第五章 锚杆与锚索支护结构解析
锚杆的分类与安装及锚杆支护作用机理
锚杆的分类与安装及锚杆支护作用机理 2010-08-12 09:46:12 互联网1.锚杆支护作用机理锚杆支护的作用机理有加固拱作用、悬吊作用、组合梁作用、围岩补强作用和减小跨度作用等，如图5—3所示。
(风险世界网 专业研究安全风险管理,安全员的门户网站!)(1)悬吊作用在层状岩层中，锚杆将下部不稳定的岩层悬吊在上部稳固的岩层上。
锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量。
(2)组合梁作用在没有稳固岩层的薄层状岩层中，通过锚杆的预拉应力，将视为组合梁的各薄岩层挤紧，提高其自承能力。
决定组合梁稳定性的主要因素是锚杆的预拉应力及杆体强度和岩层性质。
(3)加固拱作用对于被纵横交错的弱面所切割的块状或破裂状围岩，如果及时用锚杆加固，就能提高岩体结构弱面的抗剪强度，在围岩周边一定厚度的范围内形成一个不仅能维持自身稳定，而且能防止其上部围岩松动和变形的加固拱，从而保持巷道的稳定。
(4)减少跨度作用巷道顶板打上锚杆，相当于在该处打上了点柱。
因此，就相当于把巷道顶板岩石悬露的跨度缩少了，从而提高了顶板岩层的抗弯曲能力。
2.锚杆的分类与安装1)木锚杆我国使用的木锚杆有两种，即普通木锚杆和压缩木锚杆。
(1)普通木锚杆，是采用优质木材制作的，常用的有榆木、槐木、桑木等。
要求木纹平直、无疵病，有足够的强度。
普通木锚杆由木内楔、木杆体、木托板和木外楔组成。
杆体上下两楔缝应相互垂直，防止打楔造成劈裂。
木锚杆的安装方法是先将木内楔插到锚杆顶端楔缝中，然后将杆体放入眼孔内，在锚杆尾端加力锤击，锚杆锚固后，再上好木托板，在锚杆尾端楔缝中加打木外楔封住眼孔并撑紧托板。
普通木锚杆结构简单，取材方便，加工容易，成本低。
但锚固力小，易腐朽变形，多在服务年限短的采区煤或半煤巷中锚固煤帮用，使用时应注意防腐处理。
(2)压缩木锚杆，是利用压缩木制成的锚杆。
压缩木是把潮湿的木材加以横纹压缩，就会产生较大的弹性变形，在变形状态掘进工下予以热处理和冷却，弹性变形就转化成塑性变形即成了压缩木。
锚杆锚索支护学习资料培训课件
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? 三、安全技术措施 ? （1）、每20米进行一次可锚行试验，采用
Φ20×2400mm的高强螺纹钢锚杆，用一支350mm长的快 速锚固剂，锚杆锚固力达到85KN即位可锚，小于85KN即 为不可锚必须采用架棚支护。 ? （2）、定期进行井下锚杆锚固力拉拔试验，每次不少于3 根。拉拔加载至锚杆杆体屈服为止，并做详细记录；当锚 杆支护设计、支护材料发生变更，巷道围岩发生相应变化， 应做拉拔试验；锚杆拉拔试验后，应及时补打锚杆。
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? （4）安装顶角锚杆 ? 锚杆钻孔采用锚索机完成。孔深要求为2300——2350mm，
并保证钻孔角度。角锚杆施工角度设计为与巷道垂线偏差 30°，误差不超过±5°。其它技术要求同顶锚杆。 ? （5）安装两帮锚杆 ? 锚杆钻孔采用风钻完成。孔深度为1900——1950mm，并 保证钻孔角度（顶底帮锚杆与巷道水平夹角为10°，中间 帮锚杆与巷道水平，误差不超过±5°）。预紧力矩应大 于80N.m,锚固力大于70KN（实际操作时，压力表显示应 大于20MP）。其它技术要求同顶锚杆。
锚索全部插入钻孔后，采用全速旋转搅拌。停止搅拌后等待规 定时间，取下钻机，卸下搅拌器。搅拌后锚索外露长度应控制 在300mm 以内。 ? 张拉锚索。等待 15分钟后装上托盘、锚具，用张拉千斤顶张拉 锚索，其预紧力应达到 150KN以上（实际操作过程中，张拉机 具压力表显示压力应大于 25MP），之后卸下千斤顶。 ? 锚索间距误差不超过设计值± 150mm 。
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? 三、技术要求及质量指标： ? （1）巷道成型 ? 巷道采用掘进机掘进。要求巷道毛高2.8米，毛宽3.8米，
按实际尺寸施工，保证成形质量。不得超挖或欠挖，巷道 成型后尺寸与设计尺寸相差-50mm—+200mm。根据现场 实际情况，在顶帮情况良好的情况下，要严格按照规定标 准保证巷道成型。 ? （2）临时支护 ? 采用液压柱带帽点柱配合前探梁进行支护，柱帽规格为 200×200×1000mm。掌头、两帮临时支护使用背板背实， 柱距1.6m。
煤矿锚杆(索)支护理论
CONTENT
1 2 3 4
锚杆支护构件的作用 锚杆支护的加固作用
现有锚杆支护理论 锚杆支护作用机理
1 锚杆支护构件的作用
锚杆杆体的作用
图1 锚杆杆体的作用（以树脂锚杆为例）
如图所示，锚杆杆体提供两方面的作用（抗拉作用和抗剪作用）
1 锚杆支护构件的作用
1 锚杆支护构件的作用
max
WB2 2Et 2
式中
W-组合梁自重，MN/m2 ; B-巷道跨度，m； t-组合梁高度，m； E-岩石弹性模量，MPa。
锚杆杆体的作用
抗拉作用
锚杆杆体所能承受的 拉断载荷：
抗剪作用
P d 2 b
4
式中 P-锚杆拉断载荷，N； d-锚杆直径，mm；
σb-锚杆钢材抗拉强度，MPa。
锚杆杆体所能承受的 剪切载荷：
Q d 2 b
4
式中 Q-锚杆剪断载荷，N； τb-锚杆钢材剪切强度，MPa。
1 锚杆支护构件的作用
3 现有锚杆支护理论评述
悬吊理论
存在问题
① 锚杆受力只有当松散岩层或不稳定岩层完全与稳定岩层脱离 的情况下等于破碎岩层的重量，而这种条件在井下巷道并不 多见。
② 锚杆安设后，由于岩层变形和离层，会使锚杆受力很大，而 远非破碎岩层的重量。
③ 未考虑围岩的自承能力。 ④ 当围岩松软，巷道宽度较大时，锚杆很难锚固到上部稳定的
杆体各部位应力应变相等；在锚 固范围内，任何部位岩层的离层 均匀的分散到整个杆体的长度上， 导致杆体受力对围岩变形和离层 不敏感，支护刚度低。
全长锚固锚杆应力应变沿锚杆长 度方向分布极不均匀，杆体对受 力对围岩变形和离层很敏感，支 护刚度高。
锚杆锚索支护的相关知识
锚杆锚索支护的相关知识锚杆锚索支护的相关知识第一节锚杆支护技术一、锚杆支护的原理锚杆支护就是以维护和利用围岩的自承能力为基点，及时地进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分。
通过锚入围岩内部的杆体，改变巷道围岩的本身的力学状态，在巷道周围形成一个整体而又稳定的承载环，和围岩共同作用，达到维护巷道的目的。
这一支护形式与传统的棚式支护相比属于主动积极加固巷道围岩的支护形式。
二、锚杆在支护中的作用1、悬吊作用锚杆将软弱岩层挂在上面坚固稳定的岩层上。
2、组合梁作用在层状岩层的巷道顶板中，通过锚入一系列的锚杆，将锚杆长度以内的薄层岩石锚成岩石组合梁，从而提高其承载力。
3、围岩补强作用巷道深部围岩中岩石处于三轴受压状态，而靠近巷道周边的岩石则处于二轴受力状态，后者的强度大大小于前者，故易于破坏而丧失稳定性。
巷道周围打锚杆后，有些岩石又部分恢复了三轴受力状态增大了它本身的强度；另外锚杆还可以增加岩层弱面的剪断阻力，使巷道周边围岩不易破坏和失稳，这就叫作围岩补强作用。
4、挤压连接作用锚杆将巷道锚栓挤紧，对岩石施加预应力，以平衡岩石内所产生的张拉力，阻止裂隙的继续扩大，而且对于松散岩石也能起到挤压连接作用。
5、挤压加固拱作用松散岩石在预应力作用下围绕每根锚杆的周围会形成一个两头带圆锥的筒形挤压区或压缩应力区，在系统排列的锚杆群中，这些挤压区或压缩应力区便组成了一个具有相当宽厚的均匀压缩加固带，它相当于一种承载结构而支承相当大的载荷。
三、锚杆支护巷道有关规定：1、锚杆支护优先选用树脂锚杆，锚杆的长度应根据巷道的类别、围岩情况、矿压情况和断面情况等确定，并不得小于1600mm。
2、非金属锚杆必须符合防静电、阻燃的要求，并取得煤安标志。
3、开拓大巷、采区准备巷锚杆直径不小于18mm，长度不小于1800mm。
4、15#煤非采空区巷道顶锚杆直径不小于20mm，长度不小于2200mm，帮锚杆直径不小于18mm，长度不小于2000mm，15#煤层采空区巷道帮锚杆直径不小于20mm，长度不小于2400mm，15#煤松散煤层巷道和切巷帮锚杆直径不小于20mm，长度不小于2400mm，单一煤层巷道顶锚杆直径不小于18mm，长度不小于1800mm，二次动压巷道帮锚杆长度不小于2400mm。
锚杆及锚杆支护概述
锚杆及锚杆支护概述 1.概念及用途锚杆(bolt ；bolting （准确称谓）；anchor （早期称谓））是当代煤矿当中巷道支护的最基本的组成部分，它将巷道的围岩加固在一起，起支护作用。
它一端与工程构筑物连接，另一端深入地层中，是受拉构件；整根锚杆分为自由段和锚固段，由托盘，锚杆，螺母，垫圈构成。
锚杆不仅用于矿山，也用于国防、隧道及交通运输等多种坑道作业中，对边坡，隧道，坝体进行主动加固。
如我国的世纪工程—三峡工程，其大坝施工中使用了大量锚杆(索)维护开挖的边坡、岩壁。
但现今锚杆支护作用的理论研究落后于其工程应用，使得现在锚杆支护设计中，还多采用技术要求低、成本低和管理容易的工程类比的经验方法。
2.锚杆分类按材质可以分为：木锚杆，钢锚杆，玻璃钢锚杆等；按材质强度分为：普通锚杆，s σ<340MPa ；高强(度)锚杆，s σ=340~600MPa ；超高强(度)锚杆，s σ>600MPa ；国外以高强、超高强居多。
按锚固长度分为：端锚固，加长锚固和全长锚固；按锚固方式分为：树脂锚杆，双快水泥锚杆，倒楔式金属锚杆；按结构分为：实心锚杆，中空注浆锚杆；3.锚杆材料要求3.1一般要求设计选用的煤巷锚杆支护材料应符合国家标准和相关行业标准，并具有产品合格证。
锚杆（锚索）杆体及其附件、其它组合构件等的力学性能应相互匹配。
3.2杆体、托板、螺母金属杆体、托板、螺母应符合MT146.2－2002的规定。
杆体优先选用屈服强度大于335MPa 螺纹钢杆体，在满足锚杆支护需要时，也可采用屈服强度大于235MPa 的普通热轧圆钢，杆体延伸率应不小于15%，直线度≤2mm/m 。
尾部螺纹极限载荷不小于杆体屈服载荷。
杆体规格符合表1规定：螺母优选可快速安装工艺扭矩螺母，采用六角螺母时，技术条件须符合GB/T6170的规定。
托盘优选碟形托盘，承载力不小于杆体屈服载荷，尺寸不小于100*100或Φ100。
选用脆性材料时，其极限载荷应为杆体载荷1.5倍以上。
锚杆锚索支护的相关知识
锚杆锚索支护的相关知识文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-锚杆锚索支护的相关知识第一节锚杆支护技术一、锚杆支护的原理锚杆支护就是以维护和利用围岩的自承能力为基点，及时地进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分。
通过锚入围岩内部的杆体，改变巷道围岩的本身的力学状态，在巷道周围形成一个整体而又稳定的承载环，和围岩共同作用，达到维护巷道的目的。
这一支护形式与传统的棚式支护相比属于主动积极加固巷道围岩的支护形式。
二、锚杆在支护中的作用1、悬吊作用锚杆将软弱岩层挂在上面坚固稳定的岩层上。
2、组合梁作用在层状岩层的巷道顶板中，通过锚入一系列的锚杆，将锚杆长度以内的薄层岩石锚成岩石组合梁，从而提高其承载力。
3、围岩补强作用巷道深部围岩中岩石处于三轴受压状态，而靠近巷道周边的岩石则处于二轴受力状态，后者的强度大大小于前者，故易于破坏而丧失稳定性。
巷道周围打锚杆后，有些岩石又部分恢复了三轴受力状态增大了它本身的强度；另外锚杆还可以增加岩层弱面的剪断阻力，使巷道周边围岩不易破坏和失稳，这就叫作围岩补强作用。
4、挤压连接作用锚杆将巷道锚栓挤紧，对岩石施加预应力，以平衡岩石内所产生的张拉力，阻止裂隙的继续扩大，而且对于松散岩石也能起到挤压连接作用。
5、挤压加固拱作用松散岩石在预应力作用下围绕每根锚杆的周围会形成一个两头带圆锥的筒形挤压区或压缩应力区，在系统排列的锚杆群中，这些挤压区或压缩应力区便组成了一个具有相当宽厚的均匀压缩加固带，它相当于一种承载结构而支承相当大的载荷。
三、锚杆支护巷道有关规定：1、锚杆支护优先选用树脂锚杆，锚杆的长度应根据巷道的类别、围岩情况、矿压情况和断面情况等确定，并不得小于1600mm。
2、非金属锚杆必须符合防静电、阻燃的要求，并取得煤安标志。
3、开拓大巷、采区准备巷锚杆直径不小于18mm，长度不小于1800mm。
道掘进锚杆锚索支护的基本原理与优势
道掘进锚杆锚索支护的基本原理与优势摘要：锚杆支护技术是煤矿支护改革的发展方向，是煤矿继综合机械化采煤技术后又一重大推广技术。
本文介绍了巷道巷道掘进时锚杆支护原理，及其在复合顶巷道锚带网加锚索联合支护。
关键词：巷道；掘进；锚杆支护；锚索一、锚杆支护原理锚杆是一种锚固在岩体内部的杆状支架，它的作用原理有悬吊作用、组合作用、挤压加固作用。
锚杆支护的实质就是人为加强破碎岩体的完整性，使其能够在产生位移的同时产生反应力，直至形成应力平衡。
针对国内外锚杆支护设备状况，按照不同结构、不同动力、不同破岩方式。
对锚杆钻机进行分类。
按结构型式分，有单体式、钻车式和机载式三大类；单体式又可分导轨式和支腿式两种。
按动力形式分，有电动、液压和气动三大类。
锚杆支护是向巷道围岩钻孔，通过在孔内安装和锚固由金属、木材等制成的杆件，达到支护目的。
目前国内外使用的锚杆种类很多，按其对岩体的锚固方式，可分为端部固定式、全长固定式及混合式三类。
楔缝式、涨壳式、头部胶结式等均属于端部固定式。
其特点是：通过眼底的锚头和另一端的紧固部分，使杆体受拉，从而对围岩施加压力。
全长固定式锚杆，锚杆对岩体进行直接加固，可以锁紧碎裂岩体，提高摩擦力，实现岩体结构条件的转化，使碎裂结构转化为锒嵌结构一块状结构一整体结构。
使岩体强度得以提高。
每根锚杆在其全长范围对周围岩体提供作用力，形成一个加固区，所有锚杆加固区相互联结，在巷道围岩内形成一个连续的加固圈，这个加固圈具有拱的效应，既能使本身强度提高具有自支承效应，又能承受外部岩体地压，阻止其变形。
在围岩已遭破坏的巷道中，支护的主要作用是对围岩施加径向约束力，使破裂岩块表面之间产生和增加摩擦力，在破裂区产生并保持三向应力状态。
结语：锚杆支护在理论上正逐步完善，支护效果也达到预期要求，但在现场施工中仍存在较多问题，造成掘进速度上不去。
今后，还需在实践中不断地摸索，使锚杆支护在施工方面逐渐成熟，只有这样才能充分发挥锚杆支护应有的优越性。
锚杆支护体系
锚杆支护体系1.结构形式锚杆支护体系由挡土墙结构物与土层锚杆系统两部分组成，如下图1所示。
1—锚杆（索）2—自由段3—锚固段4—锚头5—垫块6—挡土结构图2-1 灌浆土层锚杆系统的构造示意图根据挡土结构的不同目前我国常见的锚杆式挡土墙分为肋板式、格构式、排桩式锚杆挡墙。
灌浆土层锚杆系统由锚杆（索）、自由段、锚固段及锚头、垫块等组成。
2.支护原理锚杆是一种新型的受拉杆件，它的一端与工程结构物或挡土墙联接。
另一端锚固在地基的土层或岩层中，以承受结构物的上托力、拉拔力、侧倾力或挡土墙的土压力、水压力，从而利用地层的锚固力维持结构物的稳定。
3.计算方法3.1墙背土压力及分布（1）墙背土压力的计算：锚杆挡土墙墙面板所受的土压力系由墙后填料及外荷载引起。
为简化计算,一般仍按库仑主动土压力公式计算,然后根据试验资料,乘以增大系数2β（一般为1.0~1.2,）。
但是,锚杆挡土墙后一般为岩体,岩体产生的土压力用库仑公式是不够的,根据现场经验,结合岩体的节理、裂隙、岩层的风化程度等合理选用,有条件时亦可用岩石力学分析方法进行核算。
分级锚杆挡土墙的土压力可按延长墙背法计算。
计算上级各级构件时,视下级墙为稳定结构,可不考虑下级墙对上级墙的影响,墙背摩擦角可用(0.3~0.5)δφ=。
（2）土压力分布：填方锚杆挡土墙和单排锚杆的土层锚杆挡土墙，或挡土墙高度较小，未采用逆作法施工，可近似按库伦土压力理论取为三角形分布；对于岩质边坡以及坚硬、硬塑状粘性土和密实、中密砂土类边坡，当采用逆作法施工的柔性结构的多层锚杆挡墙时，侧压力分布可近似按图2确定，图中hk e 可按式（1）（2）计算：对于岩质边坡：0.9hkhk E e H =（1） 对于土质边坡：0.875hkhk E e H= （2）式中：hk e —侧向岩土压力水平分力标准值；hk E —侧向岩土压力合力水平分力标准值；H—挡墙高度。
图2 锚杆挡墙侧压力分布图3.2 肋柱、锚杆的内力计算岩质边坡以及坚硬、硬塑状粘性土和密实、中密砂土类边坡，锚杆挡墙，立柱和锚杆的水平分力可按下列规定计算：1 立柱可按支撑于刚性锚杆上的连续梁计算内力；当锚杆变形较大时立柱宜按支撑于弹性锚杆上的连续梁计算内力；2 根据立柱下端的嵌岩深度，可按铰接端或固定端考虑；当立柱位于强风化岩层以及坚硬、硬塑状粘性土和密实、中密砂土内时，其嵌岩深度可按等值梁法计算。
锚杆锚索的支护原理
煤巷锚杆支护原理及工程应用锚杆支护作用原理是锚杆支护技术的基础。
自从锚杆支护技术问世以来，人们一直把锚杆支护作用机理作为一个重要问题，进行了广泛、深入的研究，已提出多达%! 几种锚杆支护理论。
这些支护理论在生产实践中起到了积极作用，但都不同程度地存在着局限性。
本文基于多年煤巷锚杆支护的应用实践，对锚杆支护作用原理进行了探讨，以期为锚杆支护的发展有所裨益。
一、锚杆支护作用机理关于锚杆的支护作用提法很多，普遍的共识是通过锚杆的加固作用提高锚固岩层的强度，从而提高岩层的自身承载能力，相当于锚杆起到了支护作用。
这种认识实际上表明了人们对单体锚杆在锚固岩层中所起作用的一种认识，也表明了单体锚杆的作用与锚固支护体支作用的一种关系，即锚杆的作用相当于提高支护体的强度。
提高支护体的强度是提高支护体承载能力的一种有效途径，但是，还有一种更为有效的途径是改变支护体结构。
比如，使用相同的金属材料，拱形支架比梯形支架的承载能力高很多；可缩性支架就比刚性支架适应更的围岩条件。
在对锚岩支护体特性和顶板岩层的锚固特性进行分析表明，锚杆的作用不仅是改变锚固岩体的力学性质，由于煤巷围岩条件与支护要求的特殊性，锚杆还有改变锚固岩体支护结构的作用。
在软弱顶板条件下，锚杆的这种作用就是成拱作用，而且比锚杆的增强作用对锚岩支护体承载能力的影响更大。
就锚杆的作用功能而言，由于锚杆具有将松动岩石约束在稳定岩层上的功能，所以它具有悬吊作用；锚杆还具有约束与抗剪作用，一方面可以控制岩层变形、离层的发展，另一方面可以使岩体处于三向应力状态，从而提高岩体的抗剪破坏强度和承载能力，因此，锚杆又具有加固作用和增强作用。
实际上，锚杆在围岩支护中的作用不是单一的而是组合作用。
由于锚杆的使用方法和使用条件不同，锚杆组合作用中的某一作用可能起到关键作用。
二、锚杆构件的作用分析锚杆杆体主要可以提供两方面的作用，第1是抗拉，其次是抗剪作用。
至于杆体的抗弯能力和抗压能力是非常小的，可以忽略不计。
锚杆支护及其分类
锚杆支护及其分类锚杆支护是一种常用的地下工程支护技术，适用于各种地质条件下的隧道、矿山、地铁等工程施工。
本文将介绍锚杆支护的基本原理、分类以及常见应用。
1. 锚杆支护的基本原理锚杆是一根贯穿地层的杆状体，通过将锚杆固定在地层中，形成一个稳定的支撑系统。
锚杆支护的基本原理是利用锚杆与周围地层的摩擦和强度，将地层固化在一起，形成一个整体。
锚杆通常由钢筋或合成材料制成，固定在地层中的锚具有一定的长度，并采用特定的施工方法进行施工。
2. 锚杆支护的分类根据不同的应用要求和具体工况，锚杆支护可以分为以下几类：（1）单锚杆支护：单锚杆支护是最简单的一种支护方式。
它通常是在隧道施工过程中使用的，主要用于控制地层的位移和稳定地质结构。
单锚杆通常通过一端固定在地层中，另一端与锚杆头连接，通过提供悬挂支撑，使地层保持稳定。
（2）多锚杆支护：多锚杆支护是指在一定长度范围内使用多根锚杆进行支撑的方法。
多锚杆支护相比单锚杆支护更加稳定，能够分担更大的地层力量。
多锚杆支护一般采用拉挤加固法进行施工，通过调整锚杆的应力分布情况，使地层产生较大的压缩应力，从而增强地层的整体稳定性。
（3）锚索锚杆支护：锚索锚杆支护是一种具有较高抗拉强度的支护系统。
它采用在地层中安装锚索和锚杆的组合，通过拉拽锚索和压实地层来实现地层的支撑和加固。
锚索锚杆支护适用于需要抵抗拉力和具有较大变形能力的地层，如弱固结地层和地层含有较多含水层的情况。
（4）自锚杆支护：自锚杆支护是一种特殊的锚杆支护方法。
它通过在地层中预埋锚管或特殊构造的支护体，使地层在受力后能够形成自锚杆结构，从而达到支撑和固化地层的目的。
自锚杆支护适用于需要进行大规模地下施工的地方，如地铁隧道、交通隧道等。
3. 锚杆支护的常见应用锚杆支护在地下工程中有着广泛的应用，常见的应用包括：（1）隧道工程：隧道工程是锚杆支护的主要应用领域之一。
在隧道施工过程中，由于地层的不稳定性和变形，需要通过锚杆支护来保证施工安全和工程质量。
预应力锚杆与锚索支护技术
预应力锚杆与锚索支护技术预应力锚杆与锚索支护技术一、引言预应力锚杆与锚索支护技术是一种广泛应用于地质工程和岩土工程中的新型支护技术。
它通过在地下结构中引入预应力锚杆或者锚索，将地下结构与周围土体密切连接，增强了结构的稳定性和承载能力。
本文将详细介绍预应力锚杆与锚索支护技术的原理、施工步骤、设计考虑等方面内容。
二、预应力锚杆与锚索的原理预应力锚杆与锚索支护技术的原理是利用预应力锚杆或者锚索的张拉作用，通过锚固点将预应力引入地下结构或者土体中，使其承受预压力或者预拉力。
这种预应力的引入可以有效增强地下结构或者土体的整体强度和稳定性，提高其承载能力和抗变形能力。
三、预应力锚杆与锚索支护技术的施工步骤1. 钻孔：首先根据设计要求，在地下结构或者土体中进行钻孔，确定钻孔的位置和数量。
2. 安装锚杆或者锚索：在钻孔中安装预应力锚杆或者锚索，将其拉至设计要求的预应力水平。
3. 锚固：将锚杆或者锚索的末端固定在锚固点上，通过预应力拉力使其密切固定。
4. 注浆：进行注浆作业，将预应力锚杆或者锚索与周围土体密切结合，形成整体支护体。
5. 测量校正：在施工完成后，对锚杆或者锚索的张拉力进行测量和校正，确保其达到设计要求。
6. 保护措施：根据工程要求，对预应力锚杆或者锚索进行保护，防止外界环境对其造成伤害。
四、预应力锚杆与锚索支护技术的设计考虑1. 强度计算：根据地下结构的荷载特点和土体条件，确定预应力锚杆或者锚索的强度及数量。
2. 稳定性分析：分析地下结构或者土体在预应力锚杆或者锚索支护下的稳定性，确保其不发生破坏或者变形。
3. 材料选择：选择合适的预应力锚杆或者锚索材料，考虑材料的强度、耐久性和施工性能。
4. 构造形式：根据具体工程要求，确定预应力锚杆或者锚索的构造形式，如单锚点、双锚点等。
5. 施工工艺：制定合理的施工工艺，确保预应力锚杆或者锚索的安装质量和施工进度。
...本文所涉及附件如下：1. 模板示意图2. 施工工艺流程图3. 监测报告范例本文所涉及的法律名词及注释：1. 预应力锚杆：一种通过预拉力增强地下结构或者土体稳定性的支护材料。
锚杆、锚筋桩、锚索
锚杆、锚筋桩、锚索预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制锚杆锚杆，英文“Bolt”；“bolting（准确称谓）”；“anchor(早期称谓)”是当代煤矿当中巷道支护的最基本的组成部分,他将巷道的围岩束缚在一起,使围岩自身支护自身。
现在锚杆不仅用于矿山，也用于工程技术中，对边坡，隧道，坝体进行主动加固。
锚杆组成组成锚杆必须具备几个因素：① 一个抗拉强度高于岩土体的杆体② 杆体一端可以和岩土体紧密接触形成摩擦（或粘结）阻力③ 杆体位于岩土体外部的另一端能够形成对岩土体的径向阻力锚杆作为深入地层的受拉构件，它一端与工程构筑物连接，另一端深入地层中，整根锚杆分为自由段和锚固段，自由段是指将锚杆头处的拉力传至锚固体区域，其功能是对锚杆施加预应力；锚固段是指水泥浆体将预应力筋与土层粘结的区域，其功能是将锚固体与土层的粘结摩擦作用增大，增加锚固体的承压作用，将自由段的拉力传至土体深处。
根据上述定义，给出了锚杆的基本结构。
锚杆作用锚杆是岩土体加固的杆件体系结构。
通过锚杆杆体的纵向拉力作用，克服岩土体抗拉能力远远低于抗压能力的缺点。
表面上看是限制了岩土体脱离原体。
宏观上看是增加了岩土体的粘聚性。
从力学观点上是主要是提高了围岩体的粘聚力C和内摩擦角φ。
其实质上锚杆位于岩土体内与岩土体形成一个新的复合体。
这个复合体中的锚杆是解决围岩体的抗拉能力低的缺点。
从而使得岩土体自身的承载能力大大加强。
锚杆是当代地下开采的矿山当中巷道支护的最基本的组成部分,他将巷道的围岩束缚在一起,使围岩自身支护自身.现在锚杆不仅用于矿山，也用于工程技术中，对边坡，隧道，坝体等进行主动加固。
锚筋桩英文名称：anchor pile定义：借助周围岩土对桩身的嵌制作用以稳定和加固岩土体的桩。
1.在岩土工程的应用锚筋桩主要对边坡，隧道，坝体进行主动加固。
锚筋桩作为深入地层的受拉构件，它一端与工程构筑物连接，另一端深入地层中其功能是将锚固体与土层的粘结摩擦作用增大，增加锚固体的承压作用，将自由段的拉力传至土体深处。
锚杆及锚杆支护概述
锚杆及锚杆支护概述 1.概念及用途锚杆(bolt ；bolting （准确称谓）；anchor （早期称谓））是当代煤矿当中巷道支护的最基本的组成部分，它将巷道的围岩加固在一起，起支护作用。
它一端与工程构筑物连接，另一端深入地层中，是受拉构件；整根锚杆分为自由段和锚固段，由托盘，锚杆，螺母，垫圈构成。
锚杆不仅用于矿山，也用于国防、隧道及交通运输等多种坑道作业中，对边坡，隧道，坝体进行主动加固。
如我国的世纪工程—三峡工程，其大坝施工中使用了大量锚杆(索)维护开挖的边坡、岩壁。
但现今锚杆支护作用的理论研究落后于其工程应用，使得现在锚杆支护设计中，还多采用技术要求低、成本低和管理容易的工程类比的经验方法。
2.锚杆分类按材质可以分为：木锚杆，钢锚杆，玻璃钢锚杆等；按材质强度分为：普通锚杆，s σ<340MPa ；高强(度)锚杆，s σ=340~600MPa ；超高强(度)锚杆，s σ>600MPa ；国外以高强、超高强居多。
按锚固长度分为：端锚固，加长锚固和全长锚固；按锚固方式分为：树脂锚杆，双快水泥锚杆，倒楔式金属锚杆；按结构分为：实心锚杆，中空注浆锚杆；3.锚杆材料要求3.1一般要求设计选用的煤巷锚杆支护材料应符合国家标准和相关行业标准，并具有产品合格证。
锚杆（锚索）杆体及其附件、其它组合构件等的力学性能应相互匹配。
3.2杆体、托板、螺母金属杆体、托板、螺母应符合MT146.2－2002的规定。
杆体优先选用屈服强度大于335MPa 螺纹钢杆体，在满足锚杆支护需要时，也可采用屈服强度大于235MPa 的普通热轧圆钢，杆体延伸率应不小于15%，直线度≤2mm/m 。
尾部螺纹极限载荷不小于杆体屈服载荷。
杆体规格符合表1规定：螺母优选可快速安装工艺扭矩螺母，采用六角螺母时，技术条件须符合GB/T6170的规定。
托盘优选碟形托盘，承载力不小于杆体屈服载荷，尺寸不小于100*100或Φ100。
选用脆性材料时，其极限载荷应为杆体载荷1.5倍以上。
预应力锚杆与锚索支护技术 PPT课件
3456 7 8
固结体产生张拉力作用，从而对围
岩实施主动支护作用。
张拉型锚索根据张拉段是否粘结分 为全长粘结式和自由式。但全长锚
锚头 张拉段 锚固段
结是经过端头锚固、张拉和二次注 浆的过程。 张拉型锚索结构简单，造价低。
图5-1 张拉型锚索结构
1-锚具；2-垫墩；3-面层结构；4-油脂；
5-套管；6-锚索体；7-注浆体；8-对中架
183.7
165.3
3.5
15.24
+0.66，-0.15
140.00
1102
260.7
234.6
3.5
松弛值
70％ 80％
2.5
3.5
2.5
3.5
2.5
3.5
2.5
3.5
2.5
3.5
2.5
3.5
2.5
3.5
2.5
3.5
12
5.2.2 索体材料与结构
❖ （3）索体的制作
钢绞线或钢筋的制作内容主要是根据长度要求截断，然后在自由段套 上套管，并在其内注入油脂。如是用厂家提供的带套管钢绞线时，则 要求在锚固段和锚头长度范围内剥除套管，以便于注浆固结。对锚固 段需根据设计安装和固定好隔离支架，以形成串状糖葫芦结构，可有 助于提高锚固强度和锚固力。在张拉段可设置对中支架，保证钢绞线 沿全长在一条线上。
730
160.1
144.1
3.5
15.24
±0.41
139.3510Leabharlann 4240.2216.2
3.5
9.53
+0.66，-0.15
54.84
432
102.3
92.1
锚杆支护ppt课件
❖
L=L1+L2+L3
17
❖ 式中：
❖ L1为锚杆外露长度，一般L1=0.1～0.15m。对于 端头锚固型锚杆，L1=垫板厚度+螺母厚度+ （0.03～0.05）m；对于全长锚固锚杆，还要加 上穹形球体的厚度。
❖ L2为锚杆有效长度。
❖ L3为锚杆锚固段长度，一般端锚L3=0.3～0.4m，
由拉拔实验确定；当围岩松软时还要加大。
33
锚喷支护图示例
34
❖ 2、锚网支护
❖ 锚网支护是将金属网用托板固定或绑扎在锚杆上所组成 的支护形式。金属网用来维护锚杆间的围岩，防止小块松散 岩石掉落，也可作为喷射混凝土的配筋。被拉紧的金属网还 能起到联系各锚杆组成支护整体的作用。
❖ 常见的金属网有金属菱形网、经纬网，一般采用直径 3～4㎜的铁丝编制而成，一般采用镀锌铁丝，由于金属网消 耗钢材较大，目前正在使用具有一定抗拉强度和延伸率的玻 璃钢纤维或塑料网代替。
❖ 软弱岩层H的确定是根据地质资料，实测或经验估计，冒落 拱高度是按下式估算，即
19
❖ 当f≥3时， ❖ 当f ≤ 2时，
---------------②-1 ----------- ②-2
❖ 式中：K --- 安全系数，一般取1.5～2；
❖
b或b1 --- (普氏免压拱高)围岩松动圈冒落高度，m；
（4）临界支护强度与刚度原则。锚杆支护系统存在临界 支护强度与刚度，如果支护强度与刚度低于临界值，巷道将 长期处于不稳定状态，围岩变形与破坏得不到有效控制。因 此，设计锚杆支护系统的强度与刚度应大于临界值。
15
（5）相互匹配原则。锚杆各构件，包括托板、螺母、钢 带等的参数与力学性能应相互匹配，锚杆与锚索的参数与力 学性能应相互匹配，以最大限度地发挥锚杆支护的整体支护 作用。
锚杆锚索支护原理
锚杆锚索支护原理
锚杆锚索支护原理是一种常用的地下工程支护技术，它主要使用锚杆和锚索来加固和稳定地下的土层或岩石。
锚杆是一种由高强度材料制成的钢筋或钢管，它通过钻孔的方式植入地下土体或岩石中。
锚杆的一端通常通过层压或粘结等方法与地下工程结构物相连接，这样就能够承受来自地下土体或岩石的侧向压力。
锚索是由高强度钢绞线或钢索构成的，它通过预埋或事后锚固于锚杆中。
锚索的作用是将锚杆与周围土层或岩石连接起来，形成一个稳定的支撑体系。
锚索的张拉力可以根据地下土体或岩石的条件进行调整，从而实现对地下工程结构物的支护和稳定。
锚杆锚索支护的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：
1. 钻孔：根据设计要求，在地下工程结构物的周围钻孔，孔径和孔深根据地下土层或岩石的情况确定。
2. 锚杆植入：将锚杆插入钻孔中，一端与地下工程结构物相连接。
3. 固结材料注入：在钻孔中注入固结材料，可以是水泥浆、固化剂等，以增加锚杆的支撑力和稳定性。
4. 锚索安装：通过预埋或事后植入，将锚索安装到锚杆中。
5. 锚索张拉：根据设计要求，通过张拉设备对锚索进行张拉，以产生预期的支撑力。
通过以上步骤，锚杆锚索支护形成了一个紧密的锚固体系，可以有效地抵抗地下土层或岩石的侧向力，并为地下工程结构物提供坚固的支撑和稳定性。
第五章 锚杆与锚索支护结构
3 设计中存在的问题 土压力计算
挡土墙侧向土压力的大小与岩土力学性质、墙高、支 护结构形式及位移方向和大小等因素有关。由于锚杆挡土 墙构造特殊，侧向压力的影响因素更为复杂。锚杆挡土墙 变形的大小、锚杆是否施加预应力、锚杆挡土墙的施工方 法等都直接影响土压力；肋柱、挡土板、锚杆和地基间存 在复杂的相互作用关系，目前在理论上还没有准确的计算 方法能如实地反映各种因素对锚杆挡土墙侧向压力的影响。 从理论分析和实测资料坎，土质边坡锚杆挡土墙的土压力 大于主动土压力，采用预应力锚杆挡土墙时土压力增加更 大，现行的一些规范中采用土压力增大系数来反映锚杆挡 墙侧向压力的增大。岩质边坡变形小，应力释放较快，锚 杆对岩体约束后，侧向压力增大不明显，对岩层较好的非 预应力锚杆挡土墙可不考虑侧向压力增大。由于是否考虑 土压力增大和土压力增大和土压力增大系数都带有一定的 经验性，因此，该领域还需做进一步的研究。
墙面的计算
锚杆挡土墙与墙厚岩土体是相互作用、相互影响的一个 整体，其结构内力除与支挡结构的刚度有关外，还与岩土体 的变形有关，因此要准确计算是较为困难的。根据目前的研 究成果，可按连续介质理论采用有限元、边界元和弹性支点 等方法进行精确计算，但这种计算太复杂，计算结果偏小。 在实际工程中，一般采用等值梁法或静力平衡法等进行近似 计算。 在平面分析模型中，弹性支点法根据连续梁理论，考 虑支护结构与其后岩土体的变形协调，其计算结构较为合理。 等值梁法或静力平衡法假定开挖下部边坡时上部已施工的锚 杆内力保持不变，并且锚杆与墙面的连接处为不动点。实际 上锚杆受力后将产生变形，支挡结构刚度也较小，属柔性结 构。但在锚固点变形较小时，其计算结构能满足工程的需要， 且计算较简单。因此，对岩质边坡及较坚硬的土质边坡，可 采用等值梁法或静力平衡法；对较软弱的土质边坡，宜采用 弹性支点法或其他较精确的方法。 肋柱式锚杆挡土墙板和肋柱分别计算时，未考虑其共同 作用，计算计算偏于安全。
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❖ 锚杆的优点与使用条件
锚杆技术的优点是对基坑、边坡的扰动 较小，预应力锚杆可控制结构的变形。近年 来，锚杆技术发展迅速，在边坡支护、围岩 锚定、滑坡整治、洞室加固、高层建筑基础 锚固等工程中广泛应用，具有实用、经济的 特点。肋柱式锚杆挡土墙多用于一般地区较 完整岩石地段的边坡支挡工程，也可作为土 质边坡、基坑开挖和地下工程的临时支护。
浇或采用直接采用型钢。
灌浆锚杆采用钻机钻孔。孔径为100～150mm， 孔内安放钢筋或钢丝束，用灌注水泥砂浆的方法， 使其锚固于稳定的地层内。水泥砂浆的强度等级 一般不低于M30。可灌浆锚杆也用于土层。但由 于土层与锚杆间的握固力较低，尚需采用扩张和 加压灌浆等方法，以提高锚杆的抗拔力。
腰梁设计可以采用混凝土现浇或采用型钢代 替。若采用混凝土现浇，截面多为矩形。截面不 小于？。若采用型钢代替，多选择工字钢或槽钢 代替，截面尺寸根据计算确定 。
△结构的特点
能争取边坡高度，减小土石方开挖和占地，节省石料。 预知肋柱式锚杆挡土墙因每一级墙需一次挖成，故适用于岩 层比较完整、不易坍塌的地段，同时注意开挖后需及时施工。
❖ 板肋式挡土墙
堑顶线
横连梁
面板
锚头
肋
自由段
锚固段
破裂面
锚杆
面板
肋
正面图及平面图
断面图
图5-2 板肋式锚杆挡土墙示意图
现浇钢筋混凝土板式锚杆挡土墙，由带
钢筋网 喷射混
竖肋
凝土或 横肋 绿化。
自由段
锚固段
破裂面
锚杆
图5-3 格构式锚杆挡土墙示意图
格构式锚杆挡土墙由现浇网状的钢筋混 凝土格架梁和灌浆锚杆组成，如上图5-3所示。 垂直型墙面可用于稳定性和整体性较好的岩 石边坡，后仰型墙面可用于各类岩石边坡和 稳定性较好的土质边坡。格架内墙面根据边 坡岩土条件及整体稳定状态，可采用网喷混 凝土封面或绿化处理。当开挖后边坡稳定性 较差时可采用“逆作法”施工。
❖ 柱板式锚杆挡土墙
柱板式锚杆挡土墙，如上图5-1所示，由肋柱、挡土板 和灌浆锚杆组成，可采用拼装式，也可以就地灌注。为便于 施工，一般为直立式 。
△柱板式锚杆挡土墙各构件的构造 肋柱的截面多为矩形，也可设计为T型。为安放挡土板
和设置锚杆，截面的看度不宜小于30cm，现浇时截面高度 不宜小于40cm。
❖ 锚杆的设计
锚杆设计中有许多不确定因素，如地层形态、地下水和 周围环境的影响，灌浆与杆体材料质量的不稳定性，锚杆个 别承载力下降或失效等。因此，锚杆毛固体的设计必须采用 合适的安全系数，但各规范的安全系数的取值都不一样，大 致在1.4～2.2之间。锚固体与土层和岩层之间的抗剪强度不 仅与岩土的性质有关，还与灌浆的材料和灌浆压力以及锚固 的形式有关，其取值各规范也不一致，而且各种表格数据一 般来源于某地区或某些工程的统计值，给设计时取值带来一 定的困难。一般设计中，可先根据地质资料或经验数据确定 采用的设计参数，为了工程的安全，施工是现场必须做拉拔 试验，以对设计参数进行验证或修改。
3 设计中存在的问题 ❖ 土压力计算
挡土墙侧向土压力的大小与岩土力学性质、墙高、支 护结构形式及位移方向和大小等因素有关。由于锚杆挡土 墙构造特殊，侧向压力的影响因素更为复杂。锚杆挡土墙 变形的大小、锚杆是否施加预应力、锚杆挡土墙的施工方 法等都直接影响土压力；肋柱、挡土板、锚杆和地基间存 在复杂的相互作用关系，目前在理论上还没有准确的计算 方法能如实地反映各种因素对锚杆挡土墙侧向压力的影响。 从理论分析和实测资料坎，土质边坡锚杆挡土墙的土压力 大于主动土压力，采用预应力锚杆挡土墙时土压力增加更 大，现行的一些规范中采用土压力增大系数来反映锚杆挡 墙侧向压力的增大。岩质边坡变形小，应力释放较快，锚 杆对岩体约束后，侧向压力增大不明显，对岩层较好的非 预应力锚杆挡土墙可不考虑侧向压力增大。由于是否考虑 土压力增大和土压力增大和土压力增大系数都带有一定的 经验性，因此，该领域还需做进一步的研究。
锚杆挡土前的类型与特点
锚
普通式 （重点）
杆 式
柱板式 （重点）
挡 土
板肋式
墙 的
·
板壁式
结 构
格构式
形 式
垂直预应力锚杆
❖ 普通式锚杆挡土墙
堑顶线
挡土板
肋柱 锚杆
H1
w
肋柱 平台
自由段
锚固段
挡土板
破裂面 锚杆
H2
挡土板
肋柱
代表性横断面图
正面图及平面图
图5-1 两级柱板式锚杆挡土墙示意图
一般式锚杆挡土墙，如上图5-1所示，由横肋 （腰梁）和灌浆锚杆组成。横梁可以采用混凝土现
墙面板可采用钢筋混凝土槽形板、空心板和矩形板。 矩形板的厚度一般不得小于15cm，现浇时不宜小于20cm。 挡土板两端与肋柱的搭接长度不得小于10cm。
当肋柱现浇时，必须将锚杆钢筋伸入肋柱内，其锚固 长度应满足《混凝土结构设计规范》（GB50010 -2002） 中9.3.1和9.3.2条的规定。当采用拼装时，锚杆和肋柱之间 可采用螺栓连接或焊接短钢筋连接，现浇可采用设置弯钩 的连接方式。
柱、面板）和锚杆组成的支挡结构。它依 靠锚固在稳定岩土层内锚杆的抗拔力平衡 墙面处的土压力。锚杆的设计拉拔力可由 抗拔试验获得，以保证设计有足够的安全 度。
❖ 结构的发展：
锚
上
土
杆
层
层
挡
锚
锚
土
杆
杆
墙
注：土层锚杆由于土的抗剪强度低，需要对锚固段采取一定的措施 ，如端部扩大锚固，连续球体锚固，增大灌浆压力，二次灌浆等，
第五章 锚杆与锚索支护结构
主讲人： 王俊炜 项目管理 M11085240002
主要内容
❖ 一、概述 ❖ 二、锚杆的作用原理（重点） ❖ 三、普通锚杆支护结构设计计算（重点、难点） ❖ 四、格构式锚杆支护结构设计计算 ❖ 五、预应力锚索支护结构设计计算
一 概述
1 结构的发展和使用条件 锚杆挡土墙是由钢筋混凝土墙面（肋
竖肋的板和灌浆锚杆组成，竖肋可向里，也 可向外，如图5-2所示。板肋式锚杆挡土墙适 用于挖方地段，当开挖后边坡稳定性较差时， 可采用“逆作法”施工，即开挖到一定深度， 施工锚杆，绑扎钢筋，墙面板灌注混凝土， 待每一层结构达到一定强度后在开挖下一层， 重复各步骤。
❖ 格构式锚杆挡土墙
堑顶线
横连梁
锚头
❖ 垂直注沥青
自由段
0.5m 锚固段
M30水泥砂浆
图5-4 垂直预应力锚杆挡土墙示意
垂直预应力锚杆挡土墙由圬工墙身和预 应力锚杆组成，如图5-4所示。它借助与锚杆 预应力墙身施加的压力，代替墙身圬工的重 量，从而减小墙身的断面尺寸。垂直预应力 锚杆挡土墙具有节省圬工、造价低廉和施工 简便等优点，适用于墙身所受推力较大的岩 石地基和挡土墙变形需要严格控制的地段。 锚杆的预应力也可增大画面或破裂面的静摩 擦力。