淺談巖體加固技術的工程應用

（棗莊市建筑設計研究院，山東，棗莊，277102）

【摘要】隨著巖體工程特別是地下巖體工程規模、數量的不斷增大增多，人類對巖體工程的認識從巖體支撐概念發展到巖體加固概念。巖體加固方法多種多樣，不同類型的加固方法，有不同的作用。

【關鍵詞】巖體加固技術發展巖體加固理論巖體加固技術研究方向

1 目前巖體加固技術發展綜述。

由于經受過復雜的地質構造運動，巖體內普遍存在著未受工程擾動的天然應力場，又稱作初始應力場，它是引起采礦、水利水電、鐵道、軍事和其它各種地下或露天巖土開挖工程變形和破壞根本作用力。在一般情況下，巖體處于自我平衡狀態，當受到工程擾動如開挖、爆破等影響時，巖體的初始應力平衡狀態將被破壞，并產生局部應力集中，引起巖體的變形和位移，通常會造成巖體工程如洞室、邊坡等的失穩破壞，其后果可能給工程造成巨大的經濟損失。因此，開展巖體加固技術研究具有十分重要的工程意義。

所謂的巖體加固概念，就是不等巖體破壞就主動地對巖體采取措施，進行加固，不讓它發生危及工程安全的失穩破壞。巖體加固方法多種多樣，如噴混凝土、普通錨桿、系統錨桿、預應力錨索、錨硐、錨樁等，不同類型的加固方法，有不同的作用。噴錨支護技術和預應力錨索技術便是采用巖體加固概念發展起來的巖體加固新技術。噴混凝土和掛網噴混凝土能保護巖體表面，尤其能有效保護較弱巖土的開挖表面，防止巖體表面的剝蝕及細小塊體的塌落;普通錨桿和系統錨桿能有效加固表層巖體。

1.1 噴錨支護技術

錨桿由于其節約投資、施工方便、安全可靠等優點，正越來越多地應用于邊坡和深基坑的加固工程中。針對錨桿加固的巖體邊坡在坡壞面上具有粘聚力的情況，基于塑性極限平衡理論，在提出新的能量安全系數并分析其合理取值的基礎上，把錨桿對邊坡的加固約束轉化為對巖體內力消散功率的補充，進而探討了錨桿加固巖體邊坡能量安全系數設計的新方法。該方法概念明確，計算簡單，便于工程設計應用。

對錨桿加固單平面滑動巖體邊坡工程，可以把錨桿對巖體邊坡的加固約束轉化為對土體內力消散功率的補充，來等效巖體c值的增加引起的內力消散功率的增量部分，只要將能量安全系數取適當的值，則可說錨桿加固的巖體邊坡是穩定的。在實際觀測中，順層滑動的滑體一般都不是整個楔體。這說明當滑面上楔體滑動時，靠近滑體的后部會產生張應力，使滑體后緣產生許多張裂縫。

巖體經系統錨桿加固后，其力學性質得到改善，彈性模量增加，泊松比減小。錨固后，對試塊豎直方向的變形影響不大，但是約束了巖體水平方向的變形，從而提高了巖體的抗剪強度.隨著錨桿布設密度增大，錨固巖體的等效彈性模量基本呈線性增加，但是，錨固效果與巖體本身的強度有關，強度較低的巖體錨固效果要比強度較高的巖體錨固效果明顯。

1.2 預應力錨索技術：

在巖土高邊坡方面，特別是對陡高邊坡的整治和加固處理，采用錨索十分有利。預應力錨索成為巖體加固的一種有效的加固方法，得到了較為廣泛的應用。

預應力錨索的研究與應用已取得了較大進展。預應力錨索種類逐漸增多，但是各種預應力錨索對巖體的作用機理尚缺乏深入研究。預應力錨索的作用機理，目前實際是根據錨索的不同施工工藝和錨索組成等來研究錨索與巖體的力學相互作用規律，例如，根據錨索的粘結狀態，可分為自由式和粘結式兩種。自由式無粘結預應力錨索和粘結式有粘結預應力錨索的作用機理不同。無粘結預應力錨索主要是通過預應力錨索的兩端對巖體施加預加應力。而有粘結預應力錨索則是通過錨索與巖體的粘結力來傳遞預應力的。

又如預應力錨索的作用機理的一個重要因素———預應力損失問題，它直接影響預應力錨索的效果，這是大家普遍關心的問題，而影響預應力損失的因素很多，主要是巖體的蠕變和錨索的蠕變。錨索的蠕變又與錨索材料的性能、錨具性能、內錨固段長度和形式、固結材料性能、荷載等級、施工操作方法等有關，而巖體的蠕變則是一個十分復雜的問題，巖體的蠕變包括巖石和結構面的蠕變，并與巖體的受荷狀態十分密切。這種受荷狀態是指巖體處于受拉或受壓應力狀態，不同的受荷狀態下的巖體，其巖石和結構面的蠕變不同。

2 針對性巖體加固理論

a常規巖體加固

目前，國內外普遍使用的巖體加固鉆孔方位和角度，主要有以下2種：

2.1 防滲帷幕鉆孑L。主要用“對分法”，按孑L口等距離布置鉆孔，鉆孔方向垂直。(2)壩基固結灌漿鉆孔。主要為垂直方向，隧洞固結灌漿鉆孑L主要與基巖開挖面垂直。

b針對性巖體加固

針對性巖體加固主要原則就是要在被加固巖體內，確定能穿過最多缺陷面(帶)的加固鉆孔方位和傾角。針對性巖體加固的目的就是使鉆孔穿過更多的缺陷面，在節約投資的同時，取得更好的加固效果

3 對巖體加固技術研究方向的展望

巖體加固技術研究今后會朝以下幾個方面努力。

a巖體加固計算的合理力學模型研究

大量的工程實踐已經證明預應力錨索對控制洞室圍巖的變形破壞具有很強的作用，而數值計算結果一般卻反映不出錨索應有的作用。究其原因，不是數值計算結果不正確，而是現階段數值計算中所采用的巖體加固計算模型不能真實反映出錨索與圍巖的相互作用關系。因此，開展巖體加固計算的合理力學模型研究具有十分重要的工程意義和理論價值。

b巖體深層注漿技術研究

c新型錨固與注漿材料的研究

目前的錨桿、錨索材料多是用鋼材制作的，既笨重，又存在長期腐蝕性問題;現有的注漿材料多是用純水泥漿或水泥砂漿，收縮性大，流動性也較差。因而要提高巖體加固質量就需要研究性能更好、重量更輕、強度更高的錨索、錨桿材料和流動性更好、粘結強度更高的注漿材料。

d巖體受力變形監測技術研究

巖體介質的復雜性決定了要掌握巖體工程的實際受力變形狀態，最好的辦法就是直接量測，直接測出巖體內和洞壁上的受力變形狀態。這種辦法不僅直接、可靠，而且它不需要了解巖體的結構構造，因為在測試結果中已自然地包含了巖體結構構造的影響。現在的問題是我們如何利用高科技手段使現場測試技術實現自動化、智能化、可視化，甚至坐在辦公室內就可隨時監測巖體工程重點部位的受力變形狀態。因此，利用高科技手段實現監測技術的現代化、智能化來解決巖體工程的受力變形狀態問題，從加固領域最有前途、最值得重視的研究方向。而為巖體加固設計提供及時可靠的數據，應是巖體加固領域最有前途、最值得重視的研究方向。

參考文獻

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