有關錨桿技術在泥石流防治工程的應用研究

關晶晶 衣昊鵬 周健

(遼寧省冶金地質(zhì)勘查局地質(zhì)勘查研究院,遼寧鞍山 114038)

有關錨桿技術在泥石流防治工程的應用研究

關晶晶 衣昊鵬 周健

(遼寧省冶金地質(zhì)勘查局地質(zhì)勘查研究院,遼寧鞍山 114038)

隨著科學技術的不斷發(fā)展,一種被稱為錨桿的新興技術廣泛的應用在工程建筑物和地下巖層的連接上,其主要的工作原理是根據(jù)水、土以及其他物質(zhì)所產(chǎn)生的壓力而形成一種拉力,與此同時巧妙的利用地質(zhì)層的“錨固力”,以此來達到保護建筑物的目的,從而加強建筑物或地質(zhì)的堅固性,所以此技術在很大程度上有助于泥石流的防治工作。

錨桿技術 泥石流 紡織工程 應用研究

為了防治泥石流,在泥石流防治工程中采用了錨桿技術,錨桿技術在泥石流防治工程中的應用,不僅起到了加強巖體堅固性的作用,還利用其特點有效的改變了巖體的應力條件,從而使巖體在很大程度上提高了穩(wěn)定性,達到了泥石流防治的目的。

1 錨桿技術的特點和工作原理

所謂的錨桿技術是指安裝在巖土層深處的一種受拉桿件,其在工作中主要是放于建筑物與巖土層之間,用于連接建筑物與巖土層。錨桿主要有兩端,一端固定在建筑物上,另一端固定在巖土層上,利用兩端物體向其實施壓力,從而達到承受土、水等物質(zhì)載荷的拉力,以此防治工程建筑物的嚴重變形,從而加強建筑物的穩(wěn)定性,增強巖體的堅固性,以此來實現(xiàn)防治泥石流災害。

1.1 巖土錨桿技術

此項技術是將錨桿件掩蓋在土質(zhì)下面,以此來增強巖土的堅固性和穩(wěn)定性。工作時主要是利用一些不同性質(zhì)的建筑材料,如高強度的鋼材、鋼絲、鋼絞線等,利用這些材料來減少物質(zhì)的應力,從而增強巖土的堅固性。以下是鋼絞線在不同應力條件下的變化結果。

應力水平 K 0．5 0．55 0．6 0．65 0．7 0．75 R 0．4 0．45 0．5 0．6 0．8 1．5

1.2 錨桿工程

這項技術能夠自主篩選施工的環(huán)境,尋找合適的施工位置,被用于邊坡施工位置的選擇上,因此與防滑建設產(chǎn)生了很大的差別,也因此使施工人員減少了施工時間,避免了滑塌事件的發(fā)生。因為錨桿存在孔的直徑與抗滑建筑相比比較小,所以在抗滑建筑技術中或多或少都會帶有一些巖石,從而加大了巖石坍塌的可能性。而利用錨桿技術可以很準確的確定錨固的長度,從而替代施工中的抗滑物質(zhì),減少施工時間,增強施工效果。

2 錨桿技術在泥石流防治工程中的應用

在泥石流災害中,最有效的建筑就是攔沙壩。攔沙壩工程的建筑是防治泥石流災害的重要手段,此工程的建設不是一種小型的建筑,而是一項大型的攔蓄工程,通常情況下被建設在一些流域的中上游,一方面可以承受泥石流的發(fā)生,另一方面可以成為危險區(qū)域的防護建設,以此形成了雙向作用,不僅有助于自然環(huán)境的建設,還能夠成為生態(tài)保護的建筑設施,即起到了泥石流的防治作用,又起到了攔穩(wěn)建筑與排導建筑的連接作用,避免了災害的發(fā)生,減少了災害發(fā)生帶來的損失,是一種全面的防治工程。而由于地形和地質(zhì)條件的不同,形成的攔沙壩也有不同的類型,主要分為用于抑制泥石流的重力式攔沙壩和阻擋泥石流的格柵式大壩。

2.1 錨桿技術在重力式攔沙壩中的應用

在重力式攔沙壩中形成了不同形式的斷面,并且形成的斷面尺度較大。而具體的計算包含了抗滑穩(wěn)定和抗傾穩(wěn)定。

(1)抗滑穩(wěn)定計算:根據(jù)抗滑建筑的性質(zhì)來劃分壩體產(chǎn)生的損壞種類,具體表現(xiàn)為巖石基層形成的一些滑動,沿齒、錘基之間連接線的移動等,通過工程建筑的推力和壓力形成傾覆。另外一種是由于低壩在沒有積滿的情況下被突發(fā)的泥石流災害所撞擊形成的傾覆,而根據(jù)抗滑穩(wěn)定來計算形成斷面的尺度,其計算公式為:而在上面的這個式子中,W代表的是單位壩長形成斷面垂直力的總和,C代表的是單位面積的粘結度,Q代表的是堤壩工程建筑物的各項壓力,P代表的是堤壩斷面的沖擊力,f代表的是堤壩基層的摩擦系數(shù)。由于一些地區(qū)發(fā)生泥石流與攔沙壩的距離較近,容易形成溝床和陡坡,從而造成攔沙庫的容量較小,與產(chǎn)生的泥石流的總量相比較小,不利于起到良好的防治效果,所以在堤壩斷面建設的計算中要選擇較大的Kc值,以此來穩(wěn)定壩體的堅固性,增強堤壩的橫斷面尺度,從而實現(xiàn)堤壩的抗滑性。

(2)抗傾覆穩(wěn)定計算:此計算方式主要是檢驗壩體基層的力矩是否合適。公式為:在上式中WLw代表壩的抗傾覆力矩,主要包括了攔沙壩自身的重量、水的重量、泥石流的重量和一些堆積物的重量；QLq代表的是泥石流的堤壩的沖擊力度。

(3)優(yōu)化結構設計。根據(jù)泥石流的發(fā)生,總結其經(jīng)驗可知,計算泥石流的沖擊力是保護堤壩的關鍵措施,只有確定出堤壩的沖擊力度,才能進一步的計算出堤壩的斷面尺寸,從而達到防治泥石流的作用。根據(jù)以上計算方式可以將其進行合并,以此來加大堤壩自身的重量,防治發(fā)生泥石流時對攔沙壩產(chǎn)生較大的沖擊,形成嚴重的損害。

2.2 錨桿技術在格柵壩中的應用

格柵壩主要是指攔截臟污的格柵,有利于水石流的預防工作。由于以往使用的格柵壩所具有的抗滑功能和抗傾覆功能僅僅是利用支墩自身的重量來實現(xiàn)防治水石流的,而這并不能很好的實現(xiàn)水石流的防治工作,所以將錨桿技術投入到了格柵壩中,這樣不僅可以減少支墩使用的數(shù)量,還可以減少支墩的占地面積。若是在格柵壩中使用的是回收式錨桿,還能夠根據(jù)建筑格柵的需求來移動支墩,從而形成堅固的格柵壩。

1)回收式錨桿的特點:其主要是利用先進的科學技術手段,將其他地錨中的先進技術進行了有效的結合,形成了可靠的技術手段,與其他技術相比,回收式錨桿較為廉價,且具有較大的利用價值,所以被防治泥石流工程大量使用。2)錨桿回收技術:使用錨桿回收技術可以減少埋藏在地下的垃圾對地質(zhì)帶來的危害,從而起到對地下深層工程的支撐作用。根據(jù)科學技術的發(fā)展,錨桿支護的方式被廣泛認可,因為竣工之后,錨桿會被留在地質(zhì)下面,從而對地質(zhì)造成破壞,而由于一些管理上的疏忽對這方面沒有任何的記載,長期以來對地質(zhì)形成了嚴重的破壞。由此可知,在泥石流的防治工程中,若是采取的措施沒有起到作用時,可以臨時使用移動式格柵來阻擋泥石流帶來的破壞,這樣不僅能有效的防治泥石流造成的破壞,還對環(huán)境起到了保護的作用。

3 結語

根據(jù)以上對錨桿技術在泥石流防治工程中的應用研究可知,在泥石流的防治工程中,錨桿技術可以提高堤壩的重量,穩(wěn)定格柵壩,從而減少泥石流防治工程的工程量,為泥石流的防治工作節(jié)省了大量的人力、物力、財力,且錨桿技術在泥石流防治工程中的應用前景非常廣闊。

[1]彭振斌.錨固工程設計計算與施工[J].中國地質(zhì)大學出版設,2012,06.

[2]程良奎.巖土加固實用技術[J].地震出版社,2011,03.