h e c o r r o d e d a n c h o r c a b l e s t r u c t u r e．I t i s c o n s i d e r e d t h a t u n l i k e t h e g e n e r a l g r o u n ds t r u c t u r e,t h e c o r r o s i o n e n v i r o n m e n t o f t h e a n c h o r c a b l e s t r u c t u r e i su n d e r g r o u n d g e o t e c h n i c a lm e d i u m w i t h i n s u f f i c i e n t o x y g e nb u t a b u n d a n tw a t e r s o t h a t t h e e x p a n s i v e d e f o r m a t i o n o f c o r r o s i o nw i l l b e d r a m a t i c a l l y r e s t r i c t e d b y t h e s u r r o u n d i n g r o c k,w h i c h l e a d s t o t h e p a r t i c u l a r d e s t r u c t i v e a n c h o r i n g s t r e s s s t a t e．A l t h o u g h t h e r e i s a c e r t a i nd i s c u s s i o no n t h e d u r a b i l i t y o f t h e a n c h o r c a b l e s t r u c t u r e a t h o m e a n da b r o a d,t h eo v e r a l lw o r k i s s t i l l r e l a t i v e l y d e f i c i e n t．T h u s t h i s a r t i c l e p r o v i d e s s o m e r e f e r e n c e s f o r t h e d e e p e r r e s e a r c h i n t h e d u r a b i l i t y o f a n c h o r c a b l e s t r u c t u r e s．K e y w o r d s:p r e s t r e s s e d a n c h o r;d u r a b i l i t y;c h l o r i d e s a l t e n v i r o n m e n t;s u l f a t e e n v i r o n m e n t４２。
关于预应力锚索加固效应研究的几点看法
关于预应力锚索加固效应研究的几点看法摘要分析了预锚加固体系现行设计方法所依据的基本理论 ,认为改进设计方法的关键在于加强对加固机理和效应的认识 .通过分析预锚体系的特点 ,对单根预应力锚索研究的重点问题以及如何提高预锚加固的效果提出了自己的观点 .此外 ,还探讨了有限单元法在预锚计算中的应用 ,以及群锚体系的整体效应和计算特点 .自 1 934年阿尔及利亚在加高舍尔法坝时使用预应力锚索以来 ,预应力锚索加固技术已因其独特的优越性而在国内外许多工程 (特别是水电工程和岩土工程 )中得到广泛应用 ,对预锚技术的研究也日益深入[1 ].本文在参阅大量研究成果的基础上 ,对预锚加固效应研究的重要性和必要性、预锚体系的特点和研究方法、预锚研究中应当重视的一些问题等提出了自己的看法 ,以期对进一步研究预锚加固技术有一定的帮助 .1应加强预锚加固效应的研究近年来 ,我国科技工作者在预锚技术理论研究方面取得了较大的进展 ,但总的来说 ,这方面的研究还落后于工程实践 ,特别是设计计算方法还不成熟 ,大多数设计只能主要凭经验和工程类比法来确定预锚参数 ,这是由于我们还无法从理论上完善地、定量地说明预应力锚索的力学效应和加固机理 .本文将从以下几方面对预锚研究提出一些看法 :(ａ)现行设计方法所依据的基本理论以及改进设计方法的关键 ;(ｂ)预锚加固体系的特点以及有限单元法在预锚研究中的应用 ;(ｃ)预锚研究中应特别重视内、外锚头区的应力变化 ;(ｄ)提高单孔吨位的新途径———分级张拉法 ;(ｅ)群锚加固体系的整体效应和简化方法 .2探索加固机理 ,才能改进设计方法预锚加固岩体边坡设计常用的一种方法 ,就是基于可能出现的岩体失稳形式 ,采用刚体极限平衡法对加固前的岩体进行分析 ,再根据下面的公式计算保持边坡稳定所需施加的预锚力 .Ｑ1 +Ｑ2 ｔａｎ =ＫＴ式中 :Ｔ———加固前岩体的下滑力 ;———滑动面的内摩擦角 ;Ｑ1 ,Ｑ2 ———由预应力锚索提供的切向抗滑力和法向正压力 ;Ｋ———安全系数 .然后由经验和一些近似计算公式来确定其余的布锚参数 ,包括锚索的布设范围、间距、方向、长度、锚固方式、锚固段长度等 . 在加固洞室围岩的计算中 ,公认的理论和统一的设计方法还没有建立起来 ,而只是针对不同的围岩条件 ,分别沿用了非预应力锚杆加固中的悬吊理论、组合拱理论、组合梁理论等 . 在许多计算中 ,复杂的岩体被简化为刚体 ,预应力锚索的作用被看成仅仅是提供一个平衡力 .在整体围岩和软弱围岩的计算中 ,虽然考虑到了预应力所引起的岩体应力场的变化 ,但对于这种变化在岩体内的具体分布情况及其对预锚加固效果的影响 ,还缺乏规律性的认识 .设计计算方法的不足之处 ,正是缘于对预锚加固的力学效应和加固机理的认识不够深入 ,这已引起人们的重视 .例如 ,文献 [2 ]中分析了预锚加固的机理和效果 ,从不同的角度加深了对预锚作用的认识 .3应明确预锚体系的特点3. 1预锚体系是不可分割的整体预锚加固体系由预应力施加体和被加固岩体所组成 ,而预应力施加体又由预应力锚索和内、外锚头组成 .内锚头有机械式和胶结式两种 ,目前国内大型预锚加固工程中使用最多的是用水泥砂浆作为胶结材料的胶结式内锚头 .本文将胶结式内锚头及胶结段的锚索统称为内锚固段 .人为施加到锚索上的预应力正是依靠外锚头的支撑作用、胶结段锚索与胶结体之间的粘结力、胶结体自身的承载力 ,以及胶结体与周围岩体之间的粘结力 ,最终传递到被加固的岩体上 .因此 ,预锚体系是一个不可分割的、共同工作的整体 .本文主张在研究中重视“整体性”的概念 ,其含义包括 :(ａ)每根锚索与周围岩体形成一个整体 ,从而使预锚力能有效地传递到岩体 ;(ｂ)各锚索通过周围岩体联系在一起 ,产生群锚加固的整体效应 ;(ｃ)通过对加固前后岩体整体稳定性的比较 ,研究预锚加固的机理和效果 .3. 2预锚加固体系破坏形式的多样性ａ.锚索断裂破坏 .这种破坏主要是通过控制张拉应力 (国内目前常常取为0 . 62 5σｂ～0 . 65σｂ)、保证锚索质量和采取防腐措施来防止 .ｂ .锚索与胶结体间的结合面破坏 .是否会发生此类破坏 ,主要取决于结合面强度 .以往工程界都是利用抗拔试验取得平均的结合面强度数据 ,而本文则倾向于结合剪应力的分布规律和相对滑移量进行研究 .ｃ.胶结体内部破坏 .胶结体内部可能发生拉裂及剪切的复杂应力破坏 ,可用非线性有限元方法计算其应力场 ,并模拟实际破坏过程 .ｄ .胶结体与岩体之间的结合面破坏 .是否发生此类破坏 ,取决于胶结体的强度以及内锚头是否进行扩孔处理等多种因素 .一般情况下较少发生这种破坏 .ｅ.被加固岩体发生破坏 .一般认为只要有足够的锚固力 ,就不会发生锚固破坏 .笔者认为这种观点不够全面 .在分析被加固岩体破坏形式时应考虑以下几点 :被加固岩体的整体稳定性和安全度 ;预锚加固后薄弱面向更深层转移 ,产生新的整体失稳的可能性 ;预锚力所引起的预锚附加应力场是否会造成岩体局部破坏 ,以及这种局部破坏是否会进一步发展为整体破坏 .4有限单元法是一种有效的方法在预锚技术理论研究的诸多方法中 ,有限单元法因其独特的优点而被经常采用 .成功地应用这一方法的关键在于选择合适的单元类型 ,采用符合实际的破坏准则 ,恰当地模拟预锚体系的结构特点、材料性质、工作机制和破坏过程 .4 . 1单元类型杆单元、三角形截面整圆环单元、三角形截面整圆环裂纹单元、平面或空间等参单元、裂隙单元、夹层单元、描述结合面处传力特性的粘结单元等 ,在预锚加固研究中都是非常有效的 .关于粘结单元 ,可以借鉴钢筋混凝土方面的研究成果 .笔者受平面分析中双弹簧粘结滑移单元的启发 ,在预锚加固空间有限元分析中成功地采用了空间弹簧粘结滑移单元 .4 . 2本构关系理想的线弹性模型在大多数预锚加固问题中难以真实、准确地反映预锚体系的实际特征 ,也无法说明整个体系的安全储备能力 .因此 ,常常需要深入分析各种非线性的特点 ,采用更接近于实际状况的本构关系 .在预锚加固计算中尤其应考虑锚索与胶结体之间的粘结应力和滑移量的关系 ,才能合理地构造出粘结滑移单元的刚度矩阵 .4 . 3荷载的复杂性荷载的复杂性包括两方面的内容 ,即除了与一般的岩土工程问题相同外 ,还必须考虑预锚力作用的复杂性 .显然 ,预应力锚索的作用并不总是能简化为锚索两端的一对集中力 ,很多情况下我们必须考虑预锚力究竟是以何种规律被传递到岩体上的 ,有时还需考虑锚索与胶结体共同抗弯、抗剪的作用 .4 . 4平面和空间有限单元法平面非线性有限单元法可用于计算一些预锚加固问题 ,但在许多问题中空间效应的影响是较大的 ,此时就必须采用空间有限单元法 .4 . 5群锚计算的简化本文建议在大规模群锚问题分析中 ,采用子结构等方法来缩减工作量 .4 . 6有限单元法的局限性有限单元法是研究预锚加固体系的一种有效的方法 ,但由于非线性有限元的计算结果的可靠性在很大程度上依赖于模型参数选取的准确性 ,因此 ,这一方法在实际工程计算中的应用和推广仍受到很大限制 ,笔者主要将其用于对一些简化的情形进行初步的理论上的研究 .5应重视内、外锚头区的应力变化在对单根锚索的加固效应和破坏特点进行分析时应重视以下几个方面 :预应力施加体自身的受力和破坏特点 ;预应力的传播规律和力学效应 ;预锚加固力学效应的影响因素 ;预锚加固的机理和效果 ;提高预锚加固效率和效果的途径 .考虑到应力分布形态的特点及其对预锚加固机理和效果的影响[3 ],本文主张重点对外锚头、内锚固段及其附近区域进行分析 .在对胶结式内锚固段进行研究时 ,尤其应重视锚索和胶结体之间的粘结滑移特性 .5. 1胶结式内锚固段长度的计算目前设计中确定内锚固段长度的方法是按下面两式求出较大者 ,即Ｌｍ =Ｋｃｑｍ/ (πｄｎτａξ)Ｌｍ =Ｋｃｑｍ/ (πＤτｂξ)式中 :ｑｍ———张拉力 ;ｄ,Ｄ———钢铰线直径和内锚固段孔径 ;ｎ———钢铰线根数;τａ,τｂ———锚索与胶结体之间、胶结体与孔壁之间的粘结强度 ;Ｋｃ,ξ———安全系数和折减系数 .这一方法实际上是把不均匀应力当成均匀应力来计算 ,难以准确地反映实际状况 .5. 2预锚力的传递规律可以采用双弹簧或空间弹簧粘结滑移单元来模拟锚索和胶结体之间的传力和滑移特性 ,以便分析预锚力在锚索和岩体之间传递并在岩体内传播、扩散的规律 .5. 3预锚加固的力学效应预锚加固的作用不仅在于提供直接平衡力、限制岩体变形 ,更在于加强岩体结构、提高岩体强度以及参与调整应力状态[4].岩体之所以失稳或有失稳的趋势 ,从根本上说是由岩体自身的结构特点和材料特性 ,以及天然因素或人为因素所引起的应力重分布所决定的 ,而预锚加固的实质就是施加主动的锚固力 :一方面使岩体的结构得到加强 ,大大提高岩体的承载能力 ,另一方面 ,在岩体内产生预锚附加应力场 ,使不利的应力状态得到调整和改善 ,从而提高岩体稳定的可靠度 .因此 ,深入研究预锚附加应力场的特点、预锚参数对它的影响、应力变化对岩体稳定的影响是非常必要的 .6分级张拉法可提高加固效果和效率在内锚固段靠近上端的部分 ,锚索和胶结体之间的剪应力存在着相当严重的应力集中现象 .因此 ,当预锚力较大时可能会造成结合面发生局部粘结破坏 ,甚至引起内锚头严重破坏 .此时 ,可以对内锚固段采用分段填浆、分级张拉加荷的方法 ,有效地防止这种破坏 .所谓分段填浆、分级张拉加荷 ,就是将内锚固段的水泥浆改一次回填为多阶段回填 .在每一阶段 ,当水泥结石达到一定强度时 ,对锚索施加部分荷载 ,然后进行下一阶段回填及张拉 .当后一阶段回填长度足够长时 ,该阶段加荷仅会对前一段水泥结石内的应力状况产生很小的影响 .通过这一方法 ,可以缓解应力集中现象 ,大大改善胶结式内锚固段的应力状态 ,防止内锚头的破坏 .而且本文认为 ,还可以通过这一方法控制被加固岩体内的应力重分布的具体状况 ,提高加固的效率和效果 .7应注重群锚体系的整体效应已有一些文章涉及到群锚加固体系 ,但对其进行系统、深入研究的还不多见 .本文认为在群锚研究中 ,以下几方面值得引起重视 .ａ.将群锚加固体系作为一个整体来分析群锚加固条件下岩体内的应力场、位移场沿空间和时间的分布规律 .ｂ .各单锚之间相互影响和共同工作的规律 .ｃ.影响群锚加固整体效应的主要因素 .ｄ .群锚加固力学效应与群锚加固效果的关系 .ｅ.预锚加固前后岩体稳定性的评价 ,安全系数的确定 .ｆ.采取合理的简化方法 ,提高大规模群锚体系有限元分析的工作效率 .例如 ,可采用子结构的方法来缩减计算工作量 .8预锚加固效应研究的前景预锚技术的应用前景是广阔的 ,但预锚理论的研究不可能一步登天 ,只有综合应用理论分析、数值计算、模型试验、现场测试等各种手段 ,对各方面进行深刻分析 ,设计计算方法的改进才能水到渠成 .预锚技术的一些新的研究方向也值得关注 ,例如如何用动力分析方法取代目前常用的拟静力法来分析预锚加固体系的动力特性 ,以及如何发展预锚体系与其它结构联合加固岩体的技术 ,等等 .。
软弱围岩隧道全长粘结及预应力锚杆的支护效果研究
软弱围岩隧道全长粘结及预应力锚杆的支护效果研究摘要：在大量的隧道工程中，锚杆的施作可以通过悬吊作用，挤压作用以及形成组合梁(拱)作用等发挥加固岩土体的效果。
与传统支护结构被动抵抗外力不同的是，锚固支护可以改变围岩体受力状态，减小围岩向临空面移动，从而一定程度上起到主动防护的作用，也表现出了其支护效果显著，支护费用经济的特点。
根据锚杆的类型通常可分为全长粘结锚杆，预应力锚杆，摩擦型锚杆，砂浆锚杆，树脂锚杆，涨壳式锚杆等。
其中预应力锚杆和砂浆锚杆是交通隧道以及地下工程中最常用的锚杆类型，无论在系统锚固还是随机锚固方面，都发挥着极其重要的作用。
关键词：软弱围岩隧道；预应力1 概述对于全长粘结式锚杆和预应力锚杆，国内外学者曾开展过大量研究。
针对隧道中使用的全长粘结砂浆锚杆展开了详细的研究。
通过分析锚杆受力，提出了锚杆支护中的锚固长度和中性点理念。
针对全粘结非预应力锚杆，压力型预应力锚杆和拉力型预应力锚杆展开了详细研究，并分别给出其相应的工程适用条件。
基于低频超声波在锚固结构中的传播规律，最终提出了砂浆锚杆的无损检测新方法。
通过对现场锚杆施工的长期监测，总结了预应力锚杆的施作要点，提出控制垫板的垂直度以及保持杆体居中是发挥预应力效果的关键。
针对岩土工程中的锚杆预应力损失原因展开研究，建立了界面剪切分数应力松弛模型，提高了预应力锚杆的计算精度。
综上可以看出，针对全长粘结式或预应力锚杆的研究多基于锚固结构的受力和设计施作要点。
针对两种类型锚杆的锚固效果对比鲜有研究。
2 工程概况本研究依兴隆隧道为例，兴隆隧道全长1923米，为双线单面上坡隧道，坡度为12‰，坡长1916米，最大埋深312米。
整个隧道地质构造复杂，受断裂地质构造影响，岩体节理、裂隙非常发育、岩层破碎、地下水丰富、施工难度大，为该标段的重难点控制性工程。
地质构造线路玉DK386+040附近与安宁河断裂相交，交角约为40-42°，位于隧道洞身段。
FRP筋粘结式锚具的长期粘结锚固性能研究
FRP筋粘结式锚具的长期粘结锚固性能研究FRP筋粘结式锚具的长期粘结锚固性能研究一.立项的意义和背景：1、项目的研究意义随着现代桥梁技术的发展，预应力混凝土结构和缆索支撑结构体系在大跨桥梁中得到了广泛应用，其中的预应力筋和拉索一般均采用高强钢丝或钢绞线。
然而，钢制预应力筋或拉索的抗疲劳和耐腐蚀性能较差，致使其在实际应用中可能由于筋材的腐蚀而导致结构失效，造成巨大的经济损失。
美国1992年报道，因撒除冰盐引起钢筋腐蚀而限载通车的公路桥(其中大多数为预应力混凝土桥)就占1／4，其中已不能通车的占1％，仅这些桥的维修费就高达900亿美元[1]。
英国建造在海洋环境中的预应力混凝土结构，因腐蚀需要重建或更换预应力筋的占三分之一以上[2]。
印度孟买Thane河上的第一座桥是预应力混凝土桥，由于预应力筋过早地发生腐蚀，现在不得不重建[3]。
北京西直门立交桥使用才19年，因其混凝土剥蚀和钢筋锈蚀，不得不于1999年重建[4]。
可见，预应力混凝土结构的严重腐蚀，给桥梁的安全性和耐久性带来了严重危害。
高级复合材料－纤维增强复合材料FRP (Fiber Reinforced Polymer/Plastic)以其强度高(有的高于3000 MPa，约为高强预应力钢筋的2倍) 、重量轻(约为钢材的1/5)、免锈蚀和抗疲劳性能好等优异性能极有希望成为处于恶劣自然环境下桥梁结构中传统钢材的潜在替代品[5]。
根据FRP中所用纤维的不同，目前常用的FRP材料可分为碳纤维CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic)、玻璃纤维GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer/Plastic)和芳纶纤维AFRP (Aramid Fiber Reinforced Polymer/Plastic)等种类。
但是FRP筋是一种横观各向同性材料，其抗剪强度与抗拉强度之比较小，因此用于锚固钢制预应力筋的夹片式锚具不再适合锚固FRP筋，否则将会由于FRP筋抗剪强度过低导致过早失效。
锚索耐久性实验研究方法综述
锚索耐久性实验研究方法综述预应力锚索以独特的效应、简便的工艺和显著的经济效益，在岩体、坝基、边坡、地下洞室等岩土工程领域中得到广泛的应用。
锚索结构具有较强的隐蔽性和较高的预应力，并且一般用于安全等級要求较高的工程。
由于周边潮湿的岩土环境，可能存在的侵蚀性介质和杂散电流等复杂因素的作用，锚索防护体系在长期使用下会逐渐老化，损伤甚至破坏，再加上锚索自身防护系统不完善等因素，导致锚索耐久性不足的现象时有发生，由此给工程带来安全隐患。
我国水利水电工程中，锚索应用的数量极大，近年来在建的工程耗资均在亿元左右。
对国内运行10 a 以上锚固工程资料统计显示，绝大多数锚索均采用全长黏结结构，其中拉力集中全长黏结型锚索应用尤为普遍。
这些被用作永久支护的锚索的使用寿命究竟有多长，在恶劣岩土地质环境中，是否会成为工程中的“定时炸弹”，使工程毁于一旦，这些问题近年来受到越来越多的关注。
我国对岩土锚固工程的安全性与耐久性问题的研究尚在起步阶段。
目前常用的耐久性研究手段主要有：现场调研、锚固失效案例归纳概述、室内相似试验、数值分析试验和锚杆现场开挖试验等。
这些研究成果为后续的工作奠定了基础。
然而，这些研究手段均无法直接、真实地反映预应力锚索在岩土体中深埋、隐蔽的长期运行工程特征。
1锚杆（索）腐蚀状况研究与检测首先现场调研锚杆（索）腐蚀形貌特征描述，包括：颜色、分布以及是否有剥离等。
其次取样锚杆索的表面腐蚀状况（表面腐蚀率、失重率）；再次取样样品表层下不同深度层的腐蚀状况（不同表层深度的面腐蚀率、腐蚀深度、有效截面积等），最后取样锚索的失效分析（金相组织分析、表面腐蚀形态分析、断口形态分析、失效力学机制分析、失效原因追踪）对腐蚀产物及周边介质水中有害物质的检测，检测锚杆索工作周边现场介质水中的有害物质；检测室内高强度腐蚀试验中锚杆索样品周边介质溶液中的离子浓度变化（主要包括CL-＼S2-＼SO42-的变化情况，检测方法采用产生对应离子沉淀物的方法）。
在非腐蚀地层中全长粘结预应力锚索可用作永久支护
曲。实践证 明 ，枣核形 锚 固段受 力更合 理 ，同样 长度 的锚 固段 锚 固力更 大 ， 目前 工程 中应用 较普 遍 。施 工 时先对锚 固段 注浆 ，张 拉后再 对 张拉段 注浆 ，因此 也称 为二 次注浆 预应 力锚 索 。由于 张 拉锚 索时锚 固段 的注浆 体受 拉剪 作用 ，归类 于拉
力型锚索。注浆体既是把锚索体与岩体粘结为一
体 的 中间介质 ，提供 足够 的锚 固力 ，又是 锚索 的
永久 防护 组成 ，因此 ，注浆 体 的饱满 度和 连续性
程 ，较长 的服务年限是某 地下飞机库断裂被覆
的加 固 ，也 有 ３ 多年 ，这 些 工 程 至今 都 在 安 全 ０
工作 。 上世 纪８ 年代 在河 南鹤壁 煤矿 的一个巷 道 内 ０ 钻取 了３ ６ 年 代施 工 的砂浆 锚 杆 ，在室 内小 根 Ｏ
岩土锚 圈
《５ ｛左 技 末》 ｏ０ ５ 第 ２ ｉ ２１ 年第 期总 ８期
结锚索 破坏 的报 导 ，相反 ，有几个锚索 破坏 的例 子也是 属于无粘 结锚 索 。 由此可见 ，认 为全长粘结锚 索没有 防护只能
Ｃ２ 化膜 ，是钝化膜保 护 了钢材不锈蚀 。这种 ｒ 钝 ０ 钝化膜 与卜 Ｆ 化膜不 同 ，ｒ ｅ０钝 化膜破 ｅ０钝 —Ｆ２３ 坏 后钢铁，一旦不锈 钢受到机械 擦伤 ， 甚 至机加工削去 了Ｃ， ｒ ，不锈钢会 立即在表面生 Ｏ
锚索 的防锈蚀完 全可 以利用钝 化膜 ，但是 必
须满足 两个条件 ，第一 ，锚索所处 环境必须能生
蚀 ，有 的地方 虽然 仅 有不 足 １ 厚 的水 泥浆包 裹 ， 米
国家重 点工程 ，如 云南 漫湾水 电站 、黄 河李 家峡
水电站 、长江三峡水电站等都选用全长粘结锚索
长期服役预应力锚索锈蚀状态检测试验与分析
2017年第5期广东公路交通Guangdong Highway CommunicationsVol.43 No.5Oct.2017文章编号：1671-7619 (2017)05-0043-05长期服役预应力锚索锈蚀状态检测试验与分析罗幸平1，郝钟钰2,杨军2(1.广东省髙速公路有限公司，广州510623 ;2.广东华路交通科技有限公司，广州510420)摘要：拉力型无粘结预应力锚索是广东省山区髙速公路应用十分广泛的一种边坡永久支护结构。
在南方多雨 湿热这一典型气候的影响下，锚索的长期耐久性能否满足工程设计和应用要求一直是困扰工程界的一大难题。
以京港澳髙速公路沿线服役14年的边坡预应力锚索为研究对象，结合现场开挖、锚索拉拔和室内试验等多种方 法，对该类锚固结构的病害状况和锈蚀原因进行初步分析和讨论，以期为类似边坡锚固工程的设计和施工提供参考。
关键词：公路工程；无粘结预应力锚索；锈蚀中图分类号:U416.14 文献标志码：B0引百京港澳高速公路小塘至甘塘段（下简称京珠 北高速公路）竣工通车至今已有14年，是广东乃 至国内较早大量采用锚索工程结构进行边坡支护 的高速公路之一。
该高速公路通过的地段，是广 东省内地质条件、地形地貌非常复杂和高陡的山 区之一，沿线高陡边坡、大型滑坡密集分布，预应 力锚索结构成为该高速公路广泛应用的一种边坡 支挡结构。
由于地质结构复杂，历经多次构造运 动，造成沿线岩石破碎，岩层风化严重，并且含有 大量腐蚀性较强的煤系地层，再加上沿线地区大 气降水丰沛，雨季时间长且降雨量大，南方沿海雨 水腐蚀性相对较强，该高速公路锚索结构在仅服 役10余年之后，一些边坡锚索结构已出现锚头松 动、断裂以及渗水锈蚀等病害，给高速公路正常通 行造成了很大的安全隐患。
国际预应力协会搜集的35例锚索破坏的案 例，其中19例破坏部位均集中在锚头附近，占破坏 锚索的一半以上。
目前，预应力锚索结构设计主 要考虑锚索安全性和强度方面能否满足要求，对 其耐久性问题仍重视不够，防腐蚀方面取得的研 究成果仍然很少。
浅谈边坡支护中全长粘结式锚索施工
浅谈边坡支护中全长粘结式锚索施工一概述1.1项目概况景洪水电站位于云南省西双版纳州景洪市北郊的澜沧江干流，景洪水电站是澜沧江中下游河段两库八级中的第六级，上游和糯扎渡电站衔接，下游为规划建设的橄榄坝水电站。
该电站以发电为主，并兼有航运、防洪、旅游等综合效益。
水库总库容11.39亿立方米。
过坝建筑物采用水力式垂直升船机，按五级航道、300吨级船型标准设计。
景洪水电站二期围堰采石场位于坝区左岸，坝址下游约300米处，临进场公路。
此边坡上部约EL740高程处为发电厂出线铁塔位置，为保护出线铁塔的安全稳定，对塔体根部近EL710～EL730范围进行加强支护，主要支护型式为全长粘结式预应力锚索护坡、锚筋桩锁边等方式。
涉及工程包括土石方开挖、锚索、锚筋桩、贴坡钢筋混凝土（锚拉板）、马道平台面素混凝土、浆砌石截水沟及排水沟。
1.2施工条件本项目施工条件较为艰难，施工位置距主要通道（进场公路）近150m，并处于雨季，且本地降雨较为频繁，而根据本项目的重要性，又必须尽快动工且在近期内快速完成。
首先，由于场地地形条件的制约，开挖设备、支护设备、所有材料等的运输就是一大难点，且处于雨季进行施工，使得材料搬运等问题跟为艰巨。
坡顶下游侧原开口线外有较大的裂缝，缝宽约20cm，且缝线较长。
因为以上种种原因并电源、水源问题致使本项目的施工难度很大，在此施工条件下，必须特别加强安全施工的重要性，在确保安全的前提下，完成本项目的施工。
根据设计方案，在EL710及EL715高程开挖两个平台，宽度25m，平台表面用C20混凝土厚15cm进行覆盖，边坡按1：0.5坡度开挖，在EL716和EL720布置两排1800KN级全长粘结式锚索，锚索根据实际情况确定，锚索边坡全边坡浇筑锚拉板，厚0.3m，配Φ22钢筋@200×200mm。
在开口线外及马道坡边各设两排3Φ36锚筋桩，开口线外设浆砌石截水沟，坡脚设浆砌石排水沟。
二锚索施工工艺2.1 材料及设备选用1、锚索、锚具钢铰线采用高强度低松弛预应力钢铰线，1800KN级锚索由12×7φ15.24高强钢铰线组成，钢绞线公称强度级别为1860N/mm2，锚具采用预应力配套生产的QVM15-12型。
层状地层全长粘结型锚杆锚固力学效应分析
层状地层全长粘结型锚杆锚固力学效应分析随着工程技术的不断发展和进步，建筑物的高度也在不断地提高，而随之而来的就是对建筑物的支撑力以及保护力的越来越高的要求。
而在这一过程中，锚杆锚固技术被广泛地应用于建筑物的施工中，从而保证了建筑物的稳定和安全。
而层状地层全长粘结型锚杆锚固力学效应分析成为了研究的重点。
一、层状地层全长粘结型锚杆锚固技术的概念层状地层全长粘结型锚杆锚固技术是一种较新的锚固技术，其原理是将锚杆埋入岩土层中，通过锚杆与岩土地层的全长粘结力，实现岩土层的稳定和支撑。
这种锚杆的特点是在其整个长度上都存在着较高的锚固力，从而保证了与锚杆相连的建筑物的安全。
二、层状地层全长粘结型锚杆锚固技术的适用范围层状地层全长粘结型锚杆锚固技术适用于很多不同的工程领域，比如井筒锚杆、隧道支护、挡土墙固结、高边坡等。
在这些工程中，锚杆的功能就是通过层状地层全长粘结力，保证整个工程的安全和稳定。
三、层状地层全长粘结型锚杆锚固技术的锚固力学效应分析1.锚杆的贯入深度对锚固力的影响贯入深度是指锚杆被锚固在那里的深度，这个深度会对锚固力产生很大的影响。
一般来说，锚杆的贯入深度越大，其锚固力也就越高。
而且，在一定的贯入深度范围内，锚杆的锚固力和深度呈线性关系。
2.锚杆的直径对锚固力的影响锚杆的直径也是一个影响锚固力的因素，一般情况下，在相同的锚杆贯入深度和相同的岩土地层特性条件下，锚杆的直径越大，其锚固力也就越高。
3.锚杆的倾斜角度对锚固力的影响在实际的施工过程中，锚杆的倾斜角度也是一个十分重要的因素。
一般情况下，锚杆的倾斜角度越大，其锚固力就越小。
因此，在实际施工中，应该尽量减小锚杆的倾斜角度，并且保证其正常的垂直性。
总的来说，层状地层全长粘结型锚杆锚固技术具有很高的应用价值，它可以保证工程的安全和稳定，并且锚杆的锚固力受到多种因素的影响，锚固力学效应分析十分重要，只有这样才能更好地保证工程的安全和稳定。
水利工程全长粘结型锚杆施工技术探讨
2021-01-20殷清明（1968-）男，汉族，湖南南县人，本科，高级工程师，研究方向：水利工程。
水利工程全长粘结型锚杆施工技术探讨（1.桃江县桃花江灌区管理局，益阳 413000；2.湖南金地标工程项目管理有限公司，益阳 413000）摘 要：当前水利工程施工中大量采用了全长粘结型锚杆，为了优化工程施工效率， 应当掌握全长粘结型锚杆支护施工工艺，不断优化设计方法，提升设计效率，本文分析了钻孔施工概况，研究了水利工程全长粘结型锚杆施工技术，运用制浆机拌制水泥浆，灰浆水灰的重量比0.38:l~0.45:1，水泥:水之间比例1:（0.38~0.45），水泥:砂之间调制比例设置为1:(1~2)。
加强对药卷的保存，避免受潮。
树脂锚固剂龄期24h，储存环境温度22±1℃，端锚锚固剂其抗压强度大于等于60MPa,长锚固的锚固剂其抗压 强 度大于40MPa。
检测树脂锚固剂外包装，要求产品质地较为柔软。
运用注浆机将水泥浆水泥浆向锚杆孔内灌注，运用风压注浆器、注浆机等往锚杆孔内注入水泥砂浆，将锚固剂药卷泡在专用水槽内浸泡2~3min，运用Ⅱ级螺纹钢筋，填充密实之后，保证材料凝结、硬化，将全长粘结型材料锚固在岩体中，本文研究对水利工程优化施工提供了一定指导。
关键词：水利工程；全长粘结型锚杆；施工技术；树脂锚固剂；锚杆孔中图分类号：TU712.3 文献标识码：A 文章编号：1001-5922(2021)05-0193-04Discussion on Construction Technology of Full-length BondingAnchor Rod in Water Conservancy ProjectYin Qingming 1,Guo Lei 2,Tang Jialiang 2(1.Taojiang county Taohuajiang Guan District management bureau, Yiyang 413000, China;2.Hunan Golden Landmark Project Management Co., Ltd., Yiyang 413000, China )Abstract ：At present, a large number of full-length bonded anchors are used in the construction of water con-servancy projects. In order to optimize the construction efficiency of the project, it is necessary to master the con-struction technology of full-length bonded anchors, continuously optimize the design method, and improve the design efficiency.This paper analyzes the general situation of drilling construction and studies the construction technology of full-length bonding anchor rods in water conservancy projects. The cement slurry is mixed with a slurry machine. The weight ratio of mortar and water to cement is 0.38:l~0.45:1, and the cement: water is be-tween 1:(0.38~0.45), the modulation ratio between cement: sand is set to 1:(1~2). Strengthen the preservation of medicine rolls to avoid moisture. The resin anchoring agent age is 24h, the storage environment temperature is 22±1℃, the end anchoring agent’s compressive strength is greater than or equal to 60MPa, and the long an-choring agent’s compressive strength is greater than 40MPa. To test the outer packaging of the resin anchoring agent, the product must have a soft texture. Use a grouting machine to pour cement grout into the bolt hole, use收稿日期：作者简介：殷清明1，郭 雷2，汤加良2a wind pressure grouting device, grouting machine, etc. to inject cement mortar into the bolt hole, and soak theanchor agent coil in a special water tank for 2-3 minutes, use grade II threaded steel bars, and after filling and coMPacting, ensure that the material is set and hardened, and the full-length bonding material is anchored in the rock mass. The research in this paper provides certain guidance for the optimal construction of water conservancy projects.Key words：water conservancy engineering; full-length bonded anchor rod; construction technology; resin anchoring agent; anchor rod hole水利工程建设是经济社会发展重要的基础性工程之一，能够为社会经济发展提供水能、电能等，对社会经济发展提供必要支撑，随着我国当前对经济社会发展要求的逐渐提升，对水利水电工程的建设他也提出了更高的要求。
全长预应力锚固
全长预应力锚固全长预应力锚固是目前广泛应用于建筑工程中的一项重要技术。
它通过在混凝土结构中引入预应力钢筋来增强结构的承载能力和抗震性能。
本文将对全长预应力锚固的原理、施工工艺以及应用领域进行探讨，旨在提供一个全面了解该技术的综合指南。
一、全长预应力锚固原理全长预应力锚固是一种在结构中施加预压力，通过预应力钢筋与混凝土共同工作来抵消外载荷的一种方法。
其原理在于预应力钢筋的作用下，混凝土中的应力分布呈现出一个连续的、逐渐减小的曲线，使得结构在运行过程中能够更有效地承受外力。
全长预应力锚固一般分为两个步骤：预应力钢筋拉力施加和锚固。
1. 预应力钢筋拉力施加阶段在结构施工的初期，预应力钢筋将通过张拉设备施加拉力。
钢筋的拉力大小根据设计要求进行调整，以保证结构能够满足承载要求和抗震要求。
预应力拉力施加后，预应力钢筋的应力被转移至混凝土中，形成了一个预应力状态。
2. 锚固阶段在预应力钢筋施加拉力后，需要进行锚固处理，将预应力钢筋的应力固定在混凝土结构的特定位置上。
常见的锚固方式有锚具锚固和锚固板锚固。
锚具锚固是通过在钢筋两端套上一种特殊的锚具，将其牢固地固定在混凝土中，保证预应力钢筋的应力不会发生松动。
锚固板锚固则是将预应力钢筋穿过一块金属板，在其两端进行焊接，形成一个稳定的固定点。
锚固的目的在于保证预应力钢筋的作用不会因为外界因素而失效。
二、全长预应力锚固的施工工艺全长预应力锚固的施工过程需要严格按照规范进行，以确保结构的稳定性和安全性。
下面主要介绍全长预应力锚固的施工工艺。
1. 钢筋制作与加工在施工前，需要对预应力钢筋进行制作与加工。
根据设计图纸中的要求，预应力钢筋将被制作成特定的长度和截面形状。
在制作过程中，需要采用专用设备对钢筋进行张拉和弯曲处理，以满足结构的设计要求。
2. 锚具/锚固板的安装根据设计要求，预应力钢筋的锚具或锚固板将被安装在混凝土中予以锚固。
在安装过程中，需要确保锚具或锚固板与混凝土之间的质量以及其固定性能。
浅谈全粘结预应力锚索在老挝南康3水电站厂房高边坡支护中的应用
浅谈全粘结预应力锚索在老挝南康3水电站厂房高边坡支护中的应用发表时间：2019-09-11T13:39:11.953Z 来源：《基层建设》2019年第17期作者：肖美肖玉成肖璐[导读] 摘要：通过对老挝南康3水电站厂房后高边坡工程中无粘结预应力锚索的工程实践，为今后同类工程的设计施工提供参考，特别是陡倾角、逆向坡岩层，卸荷裂隙比较发育的高边坡支护工程。
中国水利水电第十工程局有限公司四川成都 610072摘要：通过对老挝南康3水电站厂房后高边坡工程中无粘结预应力锚索的工程实践，为今后同类工程的设计施工提供参考，特别是陡倾角、逆向坡岩层，卸荷裂隙比较发育的高边坡支护工程。
关键词：全粘结；预应力锚索；老挝南康3水电站；厂房；高边坡支护1 工程概况南康3水电站位于老挝北部琅勃拉邦省境内的南康河干流上，是南康河规划三个梯级电站中的最下游一级，坝址距下游琅勃拉邦市公路里程31KM。
电站总库容2.24×106m3，属于二等大（2）型工程，坝顶高程353m，正常蓄水位348m，坝长153m，装机容量为2×30MW。
枢纽建筑物主要由混凝土重力坝，右岸的导流洞、引水系统，岸边式发电厂房等建筑物组成。
厂房由主机间、安装间和副厂房组成。
控制尺寸：长×宽×高＝58.0×20.5×43.8m，水轮机安装高程302.0m。
发电机层EL.310m，副厂房位于主厂房上游侧。
1.1工程地质厂房处于坝轴线下游155m，南康河右岸坡脚处，厂房后边坡地形陡峭，坡度约55°～60°。
开挖坡高80—108m，最大开挖坡高108m，厂房边坡岩性主要为灰岩，夹少量泥质灰岩、角砾状灰岩。
岩层陡倾上游坡内，岩层属于逆向坡，边坡开挖后，岩层易产生倾倒裂隙，特别是上坝公路350m以下边坡岩层产生卸荷张裂隙比较明显，强卸荷水平深度30m左右，边坡岩体裂隙、节理发育，由于裂隙不利组合和拉裂影响，边坡岩体稳定性较差。
全长锚固锚杆的锚固效应分析
收稿日期:2005 03 24作者简介:刘拴亮(1962-),男,山西岚县人,大学本科,工程师,主要从事煤矿设计研究工作。
第25卷 第3期2005年9月山 西 煤 炭SHAN XI COALV ol 25 N o.3 Sep.2005技术研究文章编号:1672 5050(2005)03 0001 03全长锚固锚杆的锚固效应分析刘拴亮(吕梁市煤矿设计研究所,山西离石033000)摘 要:从提高围岩力学性质、为围岩提供约束以及与围岩的相互作用关系等方面对全长锚固锚杆的锚固效应进行了分析,指出全长锚固锚杆能够快速增阻,有效地结合了围岩自身的强度,增强了巷道围岩的稳定性。
关键词:全长锚杆;锚固效应;围岩稳定性中图分类号:TD 353+ 6 文献标识码:A随着锚杆支护的推广普及,工程人员越来越重视锚杆的锚固效应及其作用原理。
全长锚固锚杆在工程实践中表现出了良好的锚固效应。
为了更好地提高锚杆的锚固效应,维护巷道的安全稳定,有必要对全长锚杆的锚固效应进行分析。
1 全长锚固锚杆能够提高层理面、节理面的抗剪强度,显著提高围岩的力学性质如图1a 所示,曲线1为顺节理剪切时,节理的剪应力 位移简化曲线,曲线2为穿过节理面锚杆的 j 曲线。
图1a 中:jmax :弱面的最大抗剪强度,在弱面正应力为0时, j m ax =c,对于煤系地层,一般弱面的c 值为0 1M Pa ~0 2MPa ;jr 为弱面残余抗剪强度;jmax 是由于弱面有锚杆穿过,而使弱面抗剪能力获得提高, j m a x 为最大提高量;0是由于锚杆安设滞后开掘、锚杆与钻孔之间的间隙或粘结剂充填不密实的原因,使得锚杆在弱面受载位移 0后开始受载位移。
对于全长锚固锚杆,一般 0!3mm ,对于端锚锚杆, 0∀13mm ; 1是节理面达到其抗剪强度时的剪切位移量,对于煤系地层泥质胶结的砂岩、页岩、泥岩中的弱面, 1=3mm ~8mm ;a 节理、锚杆的抗剪特点;b 加锚节理的抗剪特点图1 全长锚固锚杆对弱面的作用特点2是随着剪切位移的发展,当弱面的抗剪强度降到残余抗剪强度时所经过的剪切位移量,对于煤系地层泥质胶结的砂岩、页岩、泥岩中的弱面 2=10mm ~20mm ;3是穿过弱面的锚杆在其使弱面抗剪能力获得最大增量 jmax 时,弱面所发生的剪切位移值,一般 3= 0+(8m m ~13m m );4是当弱面发生剪切位移值,达到 4时,锚杆被拉断或剪断。
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表 明 ： 长粘 结工 艺预 应 力锚索 运 行若 干 年后 ， 砂浆 握 裹部 位 ， 全 有 仍然 基 本无锈 蚀 ； 砂浆 或砂 浆 无
握 裹 不 良部 位 ， 则有坑 蚀发 生 。③全长 粘 结工艺 可 以联 合孔 壁 围岩 共 同作用 ， 从而 达到 较好 的 岩土 锚 固效果 。
［ 摘
２中国地质科学院探矿工艺研究所）
要】 目前 国内运 行十 年以 上 的预 应力锚 索 绝大 多数 采用的 是全 长粘 结工艺 。 用这一工艺 的 使
锚 固工程 长期 运行 效果 如何 ， 会不 会成 为重大 工程 的隐 患？本文 采 用归纳分 析 国内外锚 固工程 失效 案例 和漫湾 水 电站 服役２ 年锚索 现 场开 挖试 验 两种手 段， 防止 锚索失 效 、 ０ 从 阻止钢 绞线 锈预 应 力锚索长 期 运行 效果 问题 进行 了初 步探讨 。最终 得到如 下结 论： ①全 长粘 结工艺 可 以提高 预应 力锚 索的 长期 运行 安 全性 能 。 锚索 损伤 失效 存在 “ 局部 开始 进 从 而迅 速 损伤演 变导 致 整体失 效”的发 展规 律。全长 粘结工 艺能够 有效 的截 断 “ 一处 断， 整根完 ”的失
电 、基 坑 和 矿 业 等 工程 行 业 的 锚 固 工程 。并 按
照这些岩土锚固的防腐工艺 、失效 的特征和原 因，进行了初步整理 ，见表１ 。
产生 的破坏实例等手段 ，对岩土预应力锚 索的 腐蚀机理和特点 ，国内外岩土锚 固规 范防腐要 求的差别 ，以及岩土锚 固工程安全评价模 式等
以上的锚固工程资料进行 了整理分析 ，指 出全 长粘结工艺在防止锚索失效和防腐方面存在优
势 。总 参 工程 兵 科 研 三 所 刘 玉 堂 先 生 全面 的分 析 了全 长 粘结 工艺 防 锈 的 优 势 和 劣 势 ，并 推 荐 “ 造 不 锈蚀 环 境 的全 长 粘 结 锚 索 ”做 为永 久 营 性 锚 索 。总 参 工程 兵 科 研 三 所 曾宪 明 ，长 江 规
对 避 免 工 程 风 险 和提 高 工程 的 安 全 性 发 挥 了 重
要作用。
我 国对 全 长 粘 结 岩 土锚 固 工程 的 安 全 性 与
右 。对 国内运 行 ｌ 年 以上 锚 固工程 资 料 统 计 耐久性问题 的研究起步较晚 。１８ 年７ ～１８ ０ ９５ 月 ９７ 年 ７ ，总参工 程兵科研 三所 雷志梁等 以 “ 月 砂
毁 于 一旦 ？近年 来 这一 问题 受 到越 来越 多的
关 注 ， 内 外 学 者 采 用 现 场 调 研 、 固 工 程 国 锚 案 例 收 集 分 析 、室 内 相 似 试 验 、理 论 分 析 和 现 场 试 验 等 手 段 为 这 一 问 题 的 解 决 做 了大 量
的 研 究 工作 。
进 行 了研 究 。河 海大 学 夏 宁 、任 青 文 ，北 京 交
试验 。２ ０ 年总参 工程兵科研三所赵健 、冀文 ０３
政 、 肖玲 、 曾宪 明等 ，挖 出一 批 服 役 ２ 年 的煤 ０
矿锚杆 ，研究 了腐蚀环境与腐蚀量的关 系，得
到 了许 多有 益的 成果 。 河 海 大 学 戴 会 超 、彭 刚 对 国 内 运 行 ｌ 年 ０
在 国外 ，对岩 土 锚 固的 长 期性 能 研 究 已相 当重视 。 １ ９ 年 在英 国 召开 的 “ 层 锚 固 与锚 ９７ 地
固结构”国际学术研讨会上 ，交流 的５ 篇论文 ４ 中，主要内容涉及岩土锚 固长期性 能的就有 １ ｌ 篇 。英国、南非和德 国等 国，采用全面现场调 研和检测的手段 ，对部分使用ｌ ～２ ａ ０ ２ 的岩土锚
同工 程 的 长 期性 能 进 行 了全 面 的 调 查 与 检 测 ，
・
３ ・ ８
浆 锚 杆 的腐 蚀 与 防 护 研 究 ”为 题 ，开 展 了锚 杆 使用 寿 命 问题 初 步研 究 。 １９ 年 ～１９ 年 ，总 ９６ ９７ 参 工程 兵 科 研 三 所 周 世峰 等开 展 了 “ 下 工 程 地
水泥砂浆在腐蚀环境下的耐久性试验 ”研究 ，
制 作 ５ ６ 试 件 进 行 了 为 期 ７ ０ 的 单 因素 腐 蚀 ｌ个 ２ｄ
［ 关键词］ 岩土 工程
失效 案 例分 析
全长粘结预应 力锚索
长期运行效果
服役２ 年锚 索现 场开挖试 验 ０
锚 固工程
１ 引 言
我 国 水 利 水 电 工 程 中 ， 索 应 用 的 数 量 锚 极 大 ，近 年 来 在 建 的 工 程 耗 资 均 在 亿 元 左 显 示 ， 大 多数 锚 索 均采 用全 长粘 结 结 构 ， 绝 即 内 锚 段 和 张 拉 段 均 采 用 水 泥 浆 防 护 。这 些 被 用 作 永 久 支 护 的 全 长 粘 结 的 预 应 力 锚 索 的 使 用 寿 命 究 竟 有 多 长 ？在 恶 劣 岩 土 地 质 环 境 中 ，会 否 成 为 工 程 中 的 “ 时 炸 弹 ”， 工 程 定 使
第２ 期
岩土锚 固工程
Ｙ Ｎ Ｕ Ｍ Ｏ Ｕ Ｇ０ Ｇ Ｈ Ｎ ＡＴ ＡＧ ＮＣＥＧ
Ｎ ． ０２
２ １年０ 月 ０ ６ １
Ｊ ｌ ０ １ ｕ ｙ ２ １
全长粘结预应 力锚 索长期运行 效果研 究
任 爱武 陈祖煜 汪小刚 汪彦枢 姜昭群
（ １中国水利水电科学研究院岩土所
第２ 期
２ １年 ０ 月 ０ ６ １
岩 土锚 固工程
Ｙ ＮＴ ０ Ｕ Ｏ Ｇ Ｈ Ｎ Ａ Ｕ ＭＡ Ｇ Ｇ Ｎ Ｃ Ｅ Ｇ
Ｎ ． Ｏ２
Ｊ ｌ ０ １ ｕ ｙ ２ １
划勘测研 究院杨启贵、高大水 ，中冶集团建筑
研 究 总 院 程 良奎 等 ，通过 现 场 调 研 和 概 述 业 已