（棗莊市建筑設(shè)計(jì)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(guī)模、數(shù)量的不斷增大增多，人類對巖體工程的認(rèn)識從巖體支撐概念發(fā)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(guān)鍵詞】巖體加固技術(shù)發(fā)展巖體加固理論巖體加固技術(shù)研究方向

1 目前巖體加固技術(shù)發(fā)展綜述。

由于經(jīng)受過復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，巖體內(nèi)普遍存在著未受工程擾動(dòng)的天然應(yīng)力場，又稱作初始應(yīng)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(tài)，當(dāng)受到工程擾動(dòng)如開挖、爆破等影響時(shí)，巖體的初始應(yīng)力平衡狀態(tài)將被破壞，并產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，引起巖體的變形和位移，通常會(huì)造成巖體工程如洞室、邊坡等的失穩(wěn)破壞，其后果可能給工程造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，開展巖體加固技術(shù)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(dòng)地對巖體采取措施，進(jìn)行加固，不讓它發(fā)生危及工程安全的失穩(wěn)破壞。巖體加固方法多種多樣，如噴混凝土、普通錨桿、系統(tǒng)錨桿、預(yù)應(yīng)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(hù)技術(shù)和預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)便是采用巖體加固概念發(fā)展起來的巖體加固新技術(shù)。噴混凝土和掛網(wǎng)噴混凝土能保護(hù)巖體表面，尤其能有效保護(hù)較弱巖土的開挖表面，防止巖體表面的剝蝕及細(xì)小塊體的塌落;普通錨桿和系統(tǒng)錨桿能有效加固表層巖體。

1.1 噴錨支護(hù)技術(shù)

錨桿由于其節(jié)約投資、施工方便、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，正越來越多地應(yīng)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(shù)并分析其合理取值的基礎(chǔ)上，把錨桿對邊坡的加固約束轉(zhuǎn)化為對巖體內(nèi)力消散功率的補(bǔ)充，進(jìn)而探討了錨桿加固巖體邊坡能量安全系數(shù)設(shè)計(jì)的新方法。該方法概念明確，計(jì)算簡單，便于工程設(shè)計(jì)應(yīng)用。

對錨桿加固單平面滑動(dòng)巖體邊坡工程，可以把錨桿對巖體邊坡的加固約束轉(zhuǎn)化為對土體內(nèi)力消散功率的補(bǔ)充，來等效巖體c值的增加引起的內(nèi)力消散功率的增量部分，只要將能量安全系數(shù)取適當(dāng)?shù)闹?，則可說錨桿加固的巖體邊坡是穩(wěn)定的。在實(shí)際觀測中，順層滑動(dòng)的滑體一般都不是整個(gè)楔體。這說明當(dāng)滑面上楔體滑動(dòng)時(shí)，靠近滑體的后部會(huì)產(chǎn)生張應(yīng)力，使滑體后緣產(chǎn)生許多張裂縫。

巖體經(jīng)系統(tǒng)錨桿加固后，其力學(xué)性質(zhì)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(qiáng)度.隨著錨桿布設(shè)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(qiáng)度有關(guān)，強(qiáng)度較低的巖體錨固效果要比強(qiáng)度較高的巖體錨固效果明顯。

1.2 預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)：

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(yù)應(yīng)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(yīng)用。

預(yù)應(yīng)力錨索的研究與應(yīng)用已取得了較大進(jìn)展。預(yù)應(yīng)力錨索種類逐漸增多，但是各種預(yù)應(yīng)力錨索對巖體的作用機(jī)理尚缺乏深入研究。預(yù)應(yīng)力錨索的作用機(jī)理，目前實(shí)際是根據(jù)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(xué)相互作用規(guī)律，例如，根據(jù)錨索的粘結(jié)狀態(tài)，可分為自由式和粘結(jié)式兩種。自由式無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索和粘結(jié)式有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索的作用機(jī)理不同。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索主要是通過預(yù)應(yīng)力錨索的兩端對巖體施加預(yù)加應(yīng)力。而有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索則是通過錨索與巖體的粘結(jié)力來傳遞預(yù)應(yīng)力的。

又如預(yù)應(yīng)力錨索的作用機(jī)理的一個(gè)重要因素———預(yù)應(yīng)力損失問題，它直接影響預(yù)應(yīng)力錨索的效果，這是大家普遍關(guān)心的問題，而影響預(yù)應(yīng)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(nèi)錨固段長度和形式、固結(jié)材料性能、荷載等級、施工操作方法等有關(guān)，而巖體的蠕變則是一個(gè)十分復(fù)雜的問題，巖體的蠕變包括巖石和結(jié)構(gòu)面的蠕變，并與巖體的受荷狀態(tài)十分密切。這種受荷狀態(tài)是指巖體處于受拉或受壓應(yīng)力狀態(tài)，不同的受荷狀態(tài)下的巖體，其巖石和結(jié)構(gòu)面的蠕變不同。

2 針對性巖體加固理論

a常規(guī)巖體加固

目前，國內(nèi)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(jié)灌漿鉆孔。主要為垂直方向，隧洞固結(jié)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(nèi)，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(jié)約投資的同時(shí)，取得更好的加固效果

3 對巖體加固技術(shù)研究方向的展望

巖體加固技術(shù)研究今后會(huì)朝以下幾個(gè)方面努力。

a巖體加固計(jì)算的合理力學(xué)模型研究

大量的工程實(shí)踐已經(jīng)證明預(yù)應(yīng)力錨索對控制洞室圍巖的變形破壞具有很強(qiáng)的作用，而數(shù)值計(jì)算結(jié)果一般卻反映不出錨索應(yīng)有的作用。究其原因，不是數(shù)值計(jì)算結(jié)果不正確，而是現(xiàn)階段數(shù)值計(jì)算中所采用的巖體加固計(jì)算模型不能真實(shí)反映出錨索與圍巖的相互作用關(guān)系。因此，開展巖體加固計(jì)算的合理力學(xué)模型研究具有十分重要的工程意義和理論價(jià)值。

b巖體深層注漿技術(shù)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(xiàn)有的注漿材料多是用純水泥漿或水泥砂漿，收縮性大，流動(dòng)性也較差。因而要提高巖體加固質(zhì)量就需要研究性能更好、重量更輕、強(qiáng)度更高的錨索、錨桿材料和流動(dòng)性更好、粘結(jié)強(qiáng)度更高的注漿材料。

d巖體受力變形監(jiān)測技術(shù)研究

巖體介質(zhì)的復(fù)雜性決定了要掌握巖體工程的實(shí)際受力變形狀態(tài)，最好的辦法就是直接量測，直接測出巖體內(nèi)和洞壁上的受力變形狀態(tài)。這種辦法不僅直接、可靠，而且它不需要了解巖體的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，因?yàn)樵跍y試結(jié)果中已自然地包含了巖體結(jié)構(gòu)構(gòu)造的影響?，F(xiàn)在的問題是我們?nèi)绾卫酶呖萍际侄问宫F(xiàn)場測試技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化、可視化，甚至坐在辦公室內(nèi)就可隨時(shí)監(jiān)測巖體工程重點(diǎn)部位的受力變形狀態(tài)。因此，利用高科技手段實(shí)現(xiàn)監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)代化、智能化來解決巖體工程的受力變形狀態(tài)問題，從加固領(lǐng)域最有前途、最值得重視的研究方向。而為巖體加固設(shè)計(jì)提供及時(shí)可靠的數(shù)據(jù)，應(yīng)是巖體加固領(lǐng)域最有前途、最值得重視的研究方向。

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